Γιατί οι διαστημικοί επεξεργαστές είναι αργοί: λόγοι και χαρακτηριστικά (το ρόβερ του Άρη χρησιμοποιούσε επεξεργαστή 200 megahertz)

Γιατί οι επεξεργαστές διαστημικής κλάσης είναι αργοί; (Το Mars rover χρησιμοποίησε έναν επεξεργαστή 200 megahertz)

Το διάστημα παρουσιάζει τεράστιες τεχνικές προκλήσεις, και μία από αυτές είναι η χρήση υπολογιστικών συστημάτων μεταξύ των μακρινών πλανητών. Το ρόβερ που στάλθηκε στον Άρη είναι εξοπλισμένο με έναν επεξεργαστή χρονισμένο μόλις στα 200 MHz. Αυτό φαίνεται εκπληκτικό αν αναλογιστεί κανείς την ταχύτητα των σύγχρονων υπολογιστών και των smartphones, αλλά υπάρχουν σοβαροί λόγοι για τους οποίους οι διαστημικοί επεξεργαστές είναι αργοί.

Πίνακας περιεχομένων

Ένας από τους κύριους λόγους για τους οποίους οι διαστημικοί επεξεργαστές είναι αργοί είναι η ανάγκη να αντέχουν την έκθεση στην ακτινοβολία στο διάστημα. Στο διάστημα υπάρχουν σωματίδια υψηλής ενέργειας που μπορούν να βλάψουν τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα των επεξεργαστών. Για την προστασία των επεξεργαστών από την ακτινοβολία, το Mars rover χρησιμοποιεί ειδικές τεχνικές και υλικά που επιβραδύνουν τη συχνότητα του επεξεργαστή. Αυτή η επιβράδυνση καθιστά τους επεξεργαστές πιο αξιόπιστους και πιο ανθεκτικούς στη βλάβη από την ακτινοβολία.

Ένας άλλος λόγος για τους αργούς διαστημικούς επεξεργαστές είναι η ανάγκη εξοικονόμησης ενέργειας. Οι διαστημικές αποστολές έχουν περιορισμένους πόρους, συμπεριλαμβανομένης της ηλεκτρικής ενέργειας. Ως εκ τούτου, οι επεξεργαστές στα διαστημόπλοια βελτιστοποιούνται για ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει μείωση της συχνότητας ρολογιού και αύξηση της απόδοσης του επεξεργαστή. Ως αποτέλεσμα, η ταχύτητα μπορεί να φαίνεται αργή σε σύγκριση με τους αντίστοιχους επεξεργαστές στη Γη, αλλά είναι επαρκής για την εκτέλεση των εργασιών που απαιτούνται από το ρόβερ του Άρη.

Παρά τις χαμηλές ταχύτητες ρολογιού, οι διαστημικοί επεξεργαστές εξακολουθούν να εντυπωσιάζουν με την αξιοπιστία τους και την ικανότητά τους να λειτουργούν σε ακραίες θερμοκρασίες, απομόνωση και ακτινοβολία. Βοηθούν τα ρόβερ μας στον Άρη και άλλα διαστημόπλοια να εξερευνήσουν μυστηριώδεις πλανήτες και να συλλέξουν πολύτιμες πληροφορίες για το σύμπαν.

Έτσι, η βραδύτητα των διαστημικών επεξεργαστών οφείλεται σε διάφορους λόγους, όπως η ανάγκη θωράκισης από την ακτινοβολία και οι περιορισμένοι πόροι ενέργειας. Παρόλα αυτά, οι εν λόγω επεξεργαστές συνεχίζουν να είναι αξιόπιστοι και αποτελεσματικοί στην εκτέλεση των καθηκόντων τους για την εξερεύνηση του σύμπαντος.

Λόγοι της βραδύτητας των διαστημικών επεξεργαστών

Οι διαστημικοί επεξεργαστές διαφέρουν από τους συμβατικούς επεξεργαστές που χρησιμοποιούνται στη Γη όσον αφορά την απόδοση και την ταχύτητα. Αυτό οφείλεται σε μια σειρά χαρακτηριστικών και περιορισμών που αντιμετωπίζουν οι συσκευές αυτές σε διαστημικό περιβάλλον.

