Language
Country/Area
No result found
معجزة الكمبيوتر القديم: كيف تحقق SAPO القدرة على تحمل الأخطاء؟
يشير التسامح مع الخطأ إلى قدرة النظام على الحفاظ على التشغيل العادي حتى في حالة فشل بعض المكونات أو حدوث خلل فيها. تعتبر هذه الإمكانية ضرورية للأنظمة عالية التوفر، والمهام الحرجة، وحتى الأنظمة الحيوية. يشير التسامح مع الأخطاء على وجه التحديد إلى عدم تعرض النظام لأي تدهور أو توقف عند حدوث خطأ. عند حدوث خطأ، لا يكون المستخدم النهائي على علم بأي مشكلة. في المقابل، يُطلق على النظام الذي يواجه أخطاء ولكن لا يزال لديه خدمات قيد التشغيل اسم "النظام المرن". يمكن لمثل هذا النظام التكيف مع حدوث الأخطاء والحفاظ على الخدمات ولكنه يظهر تأثيرات معينة على الأداء.
يُستخدم التسامح مع الأخطاء بشكل خاص لوصف أنظمة الكمبيوتر التي تضمن استمرار النظام بأكمله في العمل حتى في حالة حدوث مشكلات في الأجهزة أو البرامج.
في تاريخ تطوير الكمبيوتر، كان أول كمبيوتر متسامح مع الأخطاء هو SAPO الذي بناه أنتونين سفوبودا في تشيكوسلوفاكيا في عام 1951. تم تنفيذ التصميم الأساسي للكمبيوتر على شكل أسطوانة مغناطيسية ملفوفة بالأسلاك واستخدم طريقة التصويت لاكتشاف أخطاء الذاكرة، وهي تقنية تُعرف باسم التكرار الثلاثي الوحدات. ومع تقدم الزمن، تم تطوير العديد من الأجهزة الأخرى المشابهة، معظمها للأغراض العسكرية. وفي وقت لاحق، ظهرت تدريجياً ثلاثة أنواع من الخيارات: أجهزة الكمبيوتر التي يمكن أن تعمل لفترة طويلة دون الحاجة إلى أي صيانة، مثل أجهزة كمبيوتر استكشاف الفضاء وأجهزة الكمبيوتر التابعة لناسا؛ والتي يمكن الاعتماد عليها للغاية ولكنها تتطلب مراقبة مستمرة، مثل تلك المستخدمة لمراقبة محطات الطاقة النووية والتحكم فيها أو تجارب الموصلات الفائقة، وأجهزة الكمبيوتر التي تعمل تحت أحمال ثقيلة، مثل العديد من أجهزة الكمبيوتر العملاقة المستخدمة للمراقبة الاحتمالية من قبل شركات التأمين.
تطور التسامح مع الخطأ
لقد مهدت العديد من الأبحاث التي أجريت على ما يسمى بأجهزة الكمبيوتر LLNM (العمر الطويل، بدون صيانة) التي أجرتها وكالة ناسا في ستينيات القرن العشرين الطريق لمهمات فضائية مستقبلية. تدعم أجهزة الكمبيوتر هذه أساليب استعادة الذاكرة من خلال استخدام مصفوفات الذاكرة الاحتياطية، مثل كمبيوتر JSTAR، الذي يمكنه اكتشاف الأخطاء وإصلاحها ذاتيًا أو تمكين الوحدات المتكررة. تستمر أجهزة الكمبيوتر هذه في العمل اليوم.
كانت التصاميم السابقة تميل إلى التركيز على التشخيص الداخلي، حيث يمكن اكتشاف الأخطاء واستبدالها بواسطة متخصصين.
ومع ذلك، أظهرت التصميمات اللاحقة الحاجة إلى أن تكون الأنظمة ذاتية الإصلاح والتشخيص، وقادرة على عزل الأخطاء وإجراء نسخ احتياطية متكررة عند حدوث الأعطال. وهذا أمر بالغ الأهمية لتنفيذ أنظمة الحوسبة المتاحة للغاية.
الاستخدام المكثف لتقنية تحمل الأخطاء
على سبيل المثال، تتطلب بعض أنظمة معالجة أخطاء الأجهزة إزالة المكونات التالفة واستبدالها أثناء تشغيل النظام، وهو ما يسمى "التبديل السريع". عادةً ما تحتوي هذه الأنظمة على نسخة احتياطية واحدة، تسمى نقطة التسامح الواحدة، وتندرج معظم الأنظمة المتسامحة مع الفشل ضمن هذه الفئة. حققت تقنيات تحمل الأخطاء نجاحًا ملحوظًا في تطبيقات الكمبيوتر.
يعتمد Tandem Computer على هذا، وقام بإنشاء نظام NonStop لحساب وقت التشغيل السنوي.
بالإضافة إلى الأجهزة، يمكن أيضًا أن ينعكس التسامح مع الأخطاء في برامج الكمبيوتر، مثل التصميم المثالي لنسخ العمليات وتنسيقات البيانات، بحيث يمكن أن تتحلل بأمان. يعد HTML مثالاً نموذجيًا، حيث يسمح لمتصفحات الويب بتجاهل كيانات HTML الجديدة وغير المدعومة دون التأثير على سهولة استخدام المستند الإجمالي. تظهر أيضًا تصميمات مماثلة في العديد من مواقع الويب الشهيرة، والتي توفر واجهات خفيفة الوزن في Deepin من أجل الحفاظ على إمكانية الوصول على نطاق واسع.
اعتبارات التصميم للأنظمة المتسامحة مع الأخطاء
لا يعد تنفيذ تصميم متسامح مع الأخطاء خيارًا عمليًا دائمًا لأن التكرار المرتبط به يسبب مشكلات مثل زيادة الوزن والتكلفة ووقت التصميم. ولذلك، يجب على المصممين أن يفكروا بعناية في المكونات التي تتطلب قدرات تحمل الخطأ.
يجب تقييم كل مكون بعناية من حيث احتمالية الفشل والأهمية والتكلفة.
على سبيل المثال، يعد راديو السيارة، على الرغم من أنه ليس مكونًا حاسمًا، ذا أهمية منخفضة نسبيًا، في حين يعتبر نظام تقييد الركاب (مثل حزام الأمان) مطلوبًا بسبب وظيفته الحاسمة المتمثلة في توفير السلامة في حالة وقوع حادث تصميم.
تتضمن الخصائص الأساسية للنظام المتسامح مع الأخطاء ما يلي: عدم وجود نقطة فشل واحدة؛ والقدرة على عزل المكونات المعيبة؛ والحاجة إلى استعادة الأخطاء، الأمر الذي يتطلب عادةً تصنيف أخطاء النظام وتعريفها.
نهاية الأفكار
في مواجهة عالم تكنولوجي متزايد التعقيد، هل يمكن للتصميم المتسامح مع الأخطاء أن يحمي الأنظمة المختلفة في حياتنا اليومية ويسمح لنا بتجنب المخاطر غير الضرورية في حياتنا المستقبلية ذات التقنية العالية؟
