Vortex 2.1 har publicerats, en öppen GPGPU baserad på RISC-V-arkitekturen

Den nya versionen av Vortex-projektet har publicerats, vilket utvecklar en öppen GPGPU baserad på RISC-V arkitekturens kommandoset, vilket är avsett för att utföra parallella beräkningar med hjälp av API:et OpenCL och SIMT-modellen (Single Instruction, Multiple Threads). Projektet kan också användas för forskning inom 3D-grafik och för utveckling av nya GPU-arkitekturer. Scheman, beskrivningar av hårdvarublock på Verilog-språket, simulatorer, drivrutiner och relaterad projektdokumentation distribueras under Apache 2.0-licensen.

Grunden för GPGPU utgörs av den typiska ISA RISC-V, vilken har utökats med vissa ytterligare instruktioner som är nödvändiga för att stödja GPU-funktioner och strömhantering. Ändringar i RISC-V-instruktionsuppsättningen har minimerats och fasta vektorinstruktionerna har utnyttjats i största möjliga mån. En liknande strategi används i RV64X-projektet, som också utvecklar en öppen GPU baserad på RISC-V-teknologier.

Vortexs huvudfunktioner:

• Stöd för 32- och 64-bitars RISC-V RV32IMF och RV64IMAFD instruktionuppsättningar.
• Konfigurerbart antal kärnor, arbetsblock (warps) och trådar.
• Konfigurerbart antal ALU, FPU, LSU och SFU för varje kärna.
• Konfigurerbar bredd för pipelineutmatning.
• Valfri delad minne och cache-minne på nivåerna L1, L2 och L3.
• Stöd för OpenCL 1.2-specifikationen.
• Möjlighet till implementering på FPGA Altera Arria 10, Altera Stratix 10, Xilinx Alveo U50, U250, U280 och Xilinx Versal VCK5000.
• Utökade instruktioner: 'tex' för att påskynda bearbetning av texturer, vx_rast för att styra rasterisering, vx_rop för bearbetning av fragment, djup och transparens, vx_imadd för att utföra operationen 'multiplicera och addera', vx_wspawn, vx_tmc och vx_bar för att aktivera instruktionernas och strömmarnas framkant (wavefront, trådsamling, parallellt utförda SIMD-motorer), vx_split och vx_join.
• Stöd för mellanliggande representationer av shaders SPIR-V möjliggörs genom översättning till OpenCL.
• För utveckling av applikationer erbjuds en verktygslåda som inkluderar anpassade alternativ för PoCL (kompilator och OpenCL-runtime) för Vortex, LLVM/Clang, GCC och Binutils.
• Simulering av chipets funktionalitet stöds med hjälp av Verilator (Verilog-simulator), RTLSIM (RTL-simulering) och SimX (programvarusimulering).

För grafik inom Vortex-teknologier utvecklas den öppna GPU Skybox, som stöder Vulkan grafik-API. Prototypen Skybox, skapad på FPGA Altera Stratix 10 och som inkluderar 32 kärnor (512 trådar), nådde en fyllnadsprestanda på 3.7 gigapixlar per sekund (29.4 gigatransaktioner per sekund) vid en klockfrekvens av 230 MHz. Det noteras att detta är den första öppna GPU:n med både programvaru- och hårdvaruimplementering som stöder Vulkan.

Bland förändringarna i Vortex 2.1:

• API:et spawn_taskgroups har lagts till för att starta kärnor som använder lokal minne och stödjer minnesbarriärer.
• Ett nytt tillägg för skapande av flyttbara (relocatable) binärkärnor har föreslagits.
• Funktioner vx_mem_reserve, vx_mem_access och vx_mem_address har lagts till i minneshanterings-API:et.
• Ett nytt runtime-API vx_check_occupancy har lagts till.
• I GPU-drivrutinen har en option lagts till för att kontrollera OpenCL-tester på lokal GPU.
• OpenCL-tester har lagts till som använder lokal minne (psum, sgemm2, sgemm3).
• Speciellt anpassade versioner av biblioteken libc och librt för Vortex har lagts till.
• Stöd för sammanslagning av närliggande lediga minnesblock (memory coalescing) har lagts till.
• Optimisering av mikroarkitekturen har genomförts.
• Ett nytt byggskript har lagts till som separerar källfiler från byggkatalogen.

Källa: opennet.ru