欧空局为何从SPARC换成了RISC-V

电子发烧友网报道（文/周凯扬）军事和特种工业装备对于设备的要求往往较为独特，尤其是在航空航天领域。在过去的航天设备电子系统中，SPARC架构的处理器因为其高可靠性获得了青睐，以至于目前大部分航空处理器仍是基于SPARC V8架构的，诸如SUN、富士通、ATMEL、Cobham Gaisler、欧比特等公司都推出过SPARC架构的航空处理器。
欧空局（ESA）所用的SPARC航空处理器更是已经有了20多年的历史，从最早的ERC32，到如今Gaisler仍在开发的GR765。然而新的航空SoC GR765却有了一个新颖的设计，这个8核处理器可以选择运行在SPARC V8的LEON5FT核心和基于RISC-V的NOEL-V核心两种不同模式下。

现有ISA在航空航天上存在的问题

那么为何ESA要选择RISC-V，而不是其他主流的专有ISA呢？这些专有ISA生态下已经拥有了不少高质量的成熟IP，软件生态也相对成熟，拥有开发者众多的社区，可以提供充足的支持，可以说是最省时省力的一种选择。

但这些架构也并非没有缺点，对于任何国家和地区的航空航天产业来说，能够实现独立自主是至关重要的，这些主流ISA往往只拥有单一IP供应商，且不允许做任何修改。它们虽说软件生态系统虽然成熟，但在航空航天领域上并非如此。

那么已经沿用这么多年的SPARC又出现了什么问题呢？首先，在商用市场，SPARC基本已经被淘汰，不仅缺乏社区支持。此外，SPARC也不再拥有任何开发工具的更新和修复，比如编译器等，开发者数量逐年减少，可以说仍在坚持SPARC处理器设计的公司已经寥寥无几了。

RISC-V走向航天航空

所以ESA将目光抛向了RISC-V，RISC-V和SPARC一样作为开放的ISA，但前者有着积极的标准化开发，整个生态也在飞速发展。就IP的选择来看，无论是商用IP、开源IP应有尽有。而且RISC-V ISA可扩展性高，从低端到高性能应用都有覆盖，还顺带解决了SPARC在架构上的一些历史遗留问题。

开发生态上，RISC-V也在急速扩张，产学研的结合使得RISC-V在各个层面上都拥有了活跃的开发者社区。ESA其实早在2021年之前就有对RISC-V进行探索，但这些多数是一些小型研究，投入金额不超过百万欧元，甚至内部有的人连RISC-V都不知道怎么念。
到了2021和2022这两年，ESA就开始加大对于RISC-V的投入了，比如开始基于RISC-V设计16核的GR7xV高性能航天处理器，甚至计划用上7nm这种尚未出现在航空应用中的工艺，拨款也高达450万欧元以上。又或是借助GR765这样的SoC，让RISC-V先搭上SPARC的车，只复制CPU核心，缓存之类的资源共享，从而减少额外的开发成本。要知道，原本GR765和前几任LEON核心的SoC一样，是完全基于SPARC架构开发的。

但RISC-V ISA并非没有缺点，比如某些特定的IP依然缺乏成熟度。其次新的扩张获得批准的过程较长，也无法确定是否所有扩展都能存活到最后，而定制化扩展如果没有完善的软件支持，则对于航天航空处理器来说存在一定风险。

不过如今越来越多的开发工具开始支持RISC-V，也将这份支持延续到了航空航天领域，比如IAR Systems即将发布的 IAR Embedded Workbench for RISC-V 新版本就将支持NOEL-V这一RISC-V核心。

小结

除了ESA以外，NASA也开始选用SiFive的X280作为下一代高性能太空计算机（HPSC）项目的处理器，这些都说明了RISC-V在航天航空领域进展喜人。尽管都说打入服务器和汽车市场需要很多年的积累，但为了可靠性多年未曾改变架构的宇航电子市场明显更为“固执”，由此来看，RISC-V的切入速度已经很快了。