矢量增強的RISC-V可為衛星提供機載人工智能
2021-07-11 09:36:53 EETOP編譯
"研究人員解釋說："考慮到衛星數據系統的特殊限制，特別是在電離輻射的魯棒性方面，航天工業在硬件方面面臨的主要問題之一是不可能以直接的方式重復使用地面應用中使用的硬件平臺。
作為例子，研究小組引用了2019年的一篇論文，其中一個現成的AMD圖形處理器（通常用于加速機器學習工作負載的類型）被放置在質子束的路徑上，以模擬太空中的輻射—發現差不多每隔43秒就會出現故障。
再加上高性能處理器通常也很耗能，在太空中運行深度神經網絡的夢想似乎只是一個夢想。
這是一個遺憾，因為這會帶來很多好處:研究人員稱:“就衛星性能而言，有時機載數據處理比地面數據處理更具優勢。”
“例如，數據壓縮已經部署在許多任務中，因為它減輕了下行鏈路的瓶頸。下行鏈路的效率還可以進一步提高，移除無用的數據，而不是將數據發送到地面。例如，在陸地衛星數據集中，存檔場景的平均云量為34%，而38%的場景的云量少于10%。
"因此，只選擇云層覆蓋率低于10%的圖像，會使數據平均減少2.63倍。將數據刪除與2:1的壓縮相結合，與沒有板載數據處理的系統相比，發送的有用數據量增加了5.26倍。"
要達到這個目標，需要新的處理器提供所需的性能，而耗電量只是典型的GPU的一小部分--同時還要能抵御太空中的艱苦環境。該團隊聲稱，這就是 RISC-V 可以發揮作用的地方。
該團隊在論文中提出：“空間處理器的性能可以通過數據級并行 (DLP) 顯著提高，以實現與用于 DNN [深度神經網絡] 的高性能地面處理器相同數量級的性能。”
"為了做到這一點，我們更詳細地研究了實現機載決策（OBDM）所需的RISC-V處理器，重點是初步設計一個專門用于空間應用的RISC-V矢量處理器。
"這一初步設計旨在作為未來工作的基線，在基于NOEL-V平臺（由Cobham Gaisler開發）的空間應用RISC-V矢量處理器的極高速集成電路硬件描述語言（VHDL）實現期間"。
這篇論文并不是Cobham Gaisler第一次嘗試將一個免費和開源的指令集體系結構放到太空中。1997年，歐洲航天局開始使用32位SPARC-V8核心稱為LEON，由歐洲空間研究和技術中心(ESTEC)開發，基本的VHDL代碼在Jiri Gaisler -“Cobham Gaisler”中的“Gaisler”- 1999年的交互許可下發布。
今天，Cobham Gaisler 提供一系列基于 SPARC 的 LEON 內核的后續幾代防輻射、太空就緒部件，并隨著 2019 年 12 月同樣開放的 NOEL-V 內核的發布擴展到 RISC-V。
然而，RISC-V 本身并不能提供空間 DDN 操作所需的性能。為此，需要矢量擴展。值得慶幸的是，RISC-V 正是以 RISC-V 向量擴展 (RVVE) 的形式實現了這一點。
研究人員指出："盡管RVVE仍處于標準化過程中，但它在最先進的應用中發揮著如此重要的作用，以至于文獻中已經描述了幾個實施RVVE的開發項目。
不過，實際上建造一個太空就緒的裝置將意味著進入軌道的技術將發生重大變化。“相對較大的尺寸和對高性能矢量處理器的關注，要求識別出一種抗輻射ASIC技術，其技術節點約為28nm，”該團隊說，“而空間系統中最先進的處理器通常仍然基于RHBD(65納米抗輻射加固技術)。”
“RISC-V 的開放性和創新性使其成為科學應用的絕佳候選者，”FOSSi 基金會和 RISC-V 主管 Stefan Wallentowitz 說。“太空應用受到其他應用的不同限制，RISC-V 的共享、開源實現的可用性將使此類工作受益。”
原文：
https://www.theregister.com/2021/07/01/vectorenhanced_riscv_chips_could_give/
