歐空局為何從SPARC換成了RISC-V

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/周凱揚）軍事和特種工業(yè)裝備對于設備的要求往往較為獨特，尤其是在航空航天領域。在過去的航天設備電子系統(tǒng)中，SPARC架構的處理器因為其高可靠性獲得了青睞，以至于目前大部分航空處理器仍是基于SPARC V8架構的，諸如SUN、富士通、ATMEL、Cobham Gaisler、歐比特等公司都推出過SPARC架構的航空處理器。

AT697F SPACR處理器 / Microchip

歐空局（ESA）所用的SPARC航空處理器更是已經(jīng)有了20多年的歷史，從最早的ERC32，到如今Gaisler仍在開發(fā)的GR765。然而新的航空SoC GR765卻有了一個新穎的設計，這個8核處理器可以選擇運行在SPARC V8的LEON5FT核心和基于RISC-V的NOEL-V核心兩種不同模式下。

那么為何ESA要選擇RISC-V，而不是其他主流的專有ISA呢？這些專有ISA生態(tài)下已經(jīng)擁有了不少高質(zhì)量的成熟IP，軟件生態(tài)也相對成熟，擁有開發(fā)者眾多的社區(qū)，可以提供充足的支持，可以說是最省時省力的一種選擇。

但這些架構也并非沒有缺點，對于任何國家和地區(qū)的航空航天產(chǎn)業(yè)來說，能夠?qū)崿F(xiàn)獨立自主是至關重要的，這些主流ISA往往只擁有單一IP供應商，且不允許做任何修改。它們雖說軟件生態(tài)系統(tǒng)雖然成熟，但在航空航天領域上并非如此。

那么已經(jīng)沿用這么多年的SPARC又出現(xiàn)了什么問題呢？首先，在商用市場，SPARC基本已經(jīng)被淘汰，不僅缺乏社區(qū)支持。此外，SPARC也不再擁有任何開發(fā)工具的更新和修復，比如編譯器等，開發(fā)者數(shù)量逐年減少，可以說仍在堅持SPARC處理器設計的公司已經(jīng)寥寥無幾了。

所以ESA將目光拋向了RISC-V，RISC-V和SPARC一樣作為開放的ISA，但前者有著積極的標準化開發(fā)，整個生態(tài)也在飛速發(fā)展。就IP的選擇來看，無論是商用IP、開源IP應有盡有。而且RISC-V ISA可擴展性高，從低端到高性能應用都有覆蓋，還順帶解決了SPARC在架構上的一些歷史遺留問題。

開發(fā)生態(tài)上，RISC-V也在急速擴張，產(chǎn)學研的結合使得RISC-V在各個層面上都擁有了活躍的開發(fā)者社區(qū)。ESA其實早在2021年之前就有對RISC-V進行探索，但這些多數(shù)是一些小型研究，投入金額不超過百萬歐元，甚至內(nèi)部有的人連RISC-V都不知道怎么念。

GR765的雙模式架構 / Cobham Gaisler

到了2021和2022這兩年，ESA就開始加大對于RISC-V的投入了，比如開始基于RISC-V設計16核的GR7xV高性能航天處理器，甚至計劃用上7nm這種尚未出現(xiàn)在航空應用中的工藝，撥款也高達450萬歐元以上。又或是借助GR765這樣的SoC，讓RISC-V先搭上SPARC的車，只復制CPU核心，緩存之類的資源共享，從而減少額外的開發(fā)成本。要知道，原本GR765和前幾任LEON核心的SoC一樣，是完全基于SPARC架構開發(fā)的。

但RISC-V ISA并非沒有缺點，比如某些特定的IP依然缺乏成熟度。其次新的擴張獲得批準的過程較長，也無法確定是否所有擴展都能存活到最后，而定制化擴展如果沒有完善的軟件支持，則對于航天航空處理器來說存在一定風險。

不過如今越來越多的開發(fā)工具開始支持RISC-V，也將這份支持延續(xù)到了航空航天領域，比如IAR Systems即將發(fā)布的 IAR Embedded Workbench for RISC-V 新版本就將支持NOEL-V這一RISC-V核心。

除了ESA以外，NASA也開始選用SiFive的X280作為下一代高性能太空計算機（HPSC）項目的處理器，這些都說明了RISC-V在航天航空領域進展喜人。盡管都說打入服務器和汽車市場需要很多年的積累，但為了可靠性多年未曾改變架構的宇航電子市場明顯更為“固執(zhí)”，由此來看，RISC-V的切入速度已經(jīng)很快了。

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