介紹一個飛向太空的RISC-V處理器

歐洲航天局正在研究多種提高太空計算能力的方法，其支持的其中一款處理器即將發(fā)布。

該航天局是一個開發(fā)名為 Occamy 的開源處理器的小組的一部分，該處理器基于 RISC-V。該局研究人員在上個月的歐洲設計、自動化和測試會議上發(fā)表演講時表示，該芯片已接近完成，在去年底流片后目前正在組裝中。

這款 432 核芯片是新舊技術(shù)的有趣結(jié)合，采用相對較新的小芯片方法進行設計。小芯片設計允許在芯片封裝內(nèi)混合和匹配新舊技術(shù)，例如模擬或數(shù)字處理器。

Occamy 是一款用于 AI 和高性能計算工作負載的低功耗芯片。今天的 AI 工作負載在很大程度上依賴于 GPU 和 AI 核心等加速器來進行訓練和推理，研究人員希望開源芯片也可以用于地球上的 AI 工作負載。

該芯片是作為 EuPilot 計劃的一部分開發(fā)的，該計劃正在開發(fā)本土處理器以減少對專有 x86 和 ARM 芯片的依賴。蘇黎世聯(lián)邦理工學院和博洛尼亞大學的研究人員正在開發(fā)核心 Occamy 芯片。?

歐洲處理器計劃也在為超級計算機、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和自動駕駛汽車開發(fā)自主可控芯片。

ESA 對這些芯片很感興趣，因為它將允許太空中的設備執(zhí)行片上數(shù)據(jù)分析。雖然不能保證 ESA 會讓該芯片投入運行，但它是正在探索用于航天計算的眾多處理器之一。NASA 還采用了 Microchip 和 SiFive 的 RISC-V 芯片來升級其航天計算機。

設計 Occamy 芯片的研究人員希望芯片設計能夠被采用和復制以用于更多應用。

Occamy 是低開銷 CPU 內(nèi)核、AI 加速器和內(nèi)存內(nèi)核的獨特組合。該小芯片包括兩個計算塊——每個都有 216 個 RISC-V 內(nèi)核——以及兩個 16GB HBM2e 內(nèi)存內(nèi)核。該設計還包括用于矩陣計算的 64 位浮點單元。核心通過硅中介層連接。

該芯片在 72mm^2 上共有約 10 億個晶體管，與英特爾 2011 年制造的四核 Sandy Bridge 芯片大致相同（大三倍）。RISC-V 芯片提供約 0.75 teraflops 的 FP64 性能，或 6 teraflops 的 FP8 性能。該芯片不需要冷卻風扇。

核心 RISC-V 設計有一個緊湊的指令集，加速模塊可以放在它上面。這種靈活性使 ESA 能夠設計出堅固的計算模塊，這些模塊不會損壞并且可以承受太空中的極端溫度。

Occamy 有一個輕量級的 32 位 CPU 核心，更像是一個控制芯片，它負責將任務重新路由到 AI 核心，這是指令集架構(gòu)的擴展。HBM2e 內(nèi)存塊由美光提供，該芯片由 Globalfoundries 采用 12 納米低功耗工藝制造。

根據(jù) DAC 會議上展示的幻燈片，該設計旨在通過裸機運行時支持高性能和人工智能工作負載。目前尚不清楚運行時是在容器級別，還是在不需要操作系統(tǒng)干預的裸機級別。研究人員的意圖是以低成本復制芯片，而實現(xiàn)可能取決于軟件。

Occamy 芯片設計可以映射到 FPGA。它可以在兩個具有 HBM 內(nèi)存的 AMD Xilinx Virtex UltraScale+ HBM FPGA 或 Virtex UltraScale+ VCU1525 FPGA 上進行測試。

審核編輯：劉清