Излечися сам

Мечта о чипах, поддерживающих свою работоспособность без участия человека, воплощена в промышленном масштабе компанией IBM.

На протяжении примерно последних пяти лет тема "самоизлечивающихся вычислительных систем" - способных поддерживать свою работоспособность без помощи человека - остаётся горячей темой ИТ: пишется софт, проектируются новые чипы, даже создаются стандарты. Заводилой в общем веселье выступает компания IBM, сделавшая термин "self healing" в описаниях своих новых продуктов буквально обязательным. Впрочем, вплоть до настоящего момента достижения в области "самолечения" ограничивались по большей части программным обеспечением с включениями интеллектуальных компонент. Лишь некоторые малоизвестные разработчики сумели применить для сравнительно узкого спектра продукции (в частности, для чипов памяти). На днях Голубой гигант преподнёс приятный сюрприз, раскрыв детали разработки под названием eFUSE - потенциального промышленного лидера технологий "электронного самолечения".

Упоминавшаяся во внутренних технических документах компании ещё два года назад, eFUSE представляет собой аппаратный механизм, позволяющий физически изменять конфигурацию поддерживающих его микрочипов. Уяснить принцип работы eFUSE позволяет следующая простая аналогия, предложенная пресс-службой IBM: представьте чип как систему из множества автомагистралей, открывая и закрывая которые (а также объездные дороги), можно влиять на направление и форму транспортных потоков. В eFUSE-активированных чипах в качестве "объездных путей" и "светофоров" выступают особые плавкие перемычки. Они включают или выводят из работы не отдельные элементы, но целые логические блоки микросхем.

Каждый чип содержит множество таких перемычек, могущих изменять своё состояние до нескольких раз. Сделать их многократныо переключаемыми позволило применение эффекта электромиграции, до сих пор считавшегося проклятием микроэлектроники. Электромиграция - вырождение проводников под действием электрического тока. В обычных проводниках она со временем проводит к появлению необратимых дефектов. В перемычках eFUSE этот эффект напротив использован во благо - для формирования или разрушения электропроводящих соединений. Стоимость таких перемычек ничтожна, добавление их в чипы не требует изменений производственного процесса, поэтому eFUSE-активированные чипы почти не отличаются по цене от своих обычных прототипов.

eFUSE - гибридный, аппаратно-программный механизм. Особое программное обеспечение, исполняемое параллельно с прикладными программами, непрерывно следит за состоянием системы и в случае необходимости подаёт команды нужным чипам на реконфигурацию. Диапазон её применений достаточно широк, но в общем случае eFUSE позволяет чипам меняться в ответ на изменяющиеся внешние условия так, как обычные микросхемы не могут. Критические режимы работы, которые для обычной системы привели бы к останову, возникновению ошибок или даже физическим повреждениям, с большей вероятностью будут перенесены системой, использующей eFUSE. Изменение напряжения отдельных логических блоков, ввод и вывод их из работы, переброска части блоков на работу над другой задачей - всё это может использоваться как для оптимизации работы чипов, так и для маскировки вышедших из строя участков. Конечно, называть eFUSE универсальным (и тем более - идеальным) лекарством будет неоправданно громким, но нет сомнений, что такой механизм способен значительно повысить надёжность вычислительной техники.

Важно, что производство чипов, поддерживающих eFUSE, уже начато - на двух фабриках IBM. eFUSE будет применяться в микропроцессорах компании (в частности, в PowerPC и уже в Power5), чипах памяти и прочих продуктах, задействующих 90-нм производственный процесс. В IBM надеются, что именно eFUSE окажет заметное влияние на микроэлектронику в целом, изменив принципы построения систем. Впрочем, даже робкая попытка заглянуть вперёд выявляет и целый ворох потенциальных проблем, обусловленных возможностью необратимого программного изменения конфигурации аппаратных средств. Вирусы, "балующие" с eFUSE-перемычками - имеющими ограниченный ресурс действия - могут причинить системе непоправимый вред. А вторичный рынок вычислительной техники должен будет учесть тот факт, что использованные компьютеры могут быть ущербны в плане функциональности. Но всё это впереди, пока же - есть повод отметить очередной качественный скачок в компьютерной эволюции!