Fórum

Šesťkolku Perseverance poháňa prehistorický procesor.

Podobný mal aj Apple iMac G3
Šesťkolku Perseverance poháňa prehistorický procesor.
Elektrolab Pridal  Elektrolab
  314 zobrazení
3
 0
Zaujímavosti

Rover poháňa prehistorický čip PowerPC 750!  V skutočnosti je to zložitejšie, je to jeho kozmická verzia. Volá sa BAE RAD750 a až tak príliš nezostarol.

Marsovský dron Ingenuity budí pozornosť bežnými a lacnými komponentami, z ktorých ho poskladali v laboratóriách NASA JPL. Ak vynecháme rozmerné karbónové listy rotorov a FPGA armádnych parametrov, amatérsky staviteľ kvadrokoptér by si niečo podobné skutočne zložil dokopy aj vo svojej vlastnej dielni.

Ako je na tom ale samotný rover Perseverance? V posledných dňoch preletela technologickými weby správička, že ho poháňa procesor zo staručkého počítače Apple iMac G3. To je ten ikonický, ktorý spájame s návratom Steva Jobsa do firmy, a ktorý stál na začiatku cesty Applu späť na vrchol. Čo je na tom pravdy?

Pôvodný iMac z roku 1998 poháňal 32bitový procesor architektúry PowerPC 750, ktorý vtedy vyrábali fabriky IBM a Motorola. Na prelome storočí sa čip dočkal hromady revízií a postupného zvyšovania výkonu, keď by sme sa ale na neho pozreli optikou dnešných benchmarkov, ľahko prekonával vtedajší Pentium II a potreboval na to o niečo menej elektrickej energie.

IBM Federal Systems Division

No dobre, ale čo má platforma PowerPC od IBM spoločného s letmi do kozmu a na Mars? Prakticky všetko. IBM, respektíve jej Federal Systems Division, bola totiž desiatky rokov dvorným technologickým dodávateľom NASA, ministerstva obrany, NSA a ďalších federálnych agentúr. Jej počítače poháňali misie Apollo, rakety Saturn a nakoniec aj väčšinu kozmických sond. Bolo teda vcelku prirodzené, že voľba padala aj na vlastné architektúry stále pokročilejších integrovaných obvodov.

Časti FSD sa v 90. rokoch postupne dostali pod krídla vesmírnej Loral Corporation, následne Lockheed Martin a nakoniec skončili v Arlingtonský BAE Systems.

Chcete na Mars? Dajte do toho RAD6000

Ospravedlňujem sa za historické okienko, avšak je podstatné, práve v IBM, Loral a následne BAE sa totiž zrodila odvodená rad čipsetov pre špeciálne priemyselné použitie RAD. V roku 1997 to bol RAD6000 s pracovným taktom do 33 MHz, inštrukčnou sadou POWER1, výpočtovým výkonom okolo 35 MIPS a 128 MB RAM s armádny úrovňou ochrany ECC proti strate dát.

Procesor pre rakety - RAD6000

Odolný bol napokon celý procesor, aby mohol slúžiť aj v najnáročnejších podmienkach kozmu, urýchľovačoch častíc alebo napríklad v kritických obvodoch jadrových reaktorov. Vyššiu ochranu pred radiáciou v takom prípade spravidla zaisťuje odlišný výrobný proces, robustné tienenie, redundancia obvodov i celých funkčných blokov a aj pokročilé techniky ECC.

RAD6000 slúžil vďaka svojim parametrom a kontraktom siahajúcim hlboko do minulosti na hromade misií NASA vrátane tých, ktoré mierili k červenej planéte. Našli by ste ho na sondách Mars Odyssey, Mars Polar Lander, Mars Climate Orbiter a konečne tiež v zariadeniach misie Mars Exploration Rover, ktorá skraja roku 2004 dopravila na marťanský povrch šestikolky Spirit a Opportunity.

