差评君看到了一个提问,说我国年初发射的月球车「玉兔二号」的 CPU频率只有100 MHz,内存也只有256 MB。
100 MHz,要是换算成 GHz的话只有0.1 GHz,也就是说,玉兔二号的 CPU运算性能,连我电脑的1/50还不到?
这玉兔二号月球车的造价虽然没有公开,但少说也是几百个亿的大项目,CPU性能这么惨,也太没牌面了吧。
虽然后来有人出来辟谣,说月球车的设计属于绝对机密,网传消息不实。但最后却话锋一转,隐隐透露了玉兔二号的配置还不如网上传的。。。
一想到我国月球车的性能这么低,旁边的小黑胖都已经不能忍了,说着就要把自己的电脑发个快递,给航天局送过去。
其实吧,小黑胖要想解决这个问题,可能还不太够——因为在太空里,他电脑的CPU是会被辐射干「翻」的。。。
平常我们提到 CPU,都知道是工作在「二进制」模式下的,也就是整套电脑系统里只能处理0和1两种数值,分别代表「关」和「开」。
虽然一直有研究者想让电脑处理更多的数值(比如再多处理个2),但依旧处在实验室阶段,目前的大部分电脑依旧是只认识两个数的铁憨憨。
但这不对啊,我们平常也都用过电脑,也知道电脑里不但能显示出2,还能显示出「差评小黑胖」,显示出「给????整????????」。
这不除了1和0,还有这么多字嘛
其实,这么多元素都是被电脑运算过之后,呈现出来的具体结果——实际上比如字母「A」,在电脑里是个「01000001」的八位组合。
再复杂一点,像「差评」两个字,原始数据就是「111001011011011110101110」(差)和「111010001010111110000100」(评)。
通常我们不用的时候,这一串串的0和1保存在硬盘里;等需要的时候,这些数据就传送到内存和 CPU里进行处理。
但是说来巧,就像家里的台灯可能用了几年之后,会因为电路故障就偶尔自己关上一样,CPU里的电位也有可能受到干扰而改变状态。
但电脑可不比台灯,要是电脑里的「01000001」变成了「01000000」,我们看到的结果就会从「 A」变成「@」,直接改变了传输的数据。
像这种因为受到干扰,改变了 CPU内部的电位,导致数据异常的情况,就叫做「比特翻转」或者「单比特错误」。
轻一点的比特翻转,电脑能自己修复;但要是遇上严重些的,运行错误和蓝屏都在屏幕对面等着我们。
以前吧,由于硬件素质不怎么坚挺,所以我们在 WinXP上经常会遇到这种因为比特翻转导致的错误。
但现在只要我们不乱折腾电脑,不给电脑的 CPU和内存「超频」,已经很少有机会遭遇比特翻转了。(芯片工作频率越低,电位越稳定)
但宇宙里有一种地球上没有的东西,能够剧烈干扰 CPU里的电位——这个外力就是宇宙射线的电离辐射。
辐射大体分两种,爸妈常念叨的电子设备辐射都是电磁辐射,和微波炉加热的原理一样,撑死了能让我们感觉身子热乎点儿,没什么危害。
但电离辐射却是真正有危险的,虽然我们平常生活中几乎不可能接触到,但像什么用来造核弹的铀啊、钚啊,都是实打实的高危物质。
电离射线击打在人体细胞上能够变异细胞,轻点的引发癌症,严重的就直接见阎王了。
苏联切尔诺贝利的惨剧现在还写在教科书里
电离射线也会让电脑的芯片产生变化,改变电信号的电位状态——原本一个是1的电信号,被电离射线硬生生撞了一下,就成了0。
曾经有一个挺有名的案例,美国的 Sun公司发布过一款服务器 CPU,不过在系统运行过程中经常出现随机错误。
后来经过调查,发现是有一批原材料遭到过放射性物质的污染,导致那批 CPU内部存在放射性物质,才导致了随机错误。
虽然不是所有 CPU都会遇到被放射物污染过的原材料,但我们每天见到的太阳就是一颗超级大核弹,边爆炸,边发光发热。
地球上因为有大气层和地球磁场的存在,隔绝了几乎全部太阳射出来的电离辐射,只把光和热透了进来。
所以,要是真的把小黑胖的 CPU给装进了月球车,可能月球车已经翻的自己姓什么都不知道了,更别提什么漫步月球、采集数据了。
而且除了不能防辐射之外,我们平常用的 CPU虽然工作频率高、性能强,但发热也大,所以还得在 CPU上面套个大号的散热器。
差评君给大家看看我国之前研发的抗宇宙射线芯片「 SoC2012」,为了防辐射在芯片的外面罩了一大圈子屏蔽罩。
除了最中间,其他部分都是屏蔽罩
这么一搞,就好像给发热的 CPU罩了层大棉被,而宇宙里又是个随时都能在极寒和极热之间切换的鬼地方;外面热+发热+大棉被,你品品。
在宇宙这疙瘩,怎么有效屏蔽宇宙射线才是设计 CPU的真真理,高运算频率什么的,暂时只能 YY一下。
而且别看这些 CPU性能差的一批,价格还不便宜:平常我们电脑的一块 CPU,卖两万就算顶天了;但上面图里那块国产防辐射 CPU,要价十万,还上不封顶。
美国 ATMEL公司的AT697F芯片售价甚至达到了70万元一片
这么着一对比价格,想必大家也就能明白能够抗干扰的 CPU有多难做了吧。
而且虽然100 MHz纸面上比我们电脑的5 GHz低不少,但其实100 MHz代表的是每秒钟计算一亿次!
而且航天 CPU是非常专精的一类芯片,不需要像我们的电脑一样打游戏、听歌、运行 Chrome浏览器,只需要做到导航和接收控制指令就够了。
当年苏联的加加林抱着机械计算器,都完成了行程中的各种导航任务,每秒计算一亿次的 CPU面对这些需求明显小意思。
而要是真遇到了什么特别复杂的问题,也可以通过天地通讯回传到地面的控制站——在那里还有一大排超级计算机等着干活呢。
虽然现有的技术能让我们的飞船在宇宙里到处乱跑了,但科幻片里那种高度智能的 AI暂时还是没法陪我们一起上天了。
我们距离科幻片,还有不短的一段路要走,也算是一点儿小遗憾吧。
十万一块的中国产CPU 可能连斗地主都带不动
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此文有误,中国发射上天的是FPGA版,FPGA板也是美国生产的,但没有后门。所有零件是美国的,不存在辐射承受不了的问题。