Наличен е Vortex 2.0, GPGPU с отворен код, базиран на RISC-V архитектура

Публикувано е второто издание на проекта Vortex, разработващ отворен GPGPU, базиран на архитектурата на набора от инструкции RISC-V, предназначен за извършване на паралелни изчисления с помощта на API на OpenCL и модела за изпълнение SIMT (Единична инструкция, множество нишки). Проектът може да се използва и за провеждане на изследвания в областта на 3D графиките и разработване на нови GPU архитектури. Схемите, описанията на хардуерните блокове на езика Verilog, симулатора, драйверите и придружаващата проектна документация се разпространяват под лиценза Apache 2.0.

Ядрото на GPGPU е общ RISC-V ISA, разширен с някои допълнителни инструкции, необходими за поддържане на функционалността на GPU и контрола на нишката. В същото време промените в архитектурата на набора от инструкции RISC-V са сведени до минимум и, когато е възможно, се използват съществуващи векторни инструкции. Подобен подход се използва в проекта RV64X, който също разработва отворен GPU, базиран на RISC-V технологии.

За графики, базирани на технологии Vortex, се разработва отвореният GPU Skybox, поддържащ графичния API на Vulkan. Прототипът на Skybox, създаден на базата на Altera Stratix 10 FPGA и включващ 32 ядра (512 нишки), направи възможно постигането на производителност на запълване от 230 гигапиксела в секунда (3.7 гигатранзакции в секунда) при честота от 29.4 MHz. Отбелязва се, че това е първият отворен GPU със софтуерна и хардуерна реализация, която поддържа Vulkan.

Основни характеристики на Vortex:

• Поддържа 32- и 64-битови RISC-V архитектури на набор от инструкции RV32IMF и RV64IMAFD.
• Конфигурируем брой ядра, блокове със задачи (изкривявания) и нишки.
• Конфигурируем брой ALU, FPU, LSU и SFU на ядро.
• Регулируема ширина на тръбопровода.
• Опционална споделена памет и кеш L1, L2 и L3.
• Поддръжка на OpenCL 1.2 спецификация.
• Възможност за внедряване на базата на FPGA Altera Arria 10, Altera Stratix 10, Xilinx Alveo U50, U250, U280 и Xilinx Versal VCK5000.
• Разширени инструкции: "tex" за ускоряване на обработката на текстури, vx_rast за контрол на растеризацията, vx_rop за обработка на фрагменти, дълбочина и прозрачност, vx_imadd за извършване на операции за умножение и добавяне, vx_wspawn, vx_tmc и vx_bar за активиране на ръбове на инструкции и вълнови фронтове, набор от нишки изпълнявани паралелно от SIMD Engine), vx_split и vx_join.
• Поддръжката за междинно представяне на SPIR-V шейдъри се реализира чрез превод към OpenCL.
• За разработка на приложения се предлага инструментариум, включващ варианти на PoCL (компилатор и среда за изпълнение OpenCL), LLVM/Clang, GCC и Binutils, адаптирани за работа с Vortex.
• Симулацията на чипове се поддържа с помощта на Verilator (симулатор на Verilog), RTLSIM (симулация на RTL) и SimX (симулация на софтуер).

Сред промените във Vortex 2.0:

• Микроархитектурата е оптимизирана.
• Добавена е поддръжка за 64-битовата архитектура на набора от инструкции RISC-V RV64IMAFD.
• Добавена е възможност за внедряване на базата на Xilinx FPGA.
• Добавена е поддръжка за LLVM 16 и Ubuntu 20.04.
• Извършен е рефакторинг и дефектите, идентифицирани по време на оценката на качеството, са коригирани.

Източник: opennet.ru