RISC-V核心百倍提升NASA航太運算性能

作者 : 胡安,EDN China

選擇使用 RISC-V 並不是因為它作為一個開源平台的新穎性,而是因為 NASA 認為 RISC-V 將在未來幾十年內得到大力支持...

今年9月初,RISC-V處理器IP新創公司SiFive宣佈自家的CPU被美國太空總署(NASA)選中,用於下一代高性能航太運算(HPSC)。該處理器將取代基於 PowerPC 的 BAE RAD750。BAE RAD750已經推出超過 20 年,並在無數太空飛行器中使用,包括好奇號(Curiosity)和毅力號火星探測器(Perseverance),以及韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope;JWST)。

有趣的是,選擇使用 RISC-V 並不是因為它作為一個開源平台的新穎性,而是因為 NASA 認為 RISC-V 將在未來幾十年內得到大力支持。雖然 PowerPC 已被證明是一個優秀的平台,但很少有程式人員參與其架構,這使得尋找新程式設計人員變得越來越困難。

據介紹,HPSC 將使用一個 8 核心的 SiFive Intelligence X280 RISC-V 向量核心,以及另外四個 SiFive RISC-V 核心,SiFive 與 Microchip 聯手設計的這個 12 核心處理器,提供比今天的航太電腦更高 100 倍的運算能力。

運算性能的大規模提升將有助於為各種任務要素迎來新的可能性,如自動漫遊車、視覺處理、太空飛行、制導系統、通訊和其他應用。

NASA將依靠 Microchip 負責 HPSC 新處理器的架構和設計。Microchip 的處理器架構的目標在於協助大幅提高運算效率,並提供高度的容錯能力。

Microchip 的航空航太產品。

NASA 與 Microchip 簽訂這份合約的原因之一是該公司突出的耐輻射和抗輻射設備系列。與其他運算業者不同,Microchip 已經證明在太空運算方面擁有廣泛而成功的背景,這使得 HPSC 的任務對公​​司來說是現實的。,

航太應用的挑戰

為航太開發電子產品時, 工程師面臨著一個相當獨特且難以設計的環境。太空中本身是真空,這意味著唯一的散熱方法是輻射,這帶來了許多熱挑戰。太空也暴露在宇宙輻射中,這可能對未受保護的系統造成極大的破壞。

更糟糕的是,由於火箭的高故障率,工程師必須設計出不僅能夠經受住太空嚴酷考驗而且高度可靠的航太系統。

這種對可靠性 的需求阻止了最新技術被整合到航太系統 中,因為現代技術根本沒有經過多年的驗證。這就是為什麼 NASA 生產的許多航太系統使用多年前的 PowerPC 架構的原因,因為它在眾多太空飛行器上進行了數百萬小時的無差錯操作,這些飛行器都顯示出高度的可靠性。

近年來,RISC-V 獲得了相當多的關注和數億美元的投資,部份歸功於其 ISA 的開放、免費和羽量級的特性。NASA 的採用可能促使 RISC-V 領域出現更多的政府資金,軟體發展更成熟,同時也被更多的商業公司採用。

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