اجازه دهید کامپیوترها اشتباه کنند

اجازه دهید کامپیوترها اشتباه کنند


دانشمندان معتقدند با پایین آوردن ضریب اطمینان محاسبات در تراشه*های کامپیوتری و پذیرش اندکی خطا، می*توان سرعت محاسبات را افزایش و مصرف برق را به شدت کاهش داد و کماکان به قانون مور پایبند ماند.

محققان آمریکایی اعلام کرده*اند ساخت تراشه*های سیلیکونی که مجاز به تولید خطا هستند، می*توانند به افزایش قدرت کامپیوتر ها کمک کنند.
هم زمان با کوچک*تر شدن اجزای کامپیوتر*ها، سازندگان تراشه*ها 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 تراشه*ها اندکی تسهیل صورت گیرد، می*تواند با مصرف انرژی کم*تر کارایی بیش*تری از این تراشه*ها دریافت کرد. البته برای کار با تراشه*های خطاساز نیاز باید از نرم*افزار ویژه*ای استفاده کرد.
صنعت تراشه*های سیلیکونی با قانون مور تعریف می*شود که چند دهه پیش، پیش*بینی کرد تعداد ترانزیستورهایی که می*توانند در یک بخش معین از یک تراشه سیلیکونی قرار بگیرند، برای یک قیمت تعریف شده در هر 18 تا 24 ماه دو برابر می*شود. ترانزیستورها، سوئیچ*های کوچکی هستند که به عنوان اجزای سازنده اصلی تراشه*های سیلیکونی مورد استفاده قرار می*گیرند.
http://img.tebyan.net/big/1389/03/18...5244136127.jpg
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 برمی*خورد، چرا که اندازه اجزای کامپیوترها به قدری کوچک* می*شوند که نتایج حاصل از آن*ها غیر قابل اعتماد خواهد بود.

پروفسور آسن آسنوو از دانشکده مهندسی الکتریک و الکترونیک دانشگاه گلاسکو در این باره گفت: «این بی*اعتباری یا تغییر*پذیری آماری تراشه*هاست که محققان به دنبال پیدا کردن راهی برای پیشگیری از آن هستند».
http://img.tebyan.net/big/1389/03/24...8135133137.jpg
پروفسور اسنوو در حال استفاده از شبیه*سازی*هایی در مقیاس بزرگ روی کامپیوترهای شبکه است تا رفتار ترانزیستورها را هم*زمان با کوچک شدن آن*ها بررسی کند و معتقد است با کوچک* شدن اندازه قطعات کامپیوتری، تغییرپذیری افزایش پیدا می*کند.
پروفسور راکش کومار از دانشگاه کومار نیز معتقد است پافشاری برای ساخت تراشه*هایی که بدون هیچ اشکالی کار می*کنند، به پایان دوران قانون مور سرعت بخشیده است. او می*گوید: «نوسان در روند ساخت، محیط و فشار کاری می*تواند باعث ساخت تراشه مشکل*ساز شود. اما به هر حال سازندگان تمام تلاش خود را به کار می*گیرند تا یک تراشه کاملا درست کار کند. موضوع این است که اگر نرم*افزار از تراشه بخواهد کاری را انجام دهد، تراشه این کار را با هر هزینه*ای انجام می*دهد».

اما تحقیقات پروفسور کومار نشان می*دهد پافشاری سازندگان در کامل بودن و بدون نقص بودن منجر به بعضی انتخاب*های ضعیف می*شود. به عبارت دیگر، اطمینان حاصل کردن از عملکرد درست یک تراشه می*تواند هزینه و انرژی بیش*تری را به شما تحمیل کند.

شرایط خطا

اصرار برای کامل و بی*نقص بودن، هزینه*های ساخت را نیز به طور قابل توجهی بالا می*برد، چرا که بسیاری از تراشه*ها در صورت اشکال داشتن حذف خواهند شد.
پروفسور کومار گفت: «همراه با کوچک شدن اجزای کامپیوتری، ساخت تراشه*هایی که بدون عیب کار کنند هر روز برای سازندگان قطعات کامپیوتری سخت*تر و سخت*تر می*شود».
قطعات کوچک کامپیوتری از قبل شروع افزایش تولید نتایج اشتباه کرده*اند. اما می*توان به جای تلاش برای حذف این خطاها اقدام به تولید «پردازنده*های تصادفی» کرد که به طور تصادفی، نتایج اشتباه تولید کنند.
اما چرا در حالی که سخت*افزارها به صورت تصادفی کار می*کنند، ما باید تظاهر کنیم که آن*ها بدون عیب کار می*کنند؟ چرا هر روز هزینه اضافه*ای صرف کنیم تا آن*ها را بدون عیب نشان دهیم؟
http://img.tebyan.net/big/1389/03/13...1251255151.jpg
به همین دلیل، پروفسور کومار و همکارانش در تحقیقی که قسمتی از بودجه آن توسط اینتل (بزرگ*ترین سازنده تراشه*های رایانه*ای) تامین شده، در حال تلاش برای ساخت پردازنده*هایی هستند که اندکی از بی*عیب بودن چشم*پوشی کند. به جای آن*، آ*ن*ها به دنبال مدیریت نوع و تعداد خطا هستند تا بتوانند کارایی را تا حد امکان بالا ببرند.
یکی از این خطاها زمانی رخ می*دهد که یک تراشه نمی*تواند مجموعه*ای از دستورات را در یک زمان معین کامل کند. عملکرد بسیاری از تراشه*ها توسط یک کلاک معین می*شود و گاهی اوقات پردازش اطلاعات در یک پردازنده از زمان معین شده برایش بیش*تر می*شود.
یکی از مزایای ساخت این تراشه*ها که می*توانند خطا تولید کند کاهش مصرف برق است. بسته به روشی که یک طراح برای مدیریت خطاها در نظر می*گیرد، میزان مصرف برق می*تواند تا 30 درصد کاهش پیدا کند. به عبارت دیگر با نرخ خطای 1 درصد ، مصرف برق تا 23 درصد کاهش پیدا می*کند.
در بسیاری از موارد، خطاهای تولیدشده هیچ تاثیر مهمی روی کار کامپیوتر نخواهند داشت. اما در مواردی هم این خطاها می*تواند یک سیستم را از کار بیندازد.
برای برخورد با این موضوع، پروفسور کومار و همکارانش در حال تحقیقات برای ساخت برنامه*هایی هستند که بتواند این خطاها را تحمل کرده و مدیریت کنند. کار این نرم*افزار، نوشتن دوباره یک برنامه است. به این ترتیب یک خطا به سادگی باعث افزایش زمان اجرای یک دستور خواهد بود.
در روش دیگر، یک نرم*افزار قدرتمند، کارهای کاربر را به طور کامل ثبت می*کند. این نرم*افزار به این ترتیب می*تواند در زمان ارائه نتایج غیرمنتظره به دنبال آن خطا بگردد!