Περιορισμοί πόρων:

Οι επεξεργαστές που εγκαθίστανται σε διαστημόπλοια πρέπει να είναι μικροί και ελαφροί ώστε να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις της αποστολής και στους περιορισμούς του υλικού και να επιτρέπουν στα οχήματα να εκτελούν αποτελεσματικά τις λειτουργίες τους. Εξαιτίας αυτού, οι διαστημικοί επεξεργαστές έχουν περιορισμένη μνήμη και ισχύ, γεγονός που επηρεάζει την ταχύτητα και την απόδοση των υπολογισμών.

Ανοχή στην ακτινοβολία:

Το διάστημα είναι κορεσμένο με ακτινοβολία, η οποία μπορεί να προκαλέσει σοβαρή βλάβη στα ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Ως εκ τούτου, οι διαστημικοί επεξεργαστές υποβάλλονται σε ειδική επεξεργασία και προστασία για να είναι ανθεκτικοί στην ακτινοβολία, αλλά τα μέτρα αυτά συνήθως περιορίζουν τις επιδόσεις των επεξεργαστών.

Μακροζωία λειτουργίας:

Οι διαστημικές αποστολές είναι συνήθως μακράς διάρκειας και η μέση διάρκεια ζωής ενός διαστημικού σκάφους εκτιμάται ότι είναι αρκετά χρόνια. Ως εκ τούτου, οι διαστημικοί επεξεργαστές πρέπει να είναι αξιόπιστοι και σταθεροί, γεγονός που μπορεί επίσης να επηρεάσει την απόδοσή τους.

Πολύπλοκη διαδικασία ανάπτυξης:

Η ανάπτυξη των διαστημικών επεξεργαστών απαιτεί εξειδικευμένη προσέγγιση και εξειδικευμένες γνώσεις ηλεκτρονικής και σχεδιασμού ιδιαίτερα αξιόπιστων συσκευών. Αυτό μπορεί να καταστήσει δύσκολη την ανάπτυξη ισχυρότερων και ταχύτερων επεξεργαστών για διαστημικές εφαρμογές.

Διαβάστε επίσης: Top 5 τηλέφωνα με πλήρες φυσικό πληκτρολόγιο Qwerty το 2022 - ασυναγώνιστη εμπειρία πληκτρολόγησης

Όλοι αυτοί οι παράγοντες συνδυάζονται στους σημερινούς διαστημικούς επεξεργαστές και καθορίζουν τις σχετικά χαμηλές επιδόσεις και ταχύτητές τους. Ωστόσο, η ανάγκη για ασφάλεια και αξιοπιστία στο διαστημικό περιβάλλον προσδίδει σε αυτούς τους επεξεργαστές μοναδικές ιδιότητες που τους επιτρέπουν να εκτελούν με επιτυχία τις λειτουργίες τους στις ακραίες συνθήκες του διαστήματος.

Χαρακτηριστικά του διαστημικού περιβάλλοντος

Το διαστημικό περιβάλλον είναι ένα μοναδικό και εξαιρετικά δύσκολο περιβάλλον για τη λειτουργία του ηλεκτρονικού εξοπλισμού, συμπεριλαμβανομένων των επεξεργαστών. Ακολουθούν τα κύρια χαρακτηριστικά που καθιστούν τους διαστημικούς επεξεργαστές αργούς:

Διαβάστε επίσης: Διορθώστε το σφάλμα κατεστραμμένου δίσκου Steam στα Windows 10 με αυτά τα εύκολα βήματα

