Комп'ютери EAFTC в шасі, готовому до космічного польоту. Кредит зображення: NASA / Honeywell. Натисніть, щоб збільшити
На жаль, випромінювання, яке пронизує космос, може спровокувати подібні збої. Коли високошвидкісні частинки, такі як космічні промені, стикаються з мікроскопічною схемою комп'ютерних мікросхем, вони можуть спричинити помилки мікросхем. Якщо ці помилки посилають космічний апарат, який летить у неправильному напрямку, або порушують систему життєзабезпечення, це може бути поганою новиною.
Для забезпечення безпеки в більшості космічних місій використовуються комп'ютерні мікросхеми. «Rad-hard» чіпи багато в чому відрізняються від звичайних мікросхем. Наприклад, вони містять додаткові транзистори, які забирають більше енергії для включення та вимикання. Космічні промені не можуть спровокувати їх так легко. Rad-hard чіпи продовжують робити точні підрахунки, коли звичайні мікросхеми можуть "забитися".
NASA майже виключно покладається на ці надміцні мікросхеми, щоб зробити комп’ютери гідними простору. Але ці чіпи, виготовлені на замовлення, мають деякі недоліки: вони дорогі, голодні та спокійні - у 10 разів повільніше, ніж еквівалентний процесор у сучасному настільному ПК для споживачів.
Коли NASA відправляє людей на Місяць і на Марс - дивіться Vision for Space Exploration - планувачі місії хотіли б дати своїм космічним кораблям більше обчислювальних кінських сил.
Наявність більшої обчислювальної потужності на борту допоможе космічним апаратам зберегти один з най обмежених ресурсів: пропускну здатність. Пропускна здатність для передачі даних назад на Землю часто є вузьким місцем, швидкість передачі навіть менша, ніж старі модеми комутованого доступу. Якби нитки сировинних даних, зібрані датчиками космічного корабля, могли бути «розчавлені» на борту, науковці могли б повернути лише результати, які б зайняли набагато меншу пропускну здатність.
На поверхні Місяця або Марса дослідники могли використовувати швидкі комп’ютери для аналізу своїх даних відразу після збору, швидко визначивши сфери, що представляють великий науковий інтерес і, можливо, зібрати більше даних, перш ніж пройде швидкоплинна можливість. Rovers також виграв би від додаткового інтелекту сучасних процесорів.
Використання тих же недорогих, потужних мікросхем Pentium та PowerPC, знайдених на споживчих ПК, допоможе надзвичайно, але для цього необхідно вирішити проблему, викликану радіацією помилок.
Тут надходить проект NASA під назвою Екологічно адаптивне обчислення толерантних відмов (EAFTC). Дослідники, які працюють над проектом, експериментують із способами використання споживчих процесорів у космічних місіях. Вони особливо зацікавлені в "пошкодженнях однієї події", найпоширеніших видах збоїв, викликаних поодинокими частинками випромінювання, що потрапляють у стружку.
Член команди Рафаель Деякі з JPL пояснює: "Один із способів швидшого використання споживчих процесорів у просторі - просто мати втричі більше процесорів, ніж потрібно. Три ЦП виконують однаковий розрахунок і голосують за результат. Якщо один з центральних процесорів допустить радіаційну помилку, інші два все одно погодиться, вигравши таким чином голос і давши правильний результат ».
Це спрацьовує, але часто це зайве, витрачаючи дорогоцінну електроенергію та обчислювальну потужність, щоб потрійно перевірити розрахунки, які не є критичними.
"Щоб зробити це розумнішим та ефективнішим, ми розробляємо програмне забезпечення, яке зважує важливість розрахунку", - продовжує Деякий. "Якщо це дуже важливо, як, наприклад, навігація, усі три ЦП повинні голосувати. Якщо це менш важливо, як, наприклад, вимірювання хімічного складу скелі, може бути залучено лише один або два процесора. "
Це лише одна з десятків методик виправлення помилок, які EAFTC об'єднує в єдиний пакет. Результатом є набагато краща ефективність: без програмного забезпечення EAFTC комп'ютер на базі споживчих процесорів потребує 100-200% резервування для захисту від помилок, викликаних радіацією. (100% резервування означає 2 процесора; 200% означає 3 процесора.) Для EAFTC потрібно лише 15-20% надмірності для того ж ступеня захисту. Весь цей заощаджений час процесора можна продуктивно використовувати замість цього.
"EAFTC не збирається замінювати рад-жорсткі процесори", - застерігає Деякий. "Деякі завдання, такі як підтримка життєдіяльності, настільки важливі, що ми завжди хочемо, щоб їх запускали мікроспроможні мікросхеми." Але з часом алгоритми EAFTC можуть зняти частину завантаження даних з цих мікросхем, роблячи набагато більшу потужність комп’ютера доступною для майбутніх місій.
Першим випробуванням EAFTC стане борт супутника під назвою Space Technology 8 (ST-8). Частина програми НАСА на нове тисячоліття, ST-8 здійснить льотні випробування нових експериментальних космічних технологій, таких як EAFTC, що дозволить використовувати їх у майбутніх місіях з більшою впевненістю.
Супутник, запланований до запуску в 2009 році, буде пропускати радіаційні пояси Ван Аллена під час кожної його еліптичної орбіти, випробовуючи EAFTC у цьому високопроменевому середовищі, подібному до глибокого космосу.
Якщо все піде добре, космічні зонди, що проходять через Сонячну систему, незабаром можуть використовувати ті самі мікросхеми, які знаходяться у вашому настільному ПК - просто без збоїв.
Оригінальне джерело: NASA News Release
