RISC-V内核百倍提升NASA航天计算性能，未来还有哪些挑战？

9月初的时候SiFive公司宣布自己的CPU被美国国家航空航天局 (NASA) 选中，用于下一代高性能航天计算 (HPSC)。该处理器将取代已经使用了二十多年的基于 PowerPC 的 BAE RAD750。BAE RAD750已经推出超过 20 年，并在无数航天器中使用，包括好奇号和毅力号火星探测器，以及詹姆斯韦伯太空望远镜。uy5ednc

有趣的是，选择使用 RISC-V 并不是因为它作为一个开源平台的新颖性，而是因为 NASA 认为 RISC-V 将在未来几十年内得到大力支持。虽然 PowerPC 已被证明是一个优秀的平台，但很少有程序员参与其架构，这使得寻找新程序员变得越来越困难。uy5ednc

据介绍，HPSC 将使用一个 8 核的 SiFive Intelligence X280 RISC-V 矢量内核，以及另外四个 SiFive RISC-V 内核，SiFive 与 Microchip 一起设计的这个 12 核心处理器，提供比今天的航天计算机高 100 倍的计算能力。uy5ednc

计算性能的大规模提升将有助于为各种任务要素迎来新的可能性，如自动漫游车、视觉处理、太空飞行、制导系统、通信和其他应用。uy5ednc

 NASA将依靠 Microchip 负责 HPSC 新处理器的架构和设计。Microchip 的处理器架构的目标是帮助大幅提高计算效率并提供高水平的容错能力。uy5ednc

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图：Microchip 的航空航天产品。uy5ednc

NASA 与 Microchip 签订这份合同的原因之一是该公司突出的耐辐射和抗辐射设备系列。与其他计算公司不同，Microchip 已经证明在空间计算方面拥有广泛而成功的背景，这使得 HPSC 的任务对公​​司来说是现实的。该合同向 Microchip 支付了 5000 万美元，预计 Microchip 将在 3 年内交付新处理器。uy5ednc

航天应用的挑战

为航天开发电子产品时， 工程师面临着一个相当独特且难以设计的环境。空间本身是真空，这意味着唯一的散热方法是辐射，这带来了许多热挑战。太空也暴露在宇宙辐射中，这可能对未受保护的系统造成极大的破坏。 uy5ednc

更糟糕的是，由于火箭的高故障率，工程师必须设计出不仅能够经受住太空严酷考验而且高度可靠的航天系统。 uy5ednc

这种对可靠性 的需求阻止了最新技术被集成到航天系统 中，因为现代技术根本没有经过多年的验证。这就是为什么 NASA 生产的许多航天系统使用多年前的 PowerPC 架构的原因，因为它在众多航天器上进行了数百万小时的无差错操作，这些航天器都显示出高度的可靠性。 uy5ednc

近年来，RISC-V 获得了相当多的关注和数亿美元的投资，部分归功于其 ISA 的开放、免费和轻量级的特性。NASA 的采用可能促使 RISC-V 领域出现更多的政府资金，软件开发更成熟，同时也被更多的商业公司采用。uy5ednc

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