اجازه دهید کامپیوتر ها هم اشتباه کنند

[AGeNiS1]

بی بی سی: دانشمندان معتقدند با پایین آوردن ضریب اطمینان محاسبات در تراشه‌های کامپیوتری و پذیرش اندکی خطا، می‌توان سرعت محاسبات را افزایش و مصرف برق را به شدت کاهش داد و کماکان به قانون مور پایبند ماند.

محققان آمریکایی اعلام کرده‌اند ساخت تراشه‌های سیلیکونی که مجاز به تولید خطا هستند، می‌توانند به افزایش قدرت کامپیوتر ها کمک کنند.

هم زمان با کوچک‌تر شدن اجزای کامپیوتر‌ها، سازندگان تراشه‌ها به دنبال افزایش کارایی قطعات خود هستند و در عین حال باید نیازهای انرژی را نیز در نظر بگیرند.

اما محققان معتقدند اگر در مورد قوانین چگونه کار کردن و زمان کار کردن این تراشه‌ها اندکی تسهیل صورت گیرد، می‌تواند با مصرف انرژی کم‌تر کارایی بیش‌تری از این تراشه‌ها دریافت کرد. البته برای کار با تراشه‌های خطاساز نیاز باید از نرم‌افزار ویژه‌ای استفاده کرد.

صنعت تراشه‌های سیلیکونی با قانون مور تعریف می‌شود که چند دهه پیش، پیش‌بینی کرد تعداد ترانزیستورهایی که می‌توانند در یک بخش معین از یک تراشه سیلیکونی قرار بگیرند، برای یک قیمت تعریف شده در هر 18 تا 24 ماه دو برابر می‌شود. ترانزیستورها، سوئیچ‌های کوچکی هستند که به عنوان اجزای سازنده اصلی تراشه‌های سیلیکونی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

قانون مور به معنی کوچک‌ شدن اندازه ترانزیستورها و در عین حال افزایش یکنواخت قدرت پردازش است. البته تعدادی از کارشناسان معتقدند این روند در نهایت با مشکل برمی‌خورد، چرا که اندازه اجزای کامپیوترها به قدری کوچک‌ می‌شوند که نتایج حاصل از آن‌ها غیر قابل اعتماد خواهد بود.



پروفسور آسن آسنوو از دانشکده مهندسی الکتریک و الکترونیک دانشگاه گلاسکو در این باره گفت: «این بی‌اعتباری یا تغییر‌پذیری آماری تراشه‌هاست که محققان به دنبال پیدا کردن راهی برای پیشگیری از آن هستند».

پروفسور اسنوو در حال استفاده از شبیه‌سازی‌هایی در مقیاس بزرگ روی کامپیوترهای شبکه است تا رفتار ترانزیستورها را هم‌زمان با کوچک شدن آن‌ها بررسی کند و معتقد است با کوچک‌ شدن اندازه قطعات کامپیوتری، تغییرپذیری افزایش پیدا می‌کند.

پروفسور راکش کومار از دانشگاه کومار نیز معتقد است پافشاری برای ساخت تراشه‌هایی که بدون هیچ اشکالی کار می‌کنند، به پایان دوران قانون مور سرعت بخشیده است. او می‌گوید: «نوسان در روند ساخت، محیط و فشار کاری می‌تواند باعث ساخت تراشه مشکل‌ساز شود. اما به هر حال سازندگان تمام تلاش خود را به کار می‌گیرند تا یک تراشه کاملا درست کار کند. موضوع این است که اگر نرم‌افزار از تراشه بخواهد کاری را انجام دهد، تراشه این کار را با هر هزینه‌ای انجام می‌دهد».

اما تحقیقات پروفسور کومار نشان می‌دهد پافشاری سازندگان در کامل بودن و بدون نقص بودن منجر به بعضی انتخاب‌های ضعیف می‌شود. به عبارت دیگر، اطمینان حاصل کردن از عملکرد درست یک تراشه می‌تواند هزینه و انرژی بیش‌تری را به شما تحمیل کند.

شرایط خطا
اصرار برای کامل و بی‌نقص بودن، هزینه‌های ساخت را نیز به طور قابل توجهی بالا می‌برد، چرا که بسیاری از تراشه‌ها در صورت اشکال داشتن حذف خواهند شد.

پروفسور کومار گفت: «همراه با کوچک شدن اجزای کامپیوتری، ساخت تراشه‌هایی که بدون عیب کار کنند هر روز برای سازندگان قطعات کامپیوتری سخت‌تر و سخت‌تر می‌شود».

قطعات کوچک کامپیوتری از قبل شروع افزایش تولید نتایج اشتباه کرده‌اند. اما می‌توان به جای تلاش برای حذف این خطاها اقدام به تولید «پردازنده‌های تصادفی» کرد که به طور تصادفی، نتایج اشتباه تولید کنند.

اما چرا در حالی که سخت‌افزارها به صورت تصادفی کار می‌کنند، ما باید تظاهر کنیم که آن‌ها بدون عیب کار می‌کنند؟ چرا هر روز هزینه اضافه‌ای صرف کنیم تا آن‌ها را بدون عیب نشان دهیم؟

به همین دلیل، پروفسور کومار و همکارانش در تحقیقی که قسمتی از بودجه آن توسط اینتل (بزرگ‌ترین سازنده تراشه‌های رایانه‌ای) تامین شده، در حال تلاش برای ساخت پردازنده‌هایی هستند که اندکی از بی‌عیب بودن چشم‌پوشی کند. به جای آن‌، آ‌ن‌ها به دنبال مدیریت نوع و تعداد خطا هستند تا بتوانند کارایی را تا حد امکان بالا ببرند.

یکی از این خطاها زمانی رخ می‌دهد که یک تراشه نمی‌تواند مجموعه‌ای از دستورات را در یک زمان معین کامل کند. عملکرد بسیاری از تراشه‌ها توسط یک کلاک معین می‌شود و گاهی اوقات پردازش اطلاعات در یک پردازنده از زمان معین شده برایش بیش‌تر می‌شود.

یکی از مزایای ساخت این تراشه‌ها که می‌توانند خطا تولید کند کاهش مصرف برق است. بسته به روشی که یک طراح برای مدیریت خطاها در نظر می‌گیرد، میزان مصرف برق می‌تواند تا 30 درصد کاهش پیدا کند. به عبارت دیگر با نرخ خطای 1 درصد ، مصرف برق تا 23 درصد کاهش پیدا می‌کند.

در بسیاری از موارد، خطاهای تولیدشده هیچ تاثیر مهمی روی کار کامپیوتر نخواهند داشت. اما در مواردی هم این خطاها می‌تواند یک سیستم را از کار بیندازد.

برای برخورد با این موضوع، پروفسور کومار و همکارانش در حال تحقیقات برای ساخت برنامه‌هایی هستند که بتواند این خطاها را تحمل کرده و مدیریت کنند. کار این نرم‌افزار، نوشتن دوباره یک برنامه است. به این ترتیب یک خطا به سادگی باعث افزایش زمان اجرای یک دستور خواهد بود.

در روش دیگر، یک نرم‌افزار قدرتمند، کارهای کاربر را به طور کامل ثبت می‌کند. این نرم‌افزار به این ترتیب می‌تواند در زمان ارائه نتایج غیرمنتظره به دنبال آن خطا بگردد!

[External Link Removed for Guests],