在欧空局将其第一个 RISC V 测试处理器送入太空三周后，美国宇航局宣布将在同一微架构上开发其未来的太空计算机。这似乎比以往任何时候都更能代表未来的处理器架构。无论是在太空还是在地球上。
NASA 的下一个高性能处理器不会是12代酷睿。也不是 ARM iPhone 芯片。当然也不是像 Perseverance 或 JWST 那样的 PowerPC 芯片。不，未来的芯片高性能航天计算美国机构应该部署“比当前太空计算机的功率高一百倍» 将拥有基于完全不同的微架构（称为 RISC V）的内核。
同样的故事发生在我们美丽的欧洲。 RISC V不仅被选为目前使用的SPARC的后继者，而且也是第一个FPGA使用这种微架构进行编程现已在太空飞行三周。这意味着几年后，世界上最大的两个航天机构执行关键任务的所有芯片都将在相同的指令集上运行。
要了解此消息的重要性，您需要了解（一点）RISC V 是什么以及该架构所包含的内容。您还需要了解（这里也有一点）当前的太空芯片，以及它们受到的具体限制。为此，我们还必须了解（我保证有一点！）这些架构的当前背景。
开始了 ？准备好第一次起飞了吗？目的地：走向（几乎）无限和超越。谁知道呢，太空计算的未来也许会伴随着地面计算的未来。
当前的太空处理器已成为化石
没有人听到空间处理器的尖叫声。在这种恶劣的环境中，硅片受到考验。由于我们的星球缺乏强大的电磁保护，宇宙辐射会破坏芯片并导致比特“跳跃”。尽管在纸面上看起来无害，但这种从“0”到“1”（反之亦然）的转换（称为位“翻转”）可以使任何经典计算机系统崩溃。但不是各个航天机构使用的芯片。无论其微架构如何，这些芯片一方面都是防辐射的，另一方面是为了冗余和安全（硬件和软件）而设计的。*
在美国方面，太空任务选择的处理器是 RAD750。这款芯片是过去二十年真正的“主力”，如今驱动毅力号火星车或詹姆斯·韦伯太空望远镜，它基于 PowerPC，而 PowerPC 为第一台 iMac 提供了动力！这款主频为 233 MHz 的处理器一经推出就功能强大，已经证明了自己……但它极大地限制了板载计算能力。
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欧洲太空计划有自己的主权处理器架构，称为 LEON。基于更奇特的技术 SPARC（Sun Microsystems 芯片的先锋），LEON 用于许多芯片，其中旗舰产品是 GR740。该芯片基于四个 LEON4 内核，其版本的时钟频率为……250 MHz。强壮的 ？是的。强大的？并不真地 ！为未来而建？绝对不是。因为LEON和PowerPC一样，基于32位版本的架构，阻碍了功耗的增加。比 PowerPC 更令人烦恼的是：SPARC 架构被放弃，Sun 和 Fujitsu 都认输了。
因此，美国宇航局和欧洲航天局当前的太空芯片非常可靠且经过验证。他们依赖强大的、主权的供应链和软件链。但它们都正在消亡，很少或没有实业家对其进行投资，这阻碍了规模效应。并禁止展望未来。
然而，空间更新对计算能力的需求巨大。
太空征服的未来需要力量
太空世界正处于混乱之中。有的是ESA 我测试了英特尔 VPU购买了现成的微型气象卫星。还有HPE，与 NASA 一起测试和验证了小型太空超级计算机在国际站。或者是火星无人机 Ingenuity，它几乎可以在这颗红色星球上自主飞行，这要归功于到旧的智能手机芯片。这三个项目使用未屏蔽辐射的“地面”组件。这就是为什么他们只运行实验性项目，甚至在 Ingenuity 的情况下运行次要项目。但它们证明了航天工业正在寻求更多的动力。
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为了让您了解计算机或智能手机中的芯片与 RAD750 和其他 LEON 4 中的芯片之间的功率差异，请考虑 Ingenuity。美国宇航局的无人机与其老大哥毅力号火星车同时抵达火星。虽然后者最强大的处理器是老式的 RAD 750，Snapdragon 801 的独创性。这款 SoC 于 2014 年发布，是一款 28 纳米制程的四核 ARM 芯片。这款旧芯片配备了高达 2.3 GHz 的 CPU 部分和高达 578 MHz 的 Adreno 330 GPU。摩托罗拉 Moto X（第二代）等索尼 Xperia Z3完全超越当前任何中端处理器。不过，它的力量已经足以让Ingenuity在火星上自主飞行。事实证明比整体性毅力号火星车上的芯片！
在自主驾驶的需求、空间数据传输协议的限制、科学仪器（图像传感器等）清晰度和分辨率的提高之间，太空世界必须改变齿轮。但为什么不直接使用地球上已经可以使用的东西，比如我们例子中的智能手机芯片，并将其适应太空呢？
x86 和 ARM 没有机会
两种芯片微架构统治着我们的世界：x86 和 ARM。当您打开PC时，当您要求Netflix向您发送视频时，您的计算机（非Mac）和远程数据中心通常都基于Intel或AMD芯片。基于 x86 微架构的处理器已有 40 年历史。
