Mik Azok A Kis Fejtetők, És Hogyan Védik Meg Tőlük Az Űrhajókat?

Emlékszel a halál rettegett kék képernyőjére a régi Windows XP rendszeren? Semmi sem idegesítő, mint miután a rendszer megy le megmagyarázhatatlanul közepén egy kill-széria egy online Counter Strike mérkőzés. Az idő nagy részében azonban a rendszer újraindítása elegendő ahhoz, hogy a rendszer visszatérjen az interneten.
Mi okozta azonban a rendszer összeomlását a számítógépen? A számítógépeket ma mindenhol alkalmazzák, és néhány kritikus területen, például egy űrhajóban, a rendszer összeomlása meglehetősen kellemetlen következményekkel járhat, különösen, ha megmagyarázhatatlanul történik!

Sok olyan jelenség van, amely a rendszerek összeomlását okozhatja, amelyek közül az egyik egy kicsit Flip. Az űrhajókat védeni kell tőlük a biztonságos működés érdekében. Olvassunk többet a Bit-Flips-ről, mielőtt elolvasnánk az űrhajók által alkalmazott védelmi intézkedéseket a balesetek elkerülése érdekében. Bit-Flip: A Név Elmondja A Történetet
A digitális adatokat 0s és 1s sorozatként tárolják. minden 0 vagy 1-et bitnek neveznek. A bit-flip egy véletlen állapotváltozás egy kicsit, amely eltér a kezdeti állapotától. Például, ha egy kicsit 0-ról 1-re változik, vagy fordítva véletlenül, az eseményt bit-flip-nek hívják. A bitek tárolásának leggyakoribb módja a lebegő kapu tranzisztorok használata, ahol a két terminál közötti feszültség jelenléte vagy hiánya jelzi a bit állapotát (1 vagy 0).

Sokféle bit-flips létezik. Ahhoz, hogy egy kicsit-flip, ott kell lennie egy véletlen áramlását elektronok a tranzisztor kapui, ami megváltoztatja a feszültséget a forrás és a mosogató. Ez többek között a magas hőmérséklet, a hardverproblémák és a kozmikus sugárzás révén fordulhat elő.

Az űrhajók esetében a hőmérsékletet és a hardvert szigorú tesztelésnek vetik alá a telepítés előtt, ami kiküszöböli a belsőleg okozott bit-flips lehetőségét. Ez hagy csak kozmikus bit-fejtetőre, mint potenciális bajkeverők.

Kozmikus Bit-Flip újra, ahogy a neve is sugallja,, kozmikus bit-fejtetőre véletlen változások bit okainak kozmikus eredetű.

A kozmikus sugarak szubatomi részecskék patakjai, amelyek szinte a fénysebességgel mozognak. Ezek főleg olyan atomokból állnak, amelyeket elektronjaiktól megfosztottak. A hidrogén és a hélium a legelterjedtebb elem az univerzumban. Így a kozmikus sugarak elsősorban protonokból (elektron nélküli hidrogénatomok) és alfa-részecskékből (elektronok nélküli Héliumatomok) állnak, és pozitív töltésűek. Mivel rendkívül nagy sebességgel töltődnek és mozognak, saját mágneses mezőket termelnek, amelyek kölcsönhatásba lépnek a Föld mágneses mezőjével.

Amikor a kozmikus sugarak elérik a földet, némelyiküket a bolygó mágneses mezője eltéríti. A többi, amely sikerül belépni a Föld légkörébe, sztrájk légmolekulák, ami egy kozmikus sugár kaszkád.

Kozmikus Sugár Cascade Ez egy lépcsőzetes hatás, ahol a kozmikus sugarak sztrájk a felső légkörben, energiát veszítenek, pedig lebontják a más részecskék alacsonyabb energia, amely sztrájk levegő lejjebb a légkörben, ami még több elemi részecskék alacsonyabb energia. A végeredmény egy részecskék (muonok, alfa részecskék, protonok stb.) földhöz csapódott. Amikor ezek a részecskék sztrájk tranzisztorok, okoznak is bit-fejtetőre. A modern elektronikus eszközökben úszó kapu fém-oxid félvezető (FGMOS) tranzisztorokat használnak az adatok tárolására. A lebegő kapu (FG) egy elektromosan elszigetelt terminál, amely elektronokat tárol. Amikor az elektronok jelen vannak az FG-ben, létrehoznak egy kis elektromos mezőt, amely befolyásolja az elektronok áramlását a tranzisztorban. Az elektronok FG-ben való jelenléte mérhető, és a bit (1 vagy 0) állapotára lehet következtetni. Amikor töltött részecskék sztrájk FGMOS, kölcsönhatásba lépnek az elektronok FG, ami a nem kívánt áramlását elektronok és az FG, ami a nem kívánt veszteség vagy nyereség elektronok FG, ami egy kicsit flip űrhajó védelem kozmikus Bit-fejtetőre
Moduláris Redundancia
Ha egy rendszer bemenetét el kell olvasni, három fizikai alrendszer biztosítja a bemenetet. Ha kettő egyetért, a harmadik nem, akkor a harmadik figyelmen kívül hagyja, a másik kettő pedig megegyezik. Ez az úgynevezett 3-utas redundancia. Több redundancia alkalmazható, mint a Shuttle programban, amely 5-utas redundanciát alkalmaz, ahol legfeljebb két hibás alrendszert lehet felülbírálni.

Hibajavító Kódok (ECCs)
A szoftver a hibák felismerésére és kijavítására szolgál. Az adatok (egy 0-as és egy 1-es szekvencia) 2-es exponenciális hatványú blokkokra vannak felosztva. Redundancia bitek adunk, amelyek biztosítják, hogy a (paritás) száma 0 vagy 1 ‘ s marad akár páros vagy páratlan (határozza meg a feladó). Ha például a feladó úgy dönt, hogy az 1 paritása páratlan, akkor a vevő megszámolja az 1-ek számát az üzenetben, és ha az 1-ek száma nem marad páratlan, akkor hibát észlel. Ezzel a módszerrel csak 1 bites hibák észlelhetők. Több paritás bit hozzáadása több mint 1 bites hiba észlelésére szolgál.. Egy Gyors Emlékeztető
Így láttuk, hogy a bit-flips véletlen változások az adatokban, amelyeket számos tényező okozhat. Amikor a bit-flip oka a kozmikus sugarak, akkor kozmikus bit-flip-nek hívják. Az űrhajókat meg kell védeni a kozmikus bit-flipektől, mivel az ilyen hibák veszélyeztethetik a küldetés céljait és a személyzet biztonságát. A leggyakrabban használt megoldás a hardveres redundancia és a szoftveres hibajavító kódok alkalmazása. A hardver redundancia biztosítja, hogy több alrendszer táplálja a bemenetet egyetlen rendszerhez, és csak azt a bemenetet vegye be, amely megfelel a többségnek. A szoftveres ECC-k algoritmusokat alkalmaznak az egyes bitek változásainak észlelésére úgy, hogy a 0-as vagy 1-es paritás számát A feladó és a vevő oldalán tartják.

Vélemény, hozzászólás?