Cén fáth spásárthaí atá feistithe le próiseálaithe 20ú haois

Is ionadh é, ach tá spásárthaí nua-aimseartha feistithe le próiseálaithe as dáta a forbraíodh ar ais sa 20ú haois. San Airteagal seo, inseoimid duit cad é an chúis atá leis an staid chúrsaí seo.

Is fíor-iontaisí teicneolaíochta iad spásárthaí, atá feistithe le gach cineál leictreonaic. Ar ndóigh, cuimsíonn sé seo freisin próiseálaithe, a bhuíochas sin is féidir leis an trealamh ríomhaireachtaí an-chasta a dhéanamh. Mar sin féin, is minic gur féidir breathnú ar na sliseanna a úsáidtear i bhforbairt NASA agus gníomhaireachtaí spáis eile cosúil le feistí as feidhm atá imithe as táirgeadh le fada.

Nuair a dhéanaimid labhairt faoin bpróiseálaí, is dócha go dtiocfaidh bloic ár ríomhairí deisce chun cuimhne láithreach. Bhí tionchar ag go leor sliseanna ar thionscal na teicneolaíochta. Faoi láthair, forbraíodh sárríomhairí cumhachtacha a bhfuil cumhacht ollmhór ríomhaireachta acu cheana féin. Bheadh ​​sé loighciúil trealamh comhchosúil a úsáid i réimse teicneolaíochta chomh casta sin mar thaighde spáis. Is cinnte go dteastaíonn go leor cumhachta ríomhaireachta le teacht i dtír ar an ngealach nó taiscéalaí spáis a sheoladh agus a ainliú fad na milliúin ciliméadar ónár bplainéad. Tarlaíonn sé nach mar sin atá an scéal, agus is dócha go mbeidh iontas ar go leor agaibh cé chomh beag is gá chun stáisiún spáis a rialú. Dála an scéil, tá an rover nua Buanseasmhacht, a tháinig i dtír go rathúil ar an bPláinéad Dearg le déanaí, bunaithe ar an bpróiseálaí RAD750, atá ina leagan speisialta den PowerPC 750 - croí na ríomhairí iMac G3 a tháinig amach níos mó ná 20 bliain ó shin. . Agus tá an héileacaptar Ingenuity, atá ag feidhmiú faoi láthair ar Mars freisin, feistithe le próiseálaí Snapdragon 801. Oibríonn na spásárthaí seo, a dhéanann na hoibríochtaí ríomhaireachta is casta, ar mhicrphróiseálaithe "gnáth" nó fiú as dáta den sórt sin. Ach ní dócha go n-athróidh an staid chúrsaí seo fiú sa todhchaí. Déanaimis a fháil amach cén fáth a bhfuil iallach ar eolaithe ag NASA agus ar ghníomhaireachtaí spáis eile SoCanna lag den sórt sin a úsáid.

Léigh freisin: Terraforming Mars: An bhféadfadh an Pláinéad Dearg iompú ina Domhan nua?

Tá próiseálaithe spáis ionadh mall

Cuirimis tús le sampla ar cheart go mbeadh aithne mhaith ag gach duine air. Táimid ag caint faoin imeacht a tharla ar 16 Iúil, 1969. Ar an lá seo, mar chuid de mhisean Apollo 11, bhain feithicil seolta SA-506 an spásárthach Apollo amach as atmaisféar an Domhain. Agus 4 lá ina dhiaidh sin, leag na spásairí Meiriceánacha Buzz Aldrin agus Neil Armstrong cos ar dhromchla na gealaí don chéad uair i stair an duine. Cuireadh an misean i gcrích go rathúil le cabhair ón AGC (Ríomhaire Treorach Apollo), a forbraíodh siar sa bhliain 1966. Bhí an dearadh suimiúil go leor ó thaobh na teicneolaíochta ríomhaireachta, ach ag féachaint ar shaintréithe teicniúla an fheiste seo, ní féidir ach a bheith iontas go raibh an misean rathúil ar chor ar bith. Just smaoineamh, d'oibrigh an sliseanna ar bord le minicíocht clog ach 2,048 MHz agus bhí RAM de 2048 focal amháin. Sea, go díreach na focail. Is é sin, anois is cosúil go simplí dochreidte, ach ag an am sin bhí sé ar cheann de na ríomhairí is nua-aimseartha.

