NASA将用RISC-V升级太空计算

美国国家航空航天局（NASA）意识到，它在太空中的探测器和计算机已经过时了，需要进行大规模升级，因为该机构需要解开越来越多未开发领域的奥秘。

NASA现在正在重启其航天计算硬件，首先是Microchip和SiFive公司生产的RISC-V芯片。去年，名为“毅力”（Perseverance）的火星探测器被送入太空，搭载的是一个20年前的PowerPC芯片。

NASA表示，新的微芯片产品将提供“至少100倍于当前航天计算机的计算能力”。

部署在太空中的计算机需要防辐射并能承受较低的温度。与此同时，系统需要在有限的可用电量下高效供电。该芯片将采用SiFive的X280核心，其中包括用于人工智能推理计算的向量处理器。

SiFive的产品副总裁克里斯·琼斯(Chris Jones)表示，美国宇航局正试图摆脱之前探测器的计算限制，并尝试如何在新系统中使用人工智能。

NASA一直在内部开发基于RISC-V的太空计算机芯片，这是一种免费授权的指令集架构。RISC-V通常被称为芯片中的Linux，因为该体系结构可以通过专有扩展进行定制。NASA也在开发用于在轨计算的内部RISC-V核心。

NASA是众多支持RISC-V的学术界、研究和国防组织之一。

琼斯说:“他们（NASA）希望探测器本身能够进行一些人工智能推理，而不是必须将所有数据发送回地球。”他补充说，“他们正试图在给定的功率及预算下获得尽可能多的性能，以便能够实现这类导航性质的功能。”

当然，NASA还没有详细说明使用RISC-V芯片的太空设备是哪些类型。

SiFive联合Microchip与芯片巨头竞争NASA的合同。这些芯片行业的常客包括x86芯片制造商英特尔(Intel)和AMD。美国宇航局已经在国际空间站部署了HPE的星载计算机。

琼斯说:“考虑到我们提出的架构的独特性，以及NASA认为RISC-V向前发展需要更多的支持，我们能够与Microchip一起赢得这场比赛。”

SiFive和Microchip必须达到一套名为Spacebench的测试基准。

“我们必须面对并真正超越竞争对手，X280做到了，因为它非常适合这一点。”

NASA还希望看到大量免费的开放软件，包括数学库、线性代数库和三角函数，人们可以使用它们为NASA的航天项目构建应用程序。

“在2016年，看看RISC-V你可能会说这只是个玩具……但六年后，再看看活跃度、兴趣热度和快速扩张速度，你就会知道，这是一场声势浩大的运动。”琼斯说。

RISC-V还见证了软件开发和一个NASA可以利用的开源社区的热潮。NASA选择了RISC-V，因为它对下一代月球太空探索有很大的软件野心。

琼斯说:“我们也得到了美国宇航局的指导，关于他们需要我们投入市场的优先事项，给人们一个关于如何编程的提示。”

NASA还为SiFive和Microchip团队提供了一套他们想在自己的计算机上运行的代表性代码示例。一些例子包括最新的手动和自动驾驶汽车中的传感、导航和其他技术。

Microchip披露的架构包括12个X280芯片以一种非常灵活的可配置方式连接在一起。这有助于NASA根据设备的性能来调整他们需要的性能。

SiFive对RISC-V设计进行了扩展，例如用于数据类型的矩阵乘法指令和指令映射接口，以便轻松连接到硬连线加速器。

该芯片的核心功能是向量处理，这在人工智能中重新流行起来。向量处理器最初出现在大型机中，但在CPU接管之后就不再流行了。

琼斯说:“真正的芯片硅将来自Microchip，所以我不知道他们的时间表是什么。”但他预计硬件将在2024年推出。