يكتشف العلماء طريقة جديدة لمنع أخطاء المركبات الفضائية

قام علماء من الجامعة الوطنية للبحوث النووية MEPhI (روسيا) ومعهد البحث العلمي لتحليل النظم التابع للأكاديمية الروسية للعلوم بتطوير مكونات لتصميم دوائر غير متزامنة تتحمل الأخطاء، والتي يمكن استخدامها في المركبات الفضائية.

الدوائر الدقيقة المستخدمة تقليديًا في السيارات وأجهزة الكمبيوتر غير مناسبة للمركبات الفضائية بسبب انخفاض موثوقيتها عند تعرضها للإشعاع الفضائي. في الفضاء، تسبب الأيونات عالية الطاقة أخطاء الجهاز وفشله. وهكذا، عند تطوير ASICs (الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات) للمركبات الفضائية، العلماء بحاجة إلى إنشاء طرق خاصة لتحسين التسامح مع الأخطاء (ببساطة، الموثوقية).

"الشيء المتعلق بالتزامن الدوائر وقال مكسيم جوربونوف، الأستاذ المساعد في معهد MEPhI: "إن تعقيدها، تمامًا مثل عدد العناصر الموجودة على شريحة الدائرة، يتزايد باستمرار". "يجب أن تتم مزامنة أقسام هذه الدوائر، التي تقع على مسافة كبيرة، وفقًا لمعدلات الساعة الخاصة بها (دورات ساعة وحدة المعالجة المركزية في الثانية). وهذا يعني أنه إذا كانت الإشارات التي يصدرها مولد الساعة لا تأتي ضمن الفواصل الزمنية المحددة، فإن الدائرة ببساطة تتوقف عن العمل.

وقال جوربونوف إن هذه مشكلة هندسية معقدة تتضمن تدهور خصائص الرقائق الدقيقة. ولهذا السبب تعتبر الدوائر غير المتزامنة، التي لا تتطلب تزامن معدل الساعة، واعدة جدًا اليوم.

"في الدوائر غير المتزامنة يحدث التبديل بالتوازي ودون تأخير؛ وأوضح جوربونوف أن هذا يجعل هذه الدوائر أكثر كفاءة وأكثر استهلاكًا للطاقة من نظيراتها المتزامنة. "ال بيانات تصل إلى وحدة المعالجة بالسرعة التي يسمح بها مسار بيانات المعالج، وتتم معالجتها عندما تكون شرائح الدائرة الدقيقة جاهزة.

عندما يتعلق الأمر بمنهجية تصميم هذه الدوائر، فالأمر أكثر إشكالية بكثير لأنه لا يوجد طريق قياسي لتصميمها. على الرغم من أن الفكرة العامة لتصميم الدوائر غير المتزامنة قد تم اقتراحها في السبعينيات، إلا أن معظمها لا يزال يعمل في المقام الأول مع الدوائر المتزامنة.

وقال جوربونوف: "لقد استكشفنا الإمكانيات التقنية للدوائر المتزامنة إلى أقصى حدودها". "اليوم، لا تتجاوز معلمات التصميم (الحجم الأدنى لعناصر الدوائر الدقيقة) عشرة نانومتر. الدوائر غير المتزامنة التي لها نفس معلمات التصميم ستعمل بشكل أسرع من نظيراتها المتزامنة، لأنها لن تتطلب التزامن.

ولذلك قرر العلماء الروس التوصل إلى عناصر جديدة لدوائر دقيقة غير متزامنة أسرع وأكثر موثوقية. المقال الذي نشر في المجلة اكتا أسترونوتيكا، تقارير عن عناصر مولر C المقاومة للخطأ - البوابات المنطقية الأساسية المستخدمة في تصميم الدوائر غير المتزامنة.

العناصر C هي أجهزة منطقية تحتوي على عنصر ذاكرة مدمج. إنها في الأساس لبنات بناء ذات مدخلين؛ عندما تتزامن، تستمر الإشارة، ولكن عندما لا تتزامن، تقوم العناصر بتخزين القيمة السابقة في ذاكرتها.

"من خلال تطبيق طريقة DICE (الخلية المزدوجة المتشابكة)، والتي تستخدم على نطاق واسع في تصميم الدوائر المتزامنة، على ثلاثة تصميمات لعنصر C، حصلنا على ثلاثة تصميمات جديدة لعنصر DICE C مع تحسين تحمل الأخطاء،" قال مؤلف آخر في المقال، إيجور دانيلوف، رئيس قسم دوائر VLSI المتحملة للأخطاء الإشعاعية في معهد البحث العلمي لتطوير الأنظمة RAS.

ويدعي الباحثون أن هذا التطور الجديد يمكن استخدامه في تصميم دوائر دقيقة غير متزامنة مع تحسين تحمل الأخطاء للدوائر المتطورة. المركبات الفضائية.