Is fiú a thabhairt faoi deara gur thairg ríomhaire baile feidhmíocht den chineál céanna Apple II, scaoileadh cúpla bliain ina dhiaidh sin. I bhfocail eile, ag an am sin bhí trealamh teicniúil ag an spásárthach a bhí chun tosaigh ar a chuid ama.

Mar sin féin, mhair an staid chúrsaí go dtí pointe áirithe, bhí sé soiléir go tapa nach bhfuil gléas níos éifeachtaí gá an réiteach is fearr, agus uaireanta is féidir é a bheith níos contúirtí. Ba é an pointe casaidh i stair na leictreonaic spáis ná luachanna beachta na radaíochta cosmaí a chinneadh agus a tionchar ar an teicneolaíocht. Ach conas a dhéanann radaíocht difear don phróiseálaí féin?

Nuair a seoladh an spásárthach Gemini, atá feistithe le ríomhaire simplí ar bord, isteach sa spás, bhí na teicneolaíochtaí a úsáideadh chun é a chruthú, mar atá inniu ann, thar a bheith primitive. Mar sin féin, sa spás d'éirigh sé amach a bheith ina buntáiste mór.

Sa lá atá inniu ann, nuair a bhíonn próiseálaithe nua á gcruthú, úsáidtear próisis teicneolaíochta níos nua-aimseartha, anois is féidir linn próiseálaithe micreascópacha a dhéantar le liteagrafaíocht 7 nm a cheannach go héasca, go praiticiúil. Dá lú an sliseanna, is lú an voltas a theastaíonn chun é a chasadh air agus as. Sa spás, féadann sé seo fadhbanna tromchúiseacha a chur faoi deara. Is é an fírinne, faoi thionchar na gcáithníní radaíochta, go bhfuil an deis ann an staid ina mbeidh an trasraitheoir a athrú gan choinne. Is féidir leis seo, ar a seal, a chur faoi deara go n-éireoidh an dara ceann acu ag obair ag an nóiméad is mó gan choinne, nó beidh na ríomhanna a dhéanfar ag baint úsáide as próiseálaí den sórt sin míchruinn. Agus sa spás, tá sé seo do-ghlactha agus is féidir iarmhairtí tragóideacha a bheith mar thoradh air.

Is sampla suimiúil é, mar shampla, próiseálaí Intel 386SX (leagan gearrtha síos den Intel 80386), a rialaíonn an cábáin gloine mar a thugtar air. Rith sé ar luas clog thart ar 20 MHz, rud a chiallaíonn go bhféadfadh sé tascanna a dhéanamh ag 20 timthriall in aghaidh an tsoicind. Cheana féin ag an am a thosaigh sé i dtógáil spáis, ní raibh luas ard ar leith ag an sliseanna, ach níos tábhachtaí fós, a bhuíochas leis an minicíocht clog íseal, bhí an próiseálaí sábháilte.

Nuair a nochtar do radaíocht, is féidir leis na cáithníní damáiste a dhéanamh do shonraí atá stóráilte i gcuimhne taisce an phróiseálaí. Tá sé seo indéanta i bhfuinneog an-ghearr - laghdaíonn uainiú íseal go suntasach é, rud a chiallaíonn go bhfuil ciorcaid níos tapúla faoi lé radaíochta. Go simplí, is féidir le radaíocht difear do stóráil sonraí sa deireadh agus damáiste a dhéanamh don phróiseálaí féin. Níl sé seo inghlactha faoi choinníollacha oibriúcháin stáisiún spáis, feithicle seolta nó taiscéalaí. Ní bheidh aon duine i mbaol tionscadal milliún dollar.

