Vortex — një GPGPU i hapur i bazuar në arkitekturën RISC-V, i përshtatshëm për OpenCL

Një grup hulumtuesish nga Instituti Teknik i Xhorxhias po zhvillon projektin kërkimor Vortex, i cili ofron një GPGPU të hapur të bazuar në arkitekturën e setit të komandave RISC-V, i fokusuar në ekzekutimin e llogaritjeve paralel me përdorimin e API OpenCL dhe modelit të ekzekutimit SIMT (Instruksion i Vetëm, Njësi të Shumta), si dhe në kryerjen e hulumtimeve në fushën e grafikës 3D dhe zhvillimin e arkitekturave të reja GPU. Projekti është ende në fazën e prototipit, i cili funksionon përmes FPGA. Diagramet, përshkrimet e bllok-wake hardware në Verilog, simulatori, drejtuesit dhe dokumentacioni dytësor i projektit shpërndahen nën licencën BSD.

Në formën aktuale ofrohet një ISA standarde RISC-V, e zgjeruar me disa instruktivë shtesë të nevojshme për mbështetje të funksioneve GPU dhe menaxhimin e rrjedhave. Gjatë zhvillimit, autorët e projektit përpiqen të minimizojnë ndryshimet në arkitekturën e setit të komandave RISC-V, duke përdorur, sa më shumë të jetë e mundur, instrukcionet vektoriale që tashmë ekzistojnë. Një qasje e ngjashme po zbatohet gjithashtu në projektin RV64X, i cili po zhvillon një GPU të hapur mbi teknologjitë RISC-V.

Kapacitetet e Vortex për përpunimin e grafikës janë ende të kufizuara. Është e deklaruar mbështetje për OpenGL ES mbi Vortex, por në vetë GPU për momentin është implementuar vetëm instruksioni "tex" për përshpejtimin e përpunimit të teksturave, i cili ekzekutohet në nivelin e fragment shader. Rasterizuesi i ndërtuar nuk ekziston — të gjitha operacionet gjeometrike përpunohen në anën e CPU-së së sistemit, dhe primitivët bazë për pika, tangente dhe trekëndësha, si dhe përpunimi i fragmenteve, thellësisë dhe transparencës janë implementuar nga përdorimi i gjuhës OpenCL.

Në të ardhmen, planifikohet të implementohen zgjerime të veçanta për përpunimin grafik në ISA, të shtohet mbështetje për API CUDA dhe Vulkan, si dhe zgjerime për përshpejtimin e sistemeve të mësimit të makinerive dhe analizës së të dhënave. Për zhvillimin e aplikacioneve ofrohet një mjet, që përfshin variante të adaptuara për punë me Vortex të PoCL (kompiluesi dhe runtime OpenCL), LLVM/Clang, GCC dhe Binutils. Simulimi i funksionimit të çipit mbështetet përmes Verilator (simulator Verilog) dhe SimX (simulim programor).

Karakteristikat kryesore të Vortex:

• Mbështetje për arkitekturën e setit të komandave RISC-V RV32IMF.
• Zgjerimi i çipit deri në 64 bërthama me cache-opcionale L2 dhe L3.
• Çdo bërthamë mund të ekzekutojë 1024 kanale dhe të punojë me një frekuencë prej 250 MHz.
• Kapaciteti maksimal i llogaritjes është vlerësuar në 128 Gflops, ndërsa gjerësia e kanaleve të memories është 16 GB/s. Një implementim me 32 bërthama, që punon me një frekuencë prej 200 MHz, në bazë të FPGA Altera Stratix 10, ka treguar performancë prej 25.6 GFlops.
• Mbështetje për standardin OpenCL 1.2.
• Mundësia e implementimit mbi FPGA Intel Arria 10 dhe Intel Stratix 10.

Burimi: opennet.ru