Съвременните телескопи се нуждаят не само от гигантски огледала, но и от огромна изчислителна мощност. Ако обсерваторията е космическа, се изискват освен това тежки слънчеви панели, масивни батерии и обемисти системи за охлаждане. Изследователите от САЩ разработиха архитектура на чипове на базата на статична памет (SRAM), която изпълнява същата работа само при 51 W — 59 пъти по-малко, отколкото графичните процесори. Това позволява да се намали масата на космическия апарат от 1100 на 193 kg и да се спестят значителни средства при изстрелванията.

„Основният извод от нашето изследване е, че за бъдещите космически мисии е необходима не просто по-голяма изчислителна мощност, а изчислителни ресурси от определен тип. При задачи от този вид тясното място не е в извършването на изчисленията, а в преноса на данни“,

заяви Натаниел Блейър от Мичиганския университет, един от авторите на работата.

Задачите на космическия телескоп включват постоянна корекция на микроскопичните оптични изкривявания. Това изисква обработка на огромни обеми данни в реално време. При това преносът на данни между паметта и процесора консумира повече енергия, отколкото аритметичните операции. Традиционните графични процесори, оптимизирани за игри и рендиране, просто са неефективни за такава задача.

Блейер и колегите му разработиха две нови архитектури. Първата е съставена от 27 чипа с високопроизводителна памет, всеки от които се състои от 16 клетки динамична памет с произволен достъп (DRAM). Чиповете са свързани с персонализиран процесор. Втората архитектура е по-радикална: 56 специализирани чиплета, всеки от които съдържа около 2 GB разпределена статична памет SRAM. Вместо да препраща данни към централния процесор и обратно, тази архитектура разполага паметта и изчислителните блокове възможно най-близо един до друг. SRAM-дизайнът се оказа много по-ефективен.

Ефективността на новите чипове

За оценка на енергопотреблението и ефективността на чиповете изследователите използваха системата Synopsys Design Compiler. Първоначално SRAM-архитектурата е консумирала 90 W. След това изследователите прилагат математически трик — намаляват точността на някои изчисления (опростяват аритметиката там, където това не е критично за крайния резултат), което позволи да се намали консумацията до 51 W. При това системата запази способността си да открива опасни сривове, причинени от космическа радиация, пише IE.

Намаляването на мощността от 3000 на 51 W означава намаляване теглото на космическия апарат от 1100 на 193 kg. Според стандартните аерокосмически оценки икономията за 25 години експлоатация ще възлезе на около 430 млн. долара.

Сега екипът възнамерява да произведе SRAM-чиповете и да ги тества в лабораторни условия. Ако изчисленията се потвърдят, следващият телескоп за търсене на живот на екзопланетите може да стане значително по-лек, по-евтин и по-ефективен от всичко, което сме изстрелвали досега.