Oğuz Eser / TIMETURK
Arizona Üniversitesi?nden Ali Akoğlu ve öğrencileri, günün birinde uzay mekiklerinin kendi kendilerini onarabilmesine olanak tanıyacak hibrid yazılım/donanım sistemleri üzerinde çalışıyor. Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü?nde Yardımcı Profesör olan Ali Akoğlu, kendini onaran sistemler için Field Programmable Gate Array (FPGA) teknolojisini kullanıyor. FPGA, yonga seviyesinde ayarlanabilir esnek sistemler oluşturmak için yazılım ve donanımı birlikte kullanıyor.
Donanım fonksiyonları, yonga seviyesinde yürütüldüğü için, yazılım donanımı taklit edecek şekilde kurgulanabiliyor. Bu yolla, FPGA?nın ?Firmware??i farklı donanımlar gibi davranacak ve onların görevlerini üstlenebilecek tarzda yeniden şekillendirilebiliyor.
HIZ MI? ESNEKLİK Mİ?
Akoğlu, söyle açıklıyor: ?Masaüstü bilgisayarlar genel kullanım içindir ve birçok farklı uygulamayı çalıştıracak şekilde tasarlanabilir. Ne yazık ki, 3 GHZ çift çekirdek işlemciler bile fiziksel (hardwired) sistemler yanında çok yavaş kalabiliyor.?
Fiziksel sistemlerde donanım belli bir amaca uygun inşa ediliyor. Örneğin, mühendisler MS Word?ü çalıştıracak bir sistem kurgulayabilir. Bu sistem başka hiç bir uygulamayı çalıştırmıyor. Uygulama, Excel ya da başka herhangi biri olabilir. Bu sistemlerin özelliği, ne için tasarlanırsa tasarlansın, süper hızlı oluşları.
Akoğlu, bu durumu ?Böyle çok hızlı fakat uyumsuz bir sistem elde edersiniz? diyerek açıklıyor. Yeni bir yazılıma bu sistemi uyarlamak için tasarımın en başına dönerek her şeyi sıfırdan yapılması gerekiyor.
?Bizim ihtiyacımız bu ikisinin tam ortası. Field Programmable Arrays?lerle yapmak istediğim de tam bu? diyor Akoğlu.
Kendini onaran sistemler üzerinde çalışmaya Akoğlu, yüksek lisans öğrencisiyken başlamış. 2006?da yayınladıkları makale NASA?nın ilgisini çekmiş ve kendilerine 85.000 dolarlık bütçe tahsis edilmiş.
Akoğlu ve öğrencileri, projenin SCARS (Tekrar Kullanabilir Uzay Sistemleri İçin Ölçeklenebilir Kendini Ayarlayabilen Mimariler) adı verilen ikinci safhasındalar.
Şu anda, kablosuz olarak birbirine bağlı beş donanım ünitesi test ediliyor. Bu beş ünite, Mars yüzeyindeki beş robot olarak düşünülebilir. Akoğlu test sürecini şöyle açıklıyor: ?Oluşturduğumuz test arızalarının üzerinden iki şekilde geliyoruz. İlk önce birim, problem yaratan devreyi uç seviyesinde onararak kendini tamir etmeye çalışıyor.?
Eğer bu yöntem işe yaramazsa, birim yedek devreyi kullanmaya başlıyor. Kart üzerindeki kaynaklar yetersiz kalırsa, ağ-seviyesinde yapay zekaya uyarı gönderiliyor. Bu durumda, bu birimin fonksiyonlarını sağlam başka bir ünite devralarak onarımı gerçekleştiriyor. Böylece, kritik bütün işlevler aksamadan yürütülebiliyor. İki birim birden arızalanırsa, kalan üç ünite diğerlerinin fonksiyonlarını üstlenerek göreve devam edebiliyorlar. Tüm bu işlemler sırasında dışarıdan hiçbir insan müdahalesi bulunmuyor.
IŞIK HIZINDA İŞLEM
FPGA?lar eşzamanlı olarak programlanabildikleri için, süper hızda bilgi işleyecek şekilde ayarlanabiliyor. Akoğlu, şöyle açıklıyor: ?Bir çevriminiz var ve 10 bin defa döndürüyorsunuz. Bu çevrimi FPGA içerisinde ? n? kere kullanabileceğiniz bir işlemci elemanı gibi düşünebilirsiniz. Bunun anlamı ise ?n? kez daha hız!? Daha Türkçe ifadeyle bu şekilde tek bir görev için dev bir çok-çekirdekli sistem elde edilmiş oluyor.
FPGA?ler geleneksel olarak endüstride, ?firmware?leri yeniden programlanabildiği için, devre prototiplerinde kullanılıyor. Mühendisler pahalı donanım devreleri yerine, FPGA?ler kullanarak sistemlerini ucuz ve hızlı olarak test edebiliyor.
Akoğlu, ?Sistemlerin hatayı öngörmesinden de ötesine geçerek daha hata oluşmadan bunu tespit edip onarmasını istiyoruz? diyerek projede ulaşmak istedikleri amaçlarını açıklıyor. Bu teknolojiyle bilgisayar sistemleri uzun süre hatasız çalışabilecek bilgisayar sistemleri geliştirilebilecek.
