RISC-V將再次上天，NASA官方認證

電子發(fā)燒友網報道（文/周凱揚）在RISC-V逐漸開辟的新應用生態(tài)中，大家比較熟知的有AIoT、汽車以及HPC等，這對于一個新架構的版圖擴張進度來說已經相當驚人了。然而在航天這塊，哪怕是Arm或x86也不敢說自己在這個市場得到了廣泛應用，反倒是新玩家RISC-V，開始被各國的航天部門看上。

NASA選中的太空任務首選生態(tài)系統(tǒng)

9月6日，RISC-V的IP巨頭SiFive宣布已被NASA選中，為NASA的下一代高性能航天計算（HPSC）處理器提供CPU核心。HPSC將用于未來所有的太空任務中，包括行星探索到月球和火星表面任務等等。HPSC將用到8個SiFiveIntelligence X280 RISC-V矢量核，以及四個額外的SiFiveRISC-V核。

Intelligence X280架構圖/ SiFive

盡管這額外的四個RISC-V核心具體是什么并未寫明，但SiFive表示該配置下的HPSC將提供當下的太空電腦100倍的計算能力。這樣的性能提升將為一系列關鍵太空任務提供新的機遇，比如探測車自動駕駛、視覺處理、太空飛行、太空導航系統(tǒng)、通信和其他應用。

PolarFire? SoC FPGA Icicle套件/ Microchip

雖說選中了SiFive的RISC-V核心，但真正負責打造這個計算平臺的還是Microchip。今年8月，NASA已經將在三年內構架、設計和交付HPSC處理器的任務交給了Microchip，從目前Microchip的產品陣容來看，他們已經有了抗輻射的航天FPGA產品RT PolarFire，Microchip的PolarFireSoC FPGA的處理器子系統(tǒng)用到的也是SiFive的四個U54核心和1個E51核心，所以NASA選擇SiFive作為IP供應再合理不過了。

至于拿來對比的芯片，應該就是用于毅力號火星車和詹姆斯韋伯太空望遠鏡的RAD750了，一個2001年推出的PowerPC處理器，最大頻率也只有200MHz，最高運行速度也只有2.66 MIPS，被新的HPSC甩開一大截也情有可原了。

NASA的第二次RISC-V嘗試

其實早在2018年，NASA負責管理哈勃空間望遠鏡的研究機構戈達德航天中心，就已經開展過RISC-V相關的研究項目。他們當時考慮RISC-V的想法很簡單，隨著基于IP核的FPGA處理器系統(tǒng)使用率越來越高，RISC-V架構這種開源架構擁有減少數(shù)據系統(tǒng)整體成本的潛力。

對于NASA的cFE/CFS（飛行器核心飛行處理器系統(tǒng)）軟件來說，其本身就有開源相關的合作，RISC-V作為開源架構可以與其完美契合。將cFE/CFS移植到RISC-V架構上將顯著減少開發(fā)周期和時間，也方便在未來的飛行任務中用到RISC-V架構的處理器方案。使用RISC-V架構和其開源工具將消除高昂的IP費用，也不再局限于單一供應商。

不過可惜的是，該項目似乎在2019年就終止了，停留在了應用研究階段，RISC-V也沒能真正用于NASA的飛行器數(shù)據系統(tǒng)上。畢竟在2018年到2019年那個時期，RISC-V的開發(fā)生態(tài)和IP生態(tài)還不如如今這么完善，而現(xiàn)在IP廠商和FPGA廠商都已經加入RISC-V的生態(tài)合作中來，RISC-V被NASA重新選中也是必然的。

RISC-V開始在航天芯片上攻城略地

其實在宇航芯片領域不少芯片都是基于SPARC這一架構的，尤其是歐洲宇航局采用的LEON處理器IP。不過這已經是過去的事了，歐洲宇航局目前轉向了RISC-V，RISC-V也已經上天過一次了。今年升空的TRISAT-R衛(wèi)星，其星載計算機NANOhpm就集成了NOEL-V處理器IP，這是Cobham Gaisler最新的RISC-V IP，也是他們上一代SPARCv8產品LEON5的繼任者。

NOEL-V采用了雙發(fā)射8級流水線的設計，在復雜操作系統(tǒng)上運行的性能可以對標Arm的CortexA53，適合集成在FPGA和ASIC中。為了用于航空任務，該處理器核心推出了一個高容錯的版本，讓片上內存免受輻射效應的影響，因為輻射產生的錯誤可以在不影響軟件實時工作的同時被即時處理。

國內著名的宇航芯片公司歐比特的不少宇航電子SoC也都是基于SPARCv8的，在性能、可靠性上都已經達到了國際領先的水準。不過從歐比特推出的新產品玉龍810人工智能芯片來看，他們可能會選擇轉向Arm這個方向。

寫在最后

隨著NASA和歐洲航天局紛紛選擇了RISC-V，剩下的航天強國中似乎就差俄羅斯和中國沒有開始采取行動了。其實不然，香港航天科技早在2021年就宣布與上海微系統(tǒng)所達成合作，擬共同完成國內首個宇航級RISC-V高可靠性半導體的空間驗證和衛(wèi)星在軌測試。再者，中國的RISC-V生態(tài)已經是全球數(shù)一數(shù)二的了，照這個趨勢發(fā)展下去，國內未來的航天任務用上RISC-V應該也是遲早的事。