Wednesday, June 3, 2015

No-pin-processor



Millised on vähima väljaviikudega arvuga protsessorid?
Näiteks Microchip[1] tootevalikus on 6-väljaviiguga 8-bitiste protsessorite seeria PIC10. Selle tippesindaja PIC10F322 omab 896 baiti (512 sõna) programmimälu, 64 baiti muutmälu, töötab sagedusega kuni 16MHz, sisaldab 3-kanalililst AD-muundurit, kaht 8-bitist taimerit ja töötab toitepingetel alates 1,8 V (madala toitepingega versioon). Lisaks terve hulk pisifunktsioone, näiteks integreeritud temperatuurisensor, mis teevad protsessorist tõelise arupuru kaaslase, mida võib “visata igasse ruumipunkti selle entroopia vähendamiseks”[2]. Arvatavasti sobiv lisand sensoritele, muunduritele ja teistele elektroonikaseadmetele lokaalseks mini-infotöötluseks. Kaks väljaviiku kuuest kulub ära toite jaoks, aga ülejäänud neli on multifunktsionaalsed rakenduse jaoks.
 
SOT-23 korpus, u 3x3 mm

Kas saab vähemaga?
Nelja väljaviiguga protsessor paistab olevat selline miinimum, millest allapoole on raske minna. Kaks toiteühenduse jaoks, ülejäänud kaks vastavalt andmesisend ja väljund (jadakood). Pool-dupleks (vahelduvrežiim) andmevahetuse korral piisaks ka kolmest klemmist. Protsessori ainsaks ülesandeks võib olla ka ainult konkreetse lainekujuga signaali väljastamine ja siis on vaja ainult väljundklemmi.
Kas saab veel vähemaga?
Iseenesest võib andmevahetuseks kasutada toiteklemme, sellisel juhul tuleb kas kiibist väljaspool andmeside eraldada toitesignaalist või tagada kiibiga sellises kodeeringus andmeside, et sellelt on võimalik energiat näpata. Tulemus – kaks klemmi.
Kas saab siiski veel vähemaga? Muidugi saab, elektrilisi väljaviike pole üldse tarvis. On võimalik saada energiat keskkonnast kasutades valgusenergia muundit või MEMS (Microelectromechanical systems) lahendusi erinevate keskkonna füüsikalis-keemiliste protsesside muundamiseks sisemiselt kasutatavaks elektrienergiaks. Samamoodi saab selline kiip oma töötluse tulemust ilmutada – näiteks valgus- (elektromagnetvälja) impulssidega või MEMS aktuaatoritega, mis mõjutavad välist keskkonda.
Sageli eeldame me protsessorilt töökohal programmeeritavust, s.t. koos andmeside viikude kaotamisega tuleb lahendada ka eriolukorra võimalus, mille korral läheb protsessor programmeerimisrežiimi. Lihtsam on seda teha sisselülitamishetkel, aga kui protsessor on väga osav ümbritsevast keskkonnast energiat korjama, siis võib selle seisma „näljutamine“ olla küllalt tülikas. Võib ka ette näha keskkonnas erisituatsiooni tekitamist (näiteks jahutades kiipi oluliselt külmemaks tema tavapärasest töökeskkonna temperatuurist), mida kiip interpreteerib korraldusena programmeerimisrežiimi minemiseks. 

Siin meenub avalugu Vernor Vinge raamatust „A Fire Upon the Deep“. Selles hävitas ultimatiivselt kuri tehisintellekt üle suure distantsi kosmoselaeva, millega inimesed põgenesid, olles kaasa võtnud tundlikku infot kurja tehismõistuse kohta. Kuri aru kasutas selleks vaid nõrka sidelaserit, millega ta suutis ühe anduri protsessori ümber programmeerida ja tekitatud ussiagu kaudu hukutava koodi juhtimissüsteemi saata…

Aga kokkuvõttes käituks ilma elektriliste ühendusteta kiip paljuski nagu elusrakk… ilma paljunemissuutlikkuseta, aga see-eest väga usaldusväärsena ja pikaealisena.

K.T.
Tallinn, mai 2015


[1] 6-viigulisi kontrollereid on teisigi, nt. Atmel tinyAVR
[2] Ka puru maksab, üksikprotsessori ligikaudne hind hulgiostjale (partii suurus 5000) on 30-40c sõltuvast konkreetsest PIC10 seeria mudelist.

No comments:

Post a Comment

Followers