300 tisíc dolárov

Stručne povedané, na prelome storočia bol RAD6000 v podstate synonymom univerzálneho kozmického procesora, na ktorom spravidla bežal RTOS VxWorks, teda real-time operačný systém pre inštrukcie, ktoré sa musia spracovať okamžite a bez čakania, čo je do istej miery protipól toho, ako fungujú bežné operačné systémy v našich domácich desktopoch, laptopoch a mobilných telefónoch, kde naopak musia v jeden okamih bežať aj stovky čiastkových procesov a prepínaním bojovať o kus procesorového času bez záruky, kedy na ne presne dôjde rad.

RTOS systémy vrátane VxWorks samozrejme tiež vedia multi-tasking, avšak s veľmi rýchlym prerušením pri zachovaní princípov real-time operácií, kde ide o každú mikrosekundu.

A len tak na okraj, keby ste si vtedy chceli jeden taký RAD6000 tiež zaobstarať, prišlo by vás to na dobrých 200-300 tisíc dolárov. Niet divu, jedná sa v podstate o zákazkovú výrobu priamo na účely niekoľkých málo federálnych odberateľov.

BAE Systems RAD750

RAD6000 bol veľmi populárny, do vesmíru sa dostalo niekoľko sto exemplárov, v jeho tieni sa už ale na sklonku 90. rokov pomaly rodil hrdý nástupca RAD750. Na scénu sa dostal v roku 2001 a s pracovným taktom 110-200 MHz a výkonom 266 MIPS prekonával svojho predchodcu prakticky desaťnásobne.

RAD750 s mikroarchitektúrou PowerPC 750 je jeden z najrozšírenejších CPU pre dlhé vesmírnej misie. Pritom má za sebou viac ako 20 rokov.

Pre nás je však ešte podstatnejšie, že sedemstopäťdesiatka používala inštrukčnú sadu PowerPC v1.1 a mikroarchitektúru PowerPC 750. Práve preto ho mnohí porovnávajú s procesorom v vnútri Apple iMac G3, hoci sa v praxi ide predsa len o dva odlišné produkty.

RAD750 je priemyselný mikropočítač navrhnutý pre beh real-time operačných systémov za sťažených radiačných podmienok. Samotný čip absorbuje bez poškodenia až 10 000 Gy a štandardné základná doska od BAE so všetkými ďalšími komponentmi zhruba desatinu. Len pre porovnanie, počítačový tomograf (CT) pri snímkovaní brucha alebo panvy vytvorí dávku ožiarenia v radoch jednotiek mGy.

Curiosity zachránil záložný počítač

Hoci má za sebou RAD750 už dlhých 20 rokov (aj keď sa dočkal hromady revízií), vzhľadom k svojmu špeciálnemu určenia nijako nezostarol a v roku 2011 odštartoval tiež na palube misie Mars Science Laboratory. Dnes ju poznáme skôr pod názvom jej roveru Curiosity.

Šesťkolka Curiosty má ako prvá sonda na Marse dva identické počítača. Oplatilo sa to, kvôli chybám v operačnej pamäti medzi nimi totiž musela prepínať.

Šesťkolka pristála na Marse 6. augusta roku 2012 a o jej úspechy sa postaral práve 200MHz BAE RAD750 s 250 MB RAM a 2 GB flashového úložiska, na ktorom bežal nám už dobre známy RTOS systém VxWorks.

Ako už sme si povedali vyššie, tieto procesory majú vlastné istenie proti radiácii, extrémnym teplotným podmienkam a redundanciu proti zlyhaniu, no a na ňu samozrejme mysleli aj v NASA, a tak Curiosity disponuje rovno dvoma identickými počítačmi Side-A a Side-B. Prišlo to vhod, po celú dobu misie totiž šesťkolka zápasí s chybami v operačnej pamäte, a NASA tak niekoľkokrát preklopila riadenie z jedného počítača na druhý.

Perseverance má rovnaký počítač ako Curiosity

Pred pár týždňami doputovala k červenej planéte konečne aj misia Mars 2020 a do prastarej nivy krátera Jazero zaniesla najnovšie šesťkolku Perseverance a maličkú helikoptéru Ingenuity prisatou doslova na jej pupku.

Perseverance má dva mozgy RCE, keby jeden zlyhal

A keďže je Perseverance vo svojej podstate evolúciou Curiosity, majú obaja rovnaké počítače RCE (Rover Compute Element) a v ich vnútri 200MHz RAD750 s 256 MB RAM a 2 GB flashovej pamäte pre operačný systém.

Aj tento rover teda poháňa dvojica centrálnych procesorov od BAE Systems, pričom jeden slúži ako hlavný výpočtovej jednotka a druhý čaká na prípadné komplikácie. Sú úplne identické a po resete môže naštartovať akýkoľvek z nich. Aj z tohto dôvodu majú mnohé inštrumenty na sonde vlastnú pamäť, ktorá je opäť nezávisle dostupná z oboch mašín.

20 rokov starý procesor s autopilotom

RAD750 a operačný systém VxWorks sa musia postarať o všetky výpočtové úlohy, ktoré sú pritom stále náročnejšie. Perseverance je napríklad vyzbrojená ohromnou dávkou autonómie, aby mohla kvôli oneskoreniu rádiového signálu zo Zeme (5-20 minút podľa vzájomnej polohy) plniť všetky úlohy.

Perseverance obsahuje autopilota, ktorý vypočíta najbezpečnejšie trasu terénom

Autonómny plánovací systém (PDF) na palube preto dokáže analyzovať rôzne varianty pohybu z A do B, pričom sa vie sám rozhodnúť pre ten najefektívnejší. Autopilot zároveň vie automaticky vyhľadávať miesta, na ktorých potom Perseverance odoberie vzorky a prevedie ich analýzu. To všetko bez potreby ľudského zásahu. RAD750 všetky tieto operácie spracuje v poriadku jednotiek sekúnd až minút.

Mobilné čipset Snapdragon v vnútri lacnej helikoptéry Ingenuity by to paradoxne spočítal oveľa rýchlejšie, tá však nie je pre prežitie misie tak dôležitá, a tak mohli inžinieri JPL trošku zariskovať a zvoliť bežne dostupné obvody za zlomok ceny a s rádovo vyšším výkonom.

Nielen na Marse, ale aj v družiciach GPS

BAE RAD750 postupne nahradil svojho predchodcu, a tak ho dnes nájdete aj v kľúčovej družicu HRO, ktorá sa stará o komunikáciu Marsu so Zemou, a v hromade ďalších výskumných sond NASA z posledných rokov. Rodina RAD nakoniec poháňa tiež najnovšie várku satelitov GPS (Block III) a mnohé ďalšie.

Pre cesty k Marsu zvoľte System-on-Board RAD750 3U, k Neptúnu ale radšej 6U-160

Suma sumárum, ak by ste chceli z toho remízky za obcou odpáliť vlastnú raketu so sondou k vzdialeným planétam, sedemstopäťdesiatka v najrobustnejší protiradiačné verzii bude ideálnym riešením. Pripravte si ale pár miliónov eur a patričné ​​exportné oprávnenia od amerických úradov, toto totiž na AliExpressu naozaj nekúpite.

Mimochodom, BAE už má v ponuke aj jeho nástupca - procesory z rodiny RAD5500 (PowerPC E5500), ktoré spĺňajú všetky dnešné požiadavky na výkon. Aby sme boli konkrétnejší, taký RAD5545 pri príkone okolo 20 W spočíta až 3,7 GFLOPS. Takto bude môcť raz NASA na Marse ťažiť aj Bitcoin.

Zdroj : Zive.cz



Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár. Pridáte prvý? Za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.
Webwiki ButtonSeo servis Diallix.net VN-Experimenty Hatiar.eu