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Pixilica等合作開發RV64X圖形處理新指令集

適用於3D圖形和媒體處理的新指令集RV64X推出,預期將會有助於帶動GPU領域開源硬體發展。Pixilica

具有超高效平行處理能力的圖型處理器(GPU)已廣泛應用在繪圖、模擬、遊戲,和人工智慧(AI)等領域中,但長期以來GPU架構和設計IP一直掌握在如NVIDIA、超微(AMD