W serwisie NewScientist pojawiała się bardzo ciekawa informacja dotycząca pewnego szczegółu łazika Perseverance. Jak się okazuje, sercem jego komputera jest procesor PowerPC 750, taktowany zegarem 233 Ghz. Nie byłoby w tym nic zaskakującego, gdyby nie fakt, że jest to zmodyfikowana wersja procesora napędzającego pierwszego iMaca, przy pomocy którego Steve Jobs rozpoczął podnoszenie Apple z ruin. Układ w cywilnym świecie lepiej jest znany pod marketingową nazwą G3. Jeśli więc ktoś z was miał lub jeszcze ma taki komputer, może spokojnie chwalić się, że dysponuje prawdziwie kosmiczną technologią :)
PowerPC 750
Oryginalne procesory PowerPC 740/750 były układami, które w dużej mierze zbudowały fundament pod potęgę Apple Jobsa. Trafiły do wszystkich przełomowych modeli Maków z tamtego czasu. Układy zaprojektowały wspólnie firmy IBM i Motorolę w 1997 r. i już w tym samym roku trafiły do, jeszcze wtedy beżowych, komputerów z Cupertino. G3, jak nazwało go Apple, największą sławę zdobył dzięki pierwszemu komputerowi iMac z 1998 r.
Te 32-bitowe procesory typu RISC były konstrukcjami jednordzeniowymi o taktowaniu pomiędzy 233 a 800 Mhz (w Makach), szynie danych od 66 do 133 Mhz i produkowanych w procesie litograficznym 250 nm. W czasach swojej świetność były znacznie wydajniejsze od tego, co oferowała architektura x86. Oczywiście procesor w łaziku nie jest zwykła odmianą PowerPC 750, ale konstrukcją dostosowaną do nietypowych warunków, w jakich musi pracować.
BAE RAD750
Na bazie pierwszej serii procesorów PowerPC 750 (szyna 66 Mhz) w 2001 r. powstał procesor budowany przez firmę BAE o nazwie RAD750. Jest to kolejna konstrukcja, która została przez nich przystosowana do pracy w trudnych, kosmicznych warunkach. W porównaniu do procesora z iMaca jego taktowanie zostało obniżone i początkowo wynosiło od 110 do 133 Mhz. W kolejnych wersjach rozwojowych procesor zaczął być produkowane w nowszych procesach litograficznych i jego ostatnia wersje, oparte o procesy 180 i 150 nm osiągają taktowanie 200 Mhz. Procesor zawiera 10,3 miliona tranzystorów (oryginalny PPC750 miał 6,35 mln, M1 z dzisiejszych Maków ma ich ponad 16 miliardów).
To właśnie dwa takie procesory siedzą w Perseverance, podobnie zresztą jak w jego pierwowzorze, łaziku Curiosity. Przy czym systemy pojazdu opierają się na pracy tylko jednego z nich, drugi jest częścią komputera zapasowego, który ma podjąć pracę, gdyby z pierwszym komputerem stało się coś złego. BAE nie bez kozery nazywa ten układ swoim koniem pociągowym, procesory tego typu pracują obecnie na pokładzie ponad 100 satelitów, sond i łazików i jeszcze ani razu nie zawiodły.
To, co wyróżnia tę konstrukcję, to przeróbki dokonane przez BAE, które powodują, że procesorowi nie jest w stanie zaszkodzić wysokie promieniowanie. W kosmosie sprawia ono problemy tak ludziom, jak i układom elektronicznym. Jego oddziaływanie powoduje zakłócenia pracy układów, skutkujące losowymi błędami w obliczeniach, a w skrajnych sytuacjach (np. rozbłysk słoneczny) może doprowadzić do ich zniszczenia. RAD750 wytrzymuje promieniowanie do 1 miliona radów, ma też zwiększona odporność na niekorzystne warunki termiczne. Potrafi bezproblemowo pracować w temperaturach w zakresie od -55° do 125°C.
Oczywiście BAE w ten sposób przygotowuje nie tylko procesory, ale także płyty główne, pamięci i wszelką inną niezbędną elektronikę. Moduł komputera pokładowego łazika ma 256 MB pamięci RAM oraz 2 GB dysk z pamięcią typu flash.
To wszystko, wraz z bardzo rygorystycznymi procedurami testowania ma swoją cenę. Koszt jednego egzemplarza jest szacowany na około 200 tys. dolarów. O ile dla zwykłego śmiertelnika taka kwota za przestarzałą konstrukcję może wydawać się szokująca, dla twórców projektów kosmicznych, kosztujących często miliardy dolarów najważniejsza jest niezawodność. BAE podaje, że jej układy sumarycznie przepracowały już ponad 10000 lat bez żadnej awarii.
Wolno, ale też się rozwija
Jeśli ciekawi Was, w jakim tempie powstają nowe konstrukcje tego typu, to o ile w latach 90-tych nowe układy powstawały co 5 lat, to RAD750 okazał się na tyle dobrym procesorem, że jego następcy z 64-bitowej rodziny RAD5500 (bazujący na PowerPC e5500) powstały dopiero w połowie poprzedniej dekady. Są to procesory typu SoC, produkowane w znacznie nowszych 45 nm procesie litograficznym. Warto jednak zaznaczyć, że RAD750 ciągle jest w ofercie i wnioskując po materiałach BEA, dalej jest często wybierany przez firmy kosmiczne.
Przykład procesora sterującego Perseverance to kolejny przykład tego, z jak wieloma problemami musimy liczyć się w kosmosie. Promieniowanie jest, jak już wspominałem wyżej, problemem także dla ludzi i w dużej mierze od jego rozwiązania będzie zależeć to, jak szybko na stałe znajdziemy się na innych ciałach niebieskich. Ze sprzętem jak widać radzimy sobie całkiem nieźle, a niedługo zapewne możemy być świadkami przyśpieszenia rozwoju takich układów. Zadania, które stawiamy kosmicznym urządzeniom, są coraz bardziej skomplikowane i muszą w coraz większym stopniu opierać się na autonomicznych decyzjach komputerów pokładowych...
