Wissenschaftler der National Research Nuclear University MEPhI (Russland) haben kürzlich Komponenten für die Entwicklung fehlertoleranter asynchroner Schaltkreise entwickelt, die in Raumfahrzeugen verwendet werden können.
Chips, die traditionell in Automobilen und Computern verwendet werden, lassen sich aufgrund ihrer geringen Zuverlässigkeit bei kosmischer Strahlung nur schlecht mit Raumfahrzeugen kombinieren. Im Weltraum führen energiereiche Ionen zu Fehlern und Ausfällen in Geräten. Daher müssen Wissenschaftler bei der Entwicklung von ASIC (Application Integrated Circuits) für Raumfahrzeuge spezielle Methoden entwickeln, um die Fehlertoleranz (Zuverlässigkeit) zu erhöhen.
Das Hauptproblem von Synchronschaltungen besteht darin, dass ihre Komplexität und die Anzahl der Elemente auf dem Chip ständig zunimmt. Abschnitte von Stromkreisen, die sich in großer Entfernung befinden, sollten entsprechend der Taktfrequenz synchronisiert werden. Das heißt, wenn die vom Taktgenerator erzeugten Signale nicht den genauen Zeitintervallen entsprechen, funktioniert die Schaltung nicht mehr.
Dies ist ein komplexes technisches Problem, einschließlich des Abbaus von Mikrochips. Daher ist die Aussicht auf asynchrone Schaltungen zu sehen, bei denen die Umschaltung parallel und ohne Verzögerung erfolgt. Bei der Gestaltung solcher Schemata ist nicht alles reibungslos, da es keine Standardmethode für deren Entwicklung gibt. Die allgemeine Idee, asynchrone Schaltungen zu entwerfen, wurde jedoch bereits in den 1970er Jahren vorgeschlagen. Die Forscher untersuchten sorgfältig die technischen Fähigkeiten von Synchronschaltungen, bei denen die Entwurfsparameter 10 Nanometer nicht überschreiten. Asynchrone Schaltkreise mit denselben Parametern arbeiten schneller als synchrone Gegenstücke. Daher beschlossen russische Wissenschaftler, neue Elemente für schnellere und zuverlässigere asynchrone Schaltungen zu entwickeln. Die neue Studie befasst sich mit fehlertoleranten C-Elementen.
Es handelt sich um logische Geräte mit integriertem Speicherelement. In der Tat sind dies Blöcke mit zwei Eingängen: Wenn sie übereinstimmen, wird das Signal fortgesetzt, und wenn dies nicht der Fall ist, behalten die Elemente den vorherigen Wert in ihrem Speicher. Mit der DICE-Methode konnten drei neue C-Elemente mit verbesserter Fehlertoleranz erhalten werden. Wissenschaftler hoffen, bald die Entwicklung komplexer Raumschiffe anwenden zu können.
