نظرات (2)حتماً باید خبرهای پیرامون رسیدن فضاپیمای Juno به مدار سیاره مشتری را طی این چند روزه شنیده باشید. فضاپیمایی که بعد از مدت نزدیک به 5 سال سفر به مدار این سیاره رسیده است و قرار است اولین نماهای نزدیک از دومین جرم عظیم منظومه شمسی را در اختیار ما بگذارد. در ادامه با ما همراه باشید تا ببینم ناسا در قسمت الکترونیکی این فضاپیما از چه CPU و سیستم پردازشی استفاده کرده است.
اگر به خاطر داشته باشید، سال پیش دقیقاً در تیر ماه بود که فضاپیمای New Horizons به مدار پلوتو، دورترین جسم کشف شده منظومه شمسی رسید و ما در مطلبی به معرفی پردازنده اصلی آن پرداختیم. در مورد New Horizons ناسا نشان داد که علاقه ی بسیار زیادی به استفاده از سیستم ها و پردازنده های قدیمی در ساختار فضاپیماهای خود دارد. در واقع سیاست ناسا به این صورت است که به جای استفاده از جدیدترین سیستم ها، علاقه ی بسیاری به استفاده از سیستم هایی است که امتحان خود را پس داده اند. برای مثال در مورد New Horizons، ناسا از یک پردازنده MIPS3000 در ساختار فضاپیما استفاده کرده بود که سال ساخت آن 1994 است و اگر از جمله افراد علاقمند به مبحث بازی و کنسول ها، باشید باید بدانید که این پردازنده در نسل اول پلی استیشن سونی نیز استفاده شده است.
حالا به موضوع اصلی خود باز میگردیم. ناسا در مورد Juno نیز سیاست مربوط به New Horizons را اجرا کرده است. اما این بار داستان کمی متفاوت است. همانطور که میدانید جرم بسیار بالا و وجود میدان های مغناطیسی بسیار بالای سیاره مشتری، شرایط و اکوسیستم آن را بسیار خاص و سخت نموده که همین عامل باعث شده تا دانشمندان، جو سیاره مشتری را سخت ترین جو میان سیارات و اجرام آسمانی نزدیک به زمین، بعد از خورشید بدانند.
دانشمندان و کارمندان ناسا در حال سر هم کردن قسمت های مختلف Juno
کار کردن در این شرایط سخت باید تجهیزات سخت هم تجهیزات با مقاومت بسیار بالا میطلبد. شرایطی که به هیچ عنوان نیاز نبود تا پردازنده ی MIPS3000 که در داخل New Horizons قرار گرفته آن ها تحمل کند. در همین خصوص ناسا تصمیم خاصی را اتخاذ کرد و از پردازنده RAD750 به عنوان پردازنده اصلی Juno استفاده کرد که در 5 آگوست سال 2011 به فضا پرتاب شد.
پردازنده RAD750 یک پردازنده مخصوص برای استفاده در کامپیوتر هایی است که تنها از یک برد الکترونیکی تشکیل میشوند و یک ویژگی خاص دارد. این پردازنده با طرح اولیه از سوی IBM و توسط شرکت BAE Systems Electronics ساخته میشود اصولاً در سیستم هایی کاربرد خواهد داشت که تحت میدان های بسیار سنگین مغناطیسی و تشعشعات الکترومغناطیسی قرار خواهند گرفت. این پردازنده اولین بار در سال 2001 معرفی شده و تحت لیتوگرافی های 250 نانومتری و 150 نانومتری ساخته میشود. فرکانس حداکثر هسته در آن 110 تا 200 مگاهرتز است، از مجمعه دستورالعمل های PowerPC v.1.1 و ریز معماری PowerPC 750 استفاده میکند و دارای 32 کیلو بایت حافظه دیتا و 32 کیلو بایت حافظه دستور در سطح یک حافظه Cache است. در برد اصلی RAD 750، یک حافظه 256 مگابایتی از نوع Flash Memory و 128 مگابایت حافظه DRAM نیز برای ذخیره و پردازش اطلاعات در نظر گرفته شده است.
در داخل این پردازنده تنها 10.4 میلیون ترانزیستور قرار گرفته اند و شرکت BAE در طراحی ساختار آن ها توجه ویژه ای به نحوه چیدمان ترانزیستورها گرفته تا حداکثر بهینگی در مقاومت در برابر میدان های مغناطیسی حاصل شود و همه این ترانزیستور ها در ابعاد 130 میلی متر مربع die پردازنده قرار میگیرند. توان پردازشی پردازنده هم تنها 266 میلیون دستور بر ثانیه است. نکته جالب دیگر محدوده دمایی کار این پردازنده است که بین 55- تا 125 درجه سلسیوس است که در این محدوده، مجموعه پردازنده در حالت حداکثر، به 5 وات توان نیاز خواهد داشت. اما ناسا با تغییراتی که برا مقاومت بیشتر بُرد پردازنده برای کار در میدان های مغناطیسی سنگین سیاره مشتری، در این پردازنده به وجود آورده، باعث شده محدوده دمایی کار پردازنده از 55- به 70 درجه سانتیگراد رسیده و در عین حال، مصرف توان آن هم به 10 وات برسد. در مورد قیمت این پردازنده هم باید بگوییم که مدل پایه پردازنده در سال 2002 با قیمت 200 هزار دلار به فروش رسیده است و ناسا تا به حال در 12 مأموریت مهم که بعد از Juno معروفترین آنها تلسکوپ فضایی کپلر است، استفاده نموده است.
برد دیتای Juno که پردازنده RAD 750 در آن استفاده شده است
برد اصلی طراحی شده برای RAD750 به سیستم رادیویی بسیار پر سرعتی هم مجهز شده است که توانایی ارسال اطلاعات با سرعت 100 مگابیت بر ثانیه هم دارد که در نوع خود و زمان ساخت دستگاه، بی نظیر بوده است. البته با وجود استفاده از همین سیستم پر سرعت در این برد، به دلیل فاصله ی بسیار زیاد سیاره مشتری تا زمین، 48 دقیقه زمان لازم است تا اطلاعات به زمین و مرکز دریافت سیگنال های فضایی شهر گلدستون در ایالت کالیفرنیا امریکا برسد.
خب دوستان عزیز، همانطور که دیدید، پردازنده هایی که 15 سال از عمرشان میگذرد نیز میتوانند برای کاربردهای خاص خود استفاده شوند و همیشه نیاز نیست که روی سیستم های مهم از آخرین تکنولوژی ها استفاده کرد؛ مانند ناسا که از پردازنده ای با 10 سال عمر روی Juno استفاده کرده است. در واقع در علم الکترونیک، همیشه این نیاز است که ابزار را مشخص میکند. برای مثال اگر شما بخواهید یک گوشی اقتصادی بدون سیستم عامل طراحی کنید، نیاز به پردازنده های بسیار رده بالا روی دستگاه خود ندارید و شاید یک پردازنده رده پایین ARM نیز پاسخگوی شما باشد. در Juno نیز ناسا این کار را کرده است و پردازنده ای را مورد استفاده قرار داده که بیشتر در بحث مقاومت در برابر میدان های مغناطیسی مشتری عملکرد مناسبی داشته باشد و در کنار آن نیز اقدام به استفاده از بردی نموده که بتواند اطلاعات را با سرعت مناسبی به زمین انتقال دهد و در عین حال با حداقل درصد خطا کار کند تا کمترین نگرانی بابت هنگ کردن سیستم اصلی و عملکرد آن وجود داشته باشد.
منابع: NASA ، Spaceflight101.com و Wikipedia