无论您是在联网电视上启动 Disney+、在智能手机上阅读还是查阅汽车的车载计算机，使用 ARM 微架构的芯片都会变得栩栩如生。这种最新的架构，由于其许可制度，也在许多市场上随着力量的增长而不断增长——看看苹果公司转向 M1 和 M2 芯片的情况。
x86 和 ARM 这两个伙伴主宰着地球世界。两者都有各自的优势：在 x86 上，具有巨大的软件兼容性和出色的可扩展性。 ARM 具有最佳的性能功耗比，任何支付许可证费用并拥有技能的公司都可以构建内部芯片。此外，这两种架构是每年生产数十亿芯片的来源——足以从规模效应中受益。然而，他们（绝对）没有机会被太空当局选中。
不是因为它们的结构——尽管 x86 的性能/瓦特比最近并不占优势——而是因为一个更具政治性的原因：主权。尽管英特尔声称其 IFS 服务现在可以设计具有 x86 CPU 位的芯片，但所有 x86 知识产权都属于英特尔（某种程度上也属于 AMD）。
至于ARM，尽管这家英国公司声称拥有500个客户，并允许苹果等公司设计自己的CPU内核，但指令仍然是该公司的财产。像高通这样的巨头，它是ARM最大的客户之一事实上目前的成本。美国宇航局和欧洲航天局都需要掌握自己的技术，不能受历史或这个或那个公司的欲望的摆布。
这就是 RISC V 的用武之地。
RISC V：开放、协作和（潜在）主权
虽然日常实现起来很困难，但我们芯片的架构实际上受到了准垄断企业的善意影响。相比之下，RISC V 不属于任何人。该项目源于一个教授学生设计 RISC 型芯片的大学项目，于 2020 年被置于瑞士法律下的一个基金会的控制之下。此举是在美国未能阻止 ARM 向华为授权之后采取的，此举使指令集免受政府干预。
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这使得 RISC V 成为唯一开放、合作的微架构。无论您是谁，您都可以学习如何操作指令、设计自己的处理器内核。并通过将晶体管的排列或核心的结构变成你的财产来出售这种专有技术。无法阻止其他人使用这些相同的指令。在治理方面，许多公司影响不同指令集的开发，类似于 Linux 内核的开发方式。
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创新的良性循环占据了一些软件配方开源应用于材料。也见证了像这样的新演员的诞生美国SiFive，该公司上周获得了 5000 万美元的预算，用于开发未来的 CPU 内核。
SiFive也是第一家推出可供大众轻松购买的RISC V处理器的公司，它的崛起势头如此之大，以至于去年甚至有被英特尔收购的传言。该公司取得的各种成功赋予了它足够的实力和经验，可以用来开发经过验证的 CPU 内核。 RISC V 开放性的优势就在这里：NASA 可以因此对心脏进行干预并了解它们是如何工作的。并且在知识产权供应商发生变化的情况下，NASA可以更轻松地更换CPU核心技术供应商。
两个航天机构选择 RISC V 的有趣之处在于，尽管 NASA 和 ESA 之间能够形成更强大的协同效应。虽然 PowerPC 对于欧洲机构来说过于美国化，必须避免受到友好大陆的控制，但这一次 ESA 将能够直接与 NASA 对话。例如，在扩展集或通用软件上。事实上强化了RISC V的发展空间权重。这还有很长的路要走。
RISC V必须成熟，但它确实是未来
除了越来越多的制造商投入数千万美元用于芯片开发之外，RISC V 的未来还有另一个关键资产：转向这种微架构的开发人员数量也在不断增加。随着运行在 PowerPC 芯片上的“陆地”机器越来越少（更不用说 SPARC 沙漠了），RISC V 社区正在呈爆炸式增长。通过打造事实上的“未来建筑”，至少对于太空而言。从已经工业化生产的 CPU 以及正在全面开发的 AI 加速器或 GPU 的角度来看，都是如此。
这并不意味着ARM（完全成熟）或x86（拥有40年的历史并控制着当前PC的90％）将在一夜之间消失。就像自然因多样性而繁荣一样，技术也是如此。处理器微架构也不例外。特别是由于RISC的基础知识和RISC V的理念已经很老了，RISC V标准是仅次于x86和ARM的婴儿。
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在标准方面，它必须不断发展。从形式和理论的角度来看，以及有能力负责它的参与者的数量。不同的软件生态系统还必须围绕这些芯片的设计（设计、验证、生产）和使用（操作系统、驱动程序、API、SDK 等）进行整合。
对于太空来说，还需要选择和开发正确的辐射屏蔽制造工艺（雕刻精细度、材料等），这对于组件在太空电磁地狱中的生存至关重要。虽然芯片设计可能需要时间，但硬件和软件认证通常需要更长的时间。
但有一点是确定的：在当前动荡的地缘政治背景下，许多牌正在重新洗牌，RISC V 的开放和协作地位一直是航天机构寻求控制其未来和主权的主要武器。