Léigh freisin: Cad is féidir linn a chosc ó choilíniú Mars?

Radaíocht millteach

Ag am amháin, cúitíodh tionchar na radaíochta trí athruithe sa phróiseas táirgthe féin, mar shampla, baineadh úsáid as ábhair mar arsenide galium. Mar sin féin, bhí gach modhnú an-daor. Ina theannta sin, cruthaítear córais le haghaidh feithiclí spáis i monarchana speisialaithe i gcainníochtaí beaga. Is é an teicneolaíocht RHBD amháin a d'fhág gur féidir an próiseas caighdeánach CMOS a úsáid i dtáirgeadh micreachiorcaid atá resistant do radaíocht. Baineadh úsáid freisin as teicníochtaí cosúil le hiomarcaíocht thriarach, a cheadaíonn trí chóip chomhionanna den ghiotán céanna a stóráil i gcónaí. Nuair a bhíonn gá leo, roghnaítear an ceann is fearr.

Ba chúis le héifeachtaí millteach na radaíochta ar chórais spásárthaí uair amháin gur theip ar mhisean Phobos-Grunt na Rúise. Rinne iain throma ó ghhathanna cosmacha damáiste don sliseanna WS512K32V20G24M, atá deartha le haghaidh aerárthaí míleata. Rinne an iomarca reatha damáiste don ríomhaire agus chuaigh sé isteach i mód sábháilte. Mar gheall ar fhadhbanna cumarsáide, níorbh fhéidir an t-atosú a dhéanamh, rud a d'fhág gur tháinig an taiscéalaí isteach san atmaisféar agus a dócháin.

Dá bhrí sin, le haghaidh tionscadal a bhfuil saol seirbhíse fada acu, úsáidtear bloic marthanacha i ndáiríre. Mar shampla, bhí an teileascóp Hubble feistithe ar dtús le aonad 8-giotán Rockwell Autonetics DF-224 le minicíocht clog de 1,25 MHz. Ba léir go luath gur droch-smaoineamh é seo, agus bhí ar NASA dul tríd an bpróiseas chun sliseanna Intel a athsholáthar. I 1993, rinneadh an teileascóp a oiriúnú chun tacú le Intel 386, agus le linn misean seirbhíse 3A i 1999, cuireadh sliseanna Intel 224 in ionad an péire sliseanna DF-386 agus Intel 486.

Tá sampla an stáisiúin spáis tugtha againn cheana féin anseo. Dhealródh sé gur chóir go mbeadh córas an-éifeachtach ar bord ag a leithéid de struchtúr mór agus casta. Ní hé seo an cás, áfach. Tá sé ar eolas go ritheann an príomh-ríomhaire ar an Stáisiún Spáis Idirnáisiúnta (ISS) ar an mbloc a luadh cheana Intel 386. Go bunúsach, úsáidtear dhá shraith de thrí ríomhaire - ceann amháin Rúisis agus Meiriceánach amháin. Breathnaímis freisin ar an spásárthach New Horizons i bhfad níos nuaí, a d’eitil le Plútón in 2015 agus a dhírigh ar an gCreasa Kuiper. Bhí an sliseanna Mongoose-V atá resistant le radaíocht le minicíocht clog 15 MHz, atá in ann tascanna a dhéanamh ar luas 40 timthriall in aghaidh an tsoicind, freagrach as an chuid is mó de na feidhmeanna sa ghléas seo. Tá a fheidhmíocht gar do fheidhmíocht an phróiseálaí ar a ritheann an consól PlayStation.

Nuair a fhéachaimid ar spásárthaí fiú an-nua-aimseartha, feicimid go bhfuil dearthóirí ag baint úsáide as réitigh atá go minic roinnt blianta anuas. Le déanaí, bhreathnaigh an domhan ar fad ar thuirlingt an rover Curosity ar Mars. Is beag duine a cheap go raibh próiseálaí BAE RAD750 clogáilte ag díreach 200 MHz, leagan feabhsaithe den sliseanna IBM PowerPC 750. Má bhí ríomhaire agat riamh Apple, b'fhéidir go bhfuil an próiseálaí seo ar eolas agat ón tsraith iMac. Ina theannta sin, d'úsáid sé an microprocessor nach raibh chomh héifeachtach ó chonsól Nintendo Wii freisin. Maidir le ceanglais oibríochta i gcoinníollacha radaíochta méadaithe, laghdaíodh a minicíocht clog níos mó ná trí huaire.

Tá sé luaite againn cheana féin go ritheann an rover Buanseasmhacht freisin ar phróiseálaí a scaoileadh níos mó ná 20 bliain ó shin. I bhfocail eile, níl aon athrú, agus spásárthaí a chosnaíonn na milliúin dollar ag baint úsáide as microprocessors a scaoileadh sa chéid seo caite. Is cuma conas a fhuaimeann sé, ach tá sé fíor.

Léigh freisin: Spás a chuig do ríomhaire. 5 Aip Réalteolaíochta is Fearr

Bogearraí agus ríomhairí a ritheann Crew Dragon, Falcon agus Starlink

Shocraigh muid a fháil amach go mion cad a úsáidtear mar bhogearraí, ag baint úsáide as an sampla de na Crew Dragon cáiliúil, Falcon agus Starlink.

Nuair a chloiseann muid ainm spásárthaí Crew Dragon, smaoiníonn go leor daoine ar na trí scáileán tadhaill agus comhéadan rialaithe gorm a chonaic muid le linn na gcraoltaí. Tá go leor díospóireachta fós ann faoin bhféidearthacht an spásárthach a rialú trí úsáid a bhaint as scáileáin tadhaill in ionad cnaipí, lasca agus luamhán stiúrtha. SpaceX roghnaigh an rogha seo toisc gurbh é an sprioc a bhí acu an long a dhearadh ar bhealach nach raibh aon smacht ag teastáil uaithi agus, ag an am céanna, go raibh rochtain ag an bhfoireann i gcónaí ar an oiread faisnéise agus ab fhéidir. Tá an long go hiomlán uathrialach, agus is é an t-aon rud a chaithfidh na spásairí a rialú teoranta do chórais chábáin inmheánacha, mar shampla toirt an chórais fuaime. Níor cheart go ndéanfadh spásairí eitilt na loinge agus a córais is tábhachtaí a rialú ach amháin i gcásanna éigeandála, agus rinne SpaceX iarracht le cabhair ó na spásairí féin an comhéadan grafach is fearr a fhorbairt le haghaidh na dtascanna sin.

Mar sin féin, ba chóir a thabhairt faoi deara gur féidir príomhfheidhmeanna na loinge a rialú ag baint úsáide as na cnaipí atá suite faoi bhun an taispeántais. Tá an cumas ag an bhfoireann an córas múchta dóiteáin a thosú, na paraisiúit a oscailt nuair a théann siad isteach san atmaisféar arís, cur isteach ar an eitilt chuig an ISS, tosú ar shliocht éigeandála ó fhithis, na ríomhairí ar bord a athshocrú agus tascanna éigeandála eile a dhéanamh. Ligeann luamhán faoin lárthaispeántas do na spásairí an córas aslonnaithe a thosú. Tá cnaipí acu freisin a thosaíonn agus a chealaíonn orduithe a iontráladh ag baint úsáide as na taispeántais. Ar an mbealach sin, má dhéanann an spásaire ordú ar an taispeáint agus go mainneoidh sé, tá sé fós in ann an t-ordú a chealú trí chnaipe a bhrú faoin taispeáint. Rinneadh tástáil freisin ar shoiléire agus ar inrialaitheacht na dtaispeántas faoi choinníollacha tonnchrith, agus rinne na foirne tástála agus na spásairí an iliomad tástálacha i lámhainní agus in oiriúintí spáis séalaithe.

Is dócha gurb é an riachtanas is tábhachtaí maidir le córas rialaithe diúracán agus long, ar ndóigh, iontaofacht. I gcás roicéad SpaceX, áirithítear é seo, ar an gcéad dul síos, mar gheall ar iomarcaíocht an chórais, is é sin, mar gheall ar úsáid a bhaint as roinnt comhpháirteanna comhionanna a oibríonn le chéile agus ar féidir leo a chéile a dhúbailt agus a chomhlánú. Go háirithe, tá iomlán de thrí ríomhaire ar bord ar leith ag an Falcon 9. Léann gach ceann de na ríomhairí seo sonraí ó bhraiteoirí agus ó chórais an roicéad, déanann siad na háirimh riachtanacha, déanann siad cinntí faoi ghníomhaíochtaí breise agus gineann siad orduithe chun na cinntí sin a dhéanamh. Tá na trí ríomhaire uile idirnasctha, agus déantar comparáid agus anailís ar na torthaí a fhaightear.

Tá ríomhairí bunaithe ar phróiseálaithe PowerPC dé-lárnacha. Arís, déanann an dá chroí na ríomhanna céanna, iad a chur i gcomparáid lena chéile, agus seiceáil le haghaidh comhsheasmhachta. Mar sin, cé go bhfuil iomarcaíocht na crua-earraí faoi thrí, tá an iomarcaíocht bogearraí-ríomhaireachta sé huaire. Ag an am céanna, is féidir leat ríomhaire lochtach a chur ar ais chuig staid oibre, mar shampla, trí atosaigh a dhéanamh. Má theipeann ar an bpríomhríomhaire, glacann ceann de na ríomhairí atá fágtha ar láimh.

I gcás fadhbanna le ríomhairí nó córais eile, braitheann cinniúint an mhisin ar chinneadh an Chórais Uathrialach um Shábháilteacht Eitilte (AFSS). Is córas ríomhaire neamhspleách ar bord é seo a oibríonn ar shraith roinnt micrea-rialtóirí (ríomhairí beaga), a fhaigheann na sonraí céanna ó bhraiteoirí, torthaí ríomh agus orduithe ó ríomhairí ar bord agus a rialaíonn cúrsa sábháilte na heitilte.

Chun a chinntiú go mbíonn na sonraí is iontaofa agus is féidir ag gach ríomhaire i gcónaí, tá an chuid is mó de na braiteoirí iomarcach, mar atá na ríomhairí a léann na sonraí seo agus ansin iad a sheoladh chuig na ríomhairí ar bord. Ar an mbealach céanna, déantar ríomhairí a rialaíonn fochórais diúracáin aonair (innill, rudders, soic ainlithe, etc.) a mhacasamhlú le horduithe ríomhaire ar bord. Mar sin, tá Falcon 9 á rialú ag crann iomlán comhdhéanta de 30 ríomhaire ar a laghad. Ag barr an chrainn tá ríomhairí ar bord a bhainistíonn líonra fo-ríomhairí. Tá a chainéal cumarsáide féin ag gach ceann acu le gach ríomhaire ar bord ar leithligh. Mar sin tagann na foirne go léir chuige trí huaire.

Ach mar a fheiceann tú, tá gach ríomhaire ar bord bunaithe ar mhicrishliseanna simplí, ní micreachiorcaid sofaisticiúla de shárríomhairí nua-aimseartha.

Léigh freisin: Cruinne: Na rudaí spáis is neamhghnách

Todhchaí na sceallóga spáis

Ní chiallaíonn úsáid próiseálaithe sách sean nach bhfuil cinn nua á gcruthú. Níl ann ach go bhfuil an próiseas chun iad a chruthú an-deacair agus go dtógann sé go leor ama. Ba cheart a thuiscint freisin go gcaithfidh gach struchtúr a úsáidfear sa spás riachtanais rang MIL-STD-883 a chomhlíonadh. Ciallaíonn sé seo níos mó ná 100 tástáil a d'fhorbair Roinn Cosanta na SA a rith, lena n-áirítear tástálacha teirmeacha, meicniúla, leictreacha agus sliseanna eile. Ní dhéantar an chuid is mó de na próiseálaithe a d'éirigh leis an tástáil seo ach as an gcuid lárnach den wafer sileacain. Tá sé seo amhlaidh toisc gur anseo is lú seans go dtarlóidh lochtanna imeall.

Áirítear ar liosta na dtionscadal do spásárthaí sa todhchaí, i measc nithe eile, an tsraith chórais HPSC a d'fhorbair NASA. De réir mar a bheifí ag súil leis, ba cheart go mbeadh na próiseálaithe réidh ag tús 2023 agus 2024. Ba cheart go mbeadh a bhfeidhmíocht níos mó ná 100 uair níos airde ná feidhmíocht na gcóras is tapúla a úsáidtear i spásárthaí faoi láthair. Tá na Meiriceánaigh dírithe ar fhorbairt sliseanna a chabhróidh leis an ghealach agus Mars a shárú. Ach go dtí seo níl iontu seo ach tionscadail.

Tá cur chuige beagán difriúil ag Gníomhaireacht Spáis na hEorpa, atá ag forbairt sliseanna bunaithe ar an ailtireacht foinse oscailte SPARK le fada an lá. Is é an táirge is déanaí den sórt sin an tsamhail GR740 ón teaghlach LEON4FT. Ba cheart go mbeadh an próiseálaí quad-lárnach 250 MHz seo, atá feistithe le hoiriúnóir líonra gigabit agus 2 MB de thaisce L1000, ina ardán oiriúnach do spásárthaí agus do shatailítí gan fhoireann. De réir ríomhaireachtaí na n-eolaithe, ba cheart go ndéanfadh dearadh agus tréithe an phróiseálaí a ghnáthoibriú a ráthú fiú tar éis 300 bliain. Ráthaíonn eolaithe nach dtarlóidh earráid amháin ar a laghad ach amháin tar éis 250 bliain d'oibriú an tslis. Spreagann sé seo muinín i neart agus marthanacht na spásárthaí, toisc go dtógfaidh an eitilt go Mars céanna thart ar 300-XNUMX lá, agus níl sé seo ach trajectory áisiúil. Uaireanta wanders probes sa spás ar feadh na mblianta.

Mar fhíric suimiúil, is fiú a lua gur sheol HPE agus NASA an chéad ríomhaire ardfheidhmíochta tráchtála ar bord an roicéad SpaceX Falcon 2017 in 9. Freastalaí dé-soicéad HPE Apollo 40 le próiseálaithe Intel Broadwell agus 56 Gbit/ tapa. s comhéadan shroich an Stáisiún Spáis Idirnáisiúnta. Má tá eolaithe le creidiúint, ní raibh a fheidhmíocht ach 1 TFLOPS, ach bhí sé fós go leor do choinníollacha spáis.

Léiríonn sé cé chomh deacair is atá sé sliseanna a dhearadh le húsáid lasmuigh dár bplainéad, agus cé mhéad oibre is gá a dhéanamh chun teacht suas le próiseálaithe PC baile príomhshrutha ar a laghad.

Ach tá iarrachtaí móra á ndéanamh ag eolaithe chun na micrishliseanna is cumhachtaí a fhorbairt a thacóidh ní hamháin le hoibriú spásárthaí, ach freisin a chosnófar go hiontaofa ó radaíocht spáis agus radaíocht. B’fhéidir go n-athróidh ríomhairí chandamach an scéal, ach sin scéal eile.

Léigh freisin:

• An féidir le poill dhubha primordial a bheith san ábhar dorcha? Cad a cheapann réaltfhisiceoirí?
• Tá Mars i dteagmháil! Maidir le castachtaí na cumarsáide spáis
• Faoi ríomhairí chandamach i bhfocail shimplí