Ιονίζουσα ακτινοβολία: Το διάστημα έχει υψηλά επίπεδα ιονίζουσας ακτινοβολίας που μπορεί να προκαλέσει σφάλματα στον επεξεργαστή. Για να αποφευχθεί η εμφάνιση σφαλμάτων, οι διαστημικοί επεξεργαστές χρησιμοποιούν προστατευτικούς μηχανισμούς και εξειδικευμένα υλικά, γεγονός που αυξάνει το χρόνο εκτέλεσης.
Ακραίες θερμοκρασίες: Στο διάστημα, οι θερμοκρασίες μπορεί να κυμαίνονται από εξαιρετικά χαμηλές τιμές κοντά στο απόλυτο μηδέν έως υψηλές θερμοκρασίες λόγω της ηλιακής ακτινοβολίας. Οι διαστημικοί επεξεργαστές πρέπει να είναι σε θέση να λειτουργούν σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών, το οποίο μπορεί να υποβαθμίσει την απόδοσή τους.
Περιορισμένοι πόροι: Οι διαστημικές αποστολές χαρακτηρίζονται από περιορισμένους πόρους, συμπεριλαμβανομένης της ενέργειας, του βάρους και του όγκου του εξοπλισμού. Οι διαστημικοί επεξεργαστές πρέπει να βελτιστοποιούνται ώστε να χρησιμοποιούν αποτελεσματικά τους πόρους, γεγονός που μπορεί να περιορίσει την απόδοσή τους σε σύγκριση με τους επεξεργαστές που χρησιμοποιούνται στη Γη.
Διάρκεια αποστολής: Οι διαστημικές αποστολές μπορεί να διαρκέσουν δεκαετίες, κατά τη διάρκεια των οποίων οι επεξεργαστές πρέπει να λειτουργούν αξιόπιστα χωρίς βλάβες. Αυτό απαιτεί πρόσθετη επικύρωση και δοκιμή των επεξεργαστών, η οποία μπορεί να απαιτήσει σημαντικό χρόνο και να επηρεάσει την απόδοσή τους.

Όλοι αυτοί οι παράγοντες σε συνδυασμό αναγκάζουν τους διαστημικούς επεξεργαστές να λειτουργούν σε χαμηλότερες συχνότητες ρολογιού και με χαμηλότερες επιδόσεις σε σύγκριση με τους επεξεργαστές που χρησιμοποιούνται στη Γη. Ωστόσο, παρ’ όλα αυτά, οι διαστημικοί επεξεργαστές εξακολουθούν να είναι σε θέση να εκτελούν πολύπλοκες υπολογιστικές εργασίες και να επιτρέπουν τη λειτουργία της διαστημικής τεχνολογίας σε διαστημικό περιβάλλον.

Περιορισμοί της τεχνολογίας

Οι διαστημικοί επεξεργαστές έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά και περιορισμούς που οφείλονται στο διαστημικό περιβάλλον και στις απαιτήσεις αξιοπιστίας και σταθερότητας της λειτουργίας.

Ένας από τους σημαντικότερους περιορισμούς είναι η ανοσία στην ακτινοβολία. Το διάστημα είναι κορεσμένο με ακτινοβολία, η οποία μπορεί να προκαλέσει βλάβες στα ηλεκτρονικά εξαρτήματα και βλάβες στον επεξεργαστή. Ως εκ τούτου, οι διαστημικοί επεξεργαστές πρέπει να προστατεύονται από την ακτινοβολία, γεγονός που συνεπάγεται τη χρήση ειδικών υλικών και τεχνολογιών που μπορούν να υποβαθμίσουν την απόδοση και να αυξήσουν τον χρόνο απόκρισης του επεξεργαστή.

Ένας άλλος περιορισμός είναι η κατανάλωση ενέργειας. Σε ένα διαστημικό περιβάλλον, οι διαθέσιμες πηγές ενέργειας είναι περιορισμένες, επομένως οι διαστημικοί επεξεργαστές πρέπει να είναι ενεργειακά αποδοτικοί. Αυτό περιορίζει τη δυνατότητα αύξησης της συχνότητας ρολογιού και του αριθμού των υπολογιστικών πυρήνων στον επεξεργαστή.

Επίσης, ένας περιορισμός είναι η περιορισμένη χωρητικότητα της διαστημικής μνήμης. Στα διαστημόπλοια, ο περιορισμένος χώρος και το βάρος είναι κρίσιμες παράμετροι, οπότε η ποσότητα της μνήμης RAM και της μόνιμης μνήμης στους διαστημικούς επεξεργαστές είναι περιορισμένη.

Επιπλέον, οι διαστημικοί επεξεργαστές πρέπει να είναι ανεκτικοί σε ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας. Στο διάστημα, οι θερμοκρασίες μπορεί να κυμαίνονται από πολύ χαμηλές έως πολύ υψηλές τιμές. Επομένως, οι διαστημικοί επεξεργαστές πρέπει να λειτουργούν σταθερά και αξιόπιστα σε εξαιρετικά χαμηλές και υψηλές θερμοκρασίες.

Όλοι αυτοί οι περιορισμοί έχουν ως αποτέλεσμα οι διαστημικοί επεξεργαστές να έχουν χαμηλές ταχύτητες ρολογιού και σχετικά χαμηλές επιδόσεις σε σύγκριση με τους επεξεργαστές που χρησιμοποιούνται στη Γη. Ωστόσο, παρ’ όλα αυτά, οι διαστημικοί επεξεργαστές παρέχουν αξιόπιστες και σταθερές επιδόσεις σε διαστημικά περιβάλλοντα.

ΣΥΧΝΈΣ ΕΡΩΤΉΣΕΙΣ:

Γιατί ένας διαστημικός επεξεργαστής είναι αργός;

Οι διαστημικοί επεξεργαστές συνήθως λειτουργούν σε χαμηλότερη συχνότητα επειδή η ταχύτητα επεξεργασίας δεν αποτελεί πρωταρχική ανάγκη κατά τη διάρκεια των διαστημικών αποστολών. Το διάστημα είναι ένα ακραίο περιβάλλον και οι επεξεργαστές επιλέγονται για την αξιοπιστία και τη σταθερότητά τους και όχι για τη μέγιστη ταχύτητα.

Γιατί το ρόβερ του Άρη χρησιμοποιεί επεξεργαστή 200 megahertz;

Τα ρόβερ του Άρη χρησιμοποιούν επεξεργαστές χαμηλής συχνότητας κυρίως λόγω της ενεργειακής τους απόδοσης. Σε απομακρυσμένες τοποθεσίες στο διάστημα με περιορισμένη πρόσβαση σε ηλεκτρική ενέργεια, η αποδοτική χρήση της ενέργειας αποτελεί κρίσιμο παράγοντα για την επιλογή ενός επεξεργαστή που θα χρησιμοποιηθεί σε ένα ρόβερ.

Ποια άλλα χαρακτηριστικά έχουν οι διαστημικοί επεξεργαστές εκτός από τη χαμηλή συχνότητα;

Οι διαστημικοί επεξεργαστές διαθέτουν επίσης μικρότερη μνήμη κρυφής μνήμης σε σύγκριση με τους επεξεργαστές που χρησιμοποιούνται στο έδαφος. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η μνήμη κρυφής μνήμης καταλαμβάνει πολύ χώρο και καταναλώνει πρόσθετη ισχύ, πράγμα ανεπιθύμητο για διαστημικές εφαρμογές με περιορισμένους πόρους.

Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν την επιλογή ενός επεξεργαστή για διαστημικές εφαρμογές;

Κατά την επιλογή ενός επεξεργαστή για διαστημικές εφαρμογές λαμβάνονται υπόψη διάφοροι παράγοντες. Αυτοί είναι η αξιοπιστία και η σταθερότητα σε ακραίες συνθήκες, η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, οι ελάχιστες απαιτήσεις αντοχής στη θερμότητα και την ακτινοβολία. Οι επεξεργαστές επιλέγονται για να εξασφαλίζουν αξιόπιστη λειτουργία σε μακροχρόνιες διαστημικές αποστολές.

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της χρήσης αργών διαστημικών επεξεργαστών;

Οι αργοί διαστημικοί επεξεργαστές παρέχουν μεγαλύτερη αξιοπιστία και σταθερότητα στις ακραίες συνθήκες του διαστήματος. Καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια και μπορούν να αντιμετωπίσουν καλύτερα την έκθεση στην ακτινοβολία. Αυτό τους επιτρέπει να λειτουργούν σε μακροχρόνιες αποστολές και να παρέχουν αξιόπιστες επικοινωνίες με τη Γη.

Γιατί οι διαστημικοί επεξεργαστές είναι αργοί;

Οι διαστημικοί επεξεργαστές είναι αργοί για διάφορους λόγους. Πρώτον, έχουν σχεδιαστεί με γνώμονα την υψηλή αξιοπιστία και σταθερότητα, γεγονός που απαιτεί συμβιβασμούς στην ταχύτητα. Δεύτερον, πρέπει να μπορούν να λειτουργούν υπό υψηλά φορτία ακτινοβολίας και ακραίες θερμοκρασίες, γεγονός που επηρεάζει επίσης την απόδοσή τους. Επιπλέον, οι διαστημικοί επεξεργαστές υποβάλλονται σε πολυάριθμες δοκιμές και πιστοποιήσεις, γεγονός που μπορεί επίσης να τους επιβραδύνει.