راهکاری نوین برای پیشگیری از خطا در مدار الکترونیکی فضاپیماها

پژوهشگران روس قطعاتی برای طراحی مدارهای غیر همزمان با تاب آوری خطای بالا برای کاربرد در فضاپیماها طراحی کردهاند. به دلیل وجود پرتوها در فضا، مدارهای معمولی که در خودروها و رایانهها به کار میرود در فضاپیماها قابل کاربرد نیست. یونهای پرانرژی در فضا باعث رخداد خطا و اختلال در مدارها میشود. به همین دلیل مهندسان متخصصان باید با بهکارگیری روشهای خاص مدارهایی با کاربرد ویژه برای فضاپیماها طراحی کنند که تاب آوری خوبی در مقابل خطا داشته باشند.
مدارهای منطقی به دو دسته همزمان (synchronous) و غیر همزمان (asynchronous) تقسیم میشوند. در مدارهای همزمان سیگنالی به نام کلاک (Clock) استفاده میشود که اجزای مختلف مدار را همزمان میکند. اگر سیگنال کلاک در فواصل زمانی مشخص و منظم دریافت نشود عملکرد مدارهای همزمان متوقف میشود. به همین دلیل استفاده از مدارهای همزمان، به ویژه اگر گسترده باشند، با پیچیدگیهای فنی همراه است. از آنجاکه سیگنال کلاک در مدارهای غیر همزمان استفاده نمیشود، این نوع مدارها را تبدیل به گزینه مناسبتری میکند.
در مدارهای غیر همزمان کلیدزنیها به صورت موازی با یکدیگر و بدون تاخیر رخ میدهد و اینگونه مدارها سرعت بالاتر و بازده بهتر در مقایسه با مدارهای همزمان دارند. اما یک چالش بزرگ برای طراحی مدارهای غیر همزمان آن است که روش استانداردی برای این کار وجود ندارد. اگرچه مفهوم مدارهای غیر همزمان از دهه 1970 میلادی مطرح شد، اما هنوز بیشتر از مدارهای همزمان استفاده میشود.
پژوهشگران روس قطعات جدیدی برای عملکرد سریعتر و مطمئنتر مدارهای غیر همزمان طراحی کردهاند. این قطعات دروازه یا گیتهایی منطقی به نام قطعات سی مولر (Muller C-elements) با تاب آوری خطای بالا هستند. قطعات سی مولر که در طراحی مدارهای غیر همزمان کاربرد دارند دروازههای منطقی دارای حافظهای داخلی هستند. این دروازههای منطقی دو ورودی دارند که اگر دو مقدار ورودی یکسان داشته باشند مقدار آنها به خروجی انتقال پیدا میکند و اگر یکسان نباشد مقدار قبلی که در حافظه داخلی ذخیره شده است در خروجی ظاهر میشود.
با بهکارگیری روش Dual Interlocked Cell که در طراحی مدارهای غیر همزمان کاربر دارد، پژوهشگران روس موفق شدهاند سه طراحی جدید برای قطعات سی مولر ارائه کنند که تابآوری خطای بالایی دارند و به همین دلیل میتوان در ماموریتهای فضایی از آنها بهره گرفت.