Есть конспект?
Пришлите нам!

Тормозом развития компьютерных систем являлись часы и синхронизированная передача данных...


Ученые развили новое поколение асинхронных аппаратных средств ЭВМ и программного обеспечения, основанного на более простых проектах 1950-ых. Они позволят значительно уменьшить размеры компьютерных систем, увеличить их мощность и при этом еще и перевести систему безопасности на кардинально новый уровень.

Асинхронные или свободные от часов компьютеры, дадут дополнительную скорость, безопасность, защиту и миниатюризацию. Новые результаты, полученные в лаборатории ожидают скорого развития программ на коммерческой основе, говорят профессор Алекс Яковлев и его помощники из исследовательской группы Отделения Вычислительной Науки в Ньюкаслском Университете, Англия.

На прошлой неделе (8-12 апреля) Ньюкаслская группа представила два отчета о проделанной работе на Международном Симпозиуме по Перспективному Исследованию Асинхронных Цепей и Систем, в Манчестере, Англия.

Поскольку компьютеры 1950-ых были относительно просты, они могли функционировать без часов. Начиная с появления быстрых и более сложных систем в 1960-ых, весь аппаратный проект был основан на принципе часов – микроэлектронного кристалла, который испускал электрический импульс, чтобы синхронизировать поток данных. В современных PC, этот кристалл встроен в сердце процессора серий Pentium.

Но компьютерные системы теперь настолько сложны, что часы налагают ограничения на деятельность. Электрические импульсы, путешествуя со скоростью света, не достаточно быстры, чтобы сохранить точное время, поскольку они проходят через десятки миллионов транзисторов на одном чипе.

Результатом этого являются ошибки, которые начинают происходить в конечных данных. Это явление, известное как метастабильность, - фундаментальная и нерешенная проблема, которая вызывает постоянно растущие трудности для проектировщиков, которые должны балансировать между запросами на скорость и сложность систем с их надежностью.

‘При бинарной передаче данных, они поступают в метастабильном состоянии, которое не является ни “истиной”, ни “ложью”’, сказал профессор Яковлев. ‘В конечном итоге, это может вызвать сбои на уровне отказа системы, которые будут раздражать пользователя PC, а на более высоком уровне такие сбои могут привести к большим бедам в промышленности, где такое понятие, как “надежность” - весьма важно, например, в авиации.’

Асинхронные же системы полагаются на протокол передачи данных и их подтверждение, которое не регулируется особенностями контроля по времени. Это может происходить как в местном масштабе в пределах локальной сети или на уровне глобальной сети Интернет. Прежде, чем происходит обмен данными между такими системами, вначале происходит взаимная “синхронизация” или соглашение по взаимоприемлемому протоколу.

Компьютерные часы производят теплоту, также как и высокие частоты, так как они потребляют большое количество энергии. Выведение часов за рамки процессора на внешний поток, по типу автономной платы, которая, например, в виде слота PCI вставлялась бы в гнездо на материнской плате и хранила бы стандарт времени, позволило бы повысить мобильность устройств за счет меньшего потребления энергии, что привело бы к дальнейшей миниатюризации компьютерных систем.

Асинхронные системы также будут направлены против взломщиков (хакеров), так как неоднозначный стандарт передачи данных в таких системах позволяет информации быть зашифрованной гораздо более эффективно, чем в настоящее время это делается на уровне текущих систем, обменивающихся стандартными наборами данных, которые могут быть легко перехвачены на пути следования. В асинхронных системах это будет очень сложно сделать, поскольку для того, чтобы влезть в чужую систему или отловить информацию, не достаточно будет просто отслеживать передачу данных. Для этого потребуется установить прямое соединение с компьютером источника передачи данных, а на это потребуется согласие его пользователя.

Профессор Яковлев полагает, что система, основанная на часах, подходит к концу своего срока службы перед растущими потребностями в более сложных и безопасных системах.

‘Мы показали, что асинхронные системы работают, но мы должны разработать простые инструментальные средства для их коммерческого применения и испытаний.’

Один из барьеров на пути асинхронных систем - использования нового компьютерного языка, называемого Petri Net. В Ньюкасле, ученые развивают проектную систему, которая преодолевает эту проблему, автоматически переводя Petri Net в обычный компьютерный язык.

Такие новшества делают асинхронную технологию более притягательной для коммерческого применения. Пока, разговор идет о промежуточном развитии системы GALS – что значит Глобально Асинхронные, на уровне локальных сетей.

Но уже что-то и реально делается. Например, компания Philips уже произвела экспериментальный пейджер, построенный на базе асинхронных цепей и развивает другие устройства, основанные на том же самом принципе. По слухам, эта же компания разрабатывает следующее поколение компьютерного процессора с некоторыми асинхронными элементами.

Информация для контакта: Алекс Яковлев, alex.yakovlev@ncl.ac.uk, 01-91-222-7972


Dr.BoT© Konspektiruem.ru