{"id":8013,"date":"2023-07-17T15:24:33","date_gmt":"2023-07-17T07:24:33","guid":{"rendered":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/?p=8013"},"modified":"2024-02-27T19:30:31","modified_gmt":"2024-02-27T11:30:31","slug":"scientists-discover-new-way-to-prevent-spacecraft-errors","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/scientists-discover-new-way-to-prevent-spacecraft-errors\/","title":{"rendered":"Wissenschaftler entdecken neue M\u00f6glichkeit, Fehler bei Raumfahrzeugen zu verhindern"},"content":{"rendered":"

Wissenschaftler der National Research Nuclear University MEPhI (Russland) und des Wissenschaftlichen Forschungsinstituts f\u00fcr Systemanalyse der Russischen Akademie der Wissenschaften haben k\u00fcrzlich Komponenten f\u00fcr den Entwurf fehlertoleranter asynchroner Schaltkreise entwickelt, die in Raumfahrzeugen eingesetzt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

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Mikroschaltungen, die traditionell in Autos und Computern verwendet werden, sind f\u00fcr Raumfahrzeuge aufgrund ihrer geringen Zuverl\u00e4ssigkeit bei Einwirkung von Weltraumstrahlung schlecht geeignet. Im Weltraum verursachen energiereiche Ionen Ger\u00e4tefehler und Ausf\u00e4lle. Bei der Entwicklung von ASICs (Application-Specific Integrated Circuits) f\u00fcr Raumfahrzeuge\u00a0Wissenschaftler<\/a>\u00a0Es m\u00fcssen spezielle Methoden zur Verbesserung der Fehlertoleranz (vereinfacht: Zuverl\u00e4ssigkeit) entwickelt werden.<\/p>\n

\u201eDie Sache mit der Synchronit\u00e4t\u00a0Schaltkreise<\/a>\u00a0liegt darin, dass ihre Komplexit\u00e4t ebenso wie die Anzahl der Elemente auf dem Schaltkreischip st\u00e4ndig zunimmt\u201c, sagte Maxim Gorbunov, Assistenzprofessor am MEPhI. \u201eAbschnitte dieser Schaltkreise, die weit entfernt liegen, m\u00fcssen entsprechend ihrer Taktraten (den Taktzyklen einer CPU pro Sekunde) synchronisiert werden. Das hei\u00dft, wenn die vom Taktgenerator erzeugten Signale nicht in den exakten Zeitintervallen liegen, funktioniert die Schaltung einfach nicht mehr.\u201c<\/p>\n

Dies sei ein komplexes technisches Problem, zu dem auch die Verschlechterung der Mikrochip-Eigenschaften geh\u00f6re, sagte Gorbunov. Deshalb gelten asynchrone Schaltungen, die keine Taktsynchronisation erfordern, heute als so vielversprechend.<\/p>\n

\u201eIn asynchronen Schaltkreisen erfolgt die Umschaltung parallel und ohne Verz\u00f6gerung; Dadurch sind diese Schaltkreise effizienter und energieintensiver als ihre synchronen Gegenst\u00fccke\u201c, erkl\u00e4rte Gorbunov. "Der\u00a0Daten<\/a>\u00a0erreicht die Verarbeitungseinheit so schnell, wie es der Datenpfad des Prozessors zul\u00e4sst, und wird verarbeitet, sobald die entsprechenden Mikroschaltungschips bereit sind.\u201c<\/p>\n

Wenn es um die Methodik zum Entwurf dieser Schaltkreise geht, ist dies weitaus problematischer, da es keine Standardroute f\u00fcr deren Entwurf gibt. Obwohl die allgemeine Idee zum Entwurf asynchroner Schaltkreise bereits in den 1970er Jahren vorgeschlagen wurde, arbeiten die meisten immer noch haupts\u00e4chlich mit synchronen Schaltkreisen.<\/p>\n

\u201eWir haben die technischen M\u00f6glichkeiten synchroner Schaltungen bis an ihre Grenzen ausgelotet\u201c, sagte Gorbunov. \u201eHeutzutage \u00fcberschreiten die Designparameter (die minimale Gr\u00f6\u00dfe der Mikroschaltkreiselemente) zehn Nanometer nicht. Asynchrone Schaltkreise mit denselben Designparametern w\u00fcrden schneller arbeiten als ihre synchronen Gegenst\u00fccke, da sie keine Synchronisierung erfordern w\u00fcrden.\u201c<\/p>\n

Russische Wissenschaftler beschlossen daher, neue Elemente f\u00fcr schnellere und zuverl\u00e4ssigere asynchrone Mikroschaltungen zu entwickeln. Der Artikel, der in der Zeitschrift ver\u00f6ffentlicht wurde\u00a0Acta Astronautica<\/i>, berichtet \u00fcber fehlerresistente Muller-C-Elemente \u2013 die grundlegenden Logikgatter, die beim Entwurf asynchroner Schaltkreise verwendet werden.<\/p>\n

C-Elemente sind Logikbausteine mit eingebautem Speicherelement. Sie sind im Wesentlichen Bausteine mit zwei Eing\u00e4ngen; Wenn sie \u00fcbereinstimmen, wird das Signal fortgesetzt, wenn dies nicht der Fall ist, speichern die Elemente den vorherigen Wert in ihrem Speicher.<\/p>\n

\u201eDurch die Anwendung der DICE-Methode (Dual Interlocked Cell), die beim Entwurf synchroner Schaltkreise weit verbreitet ist, auf drei C-Element-Designs haben wir drei neue DICE-C-Element-Designs mit verbesserter Fehlertoleranz erhalten\u201c, sagte ein anderer Autor des Artikels. Igor Danilov, Leiter der Abteilung f\u00fcr strahlungsresistente fehlertolerante VLSI-Schaltkreise am RAS Scientific Research Institute of System Development.<\/p>\n

Die Forscher behaupten, dass diese neue Entwicklung zum Entwurf asynchroner Mikroschaltungen mit verbesserter Fehlertoleranz f\u00fcr anspruchsvolle Anwendungen genutzt werden kann\u00a0Raumfahrzeuge<\/a>.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Scientists from the National Research Nuclear University MEPhI (Russia) and the Scientific Research Institute of System Analysis of the Russian Academy of Sciences have recently developed components for designing fault-tolerant asynchronous circuits, which can be used in space vehicles.   Microcircuits that are traditionally used in cars and computers are poorly suited to space vehicles<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":8029,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[1,321],"tags":[],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8013"}],"collection":[{"href":"http:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=8013"}],"version-history":[{"count":1,"href":"http:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8013\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":8030,"href":"http:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8013\/revisions\/8030"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/8029"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=8013"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=8013"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=8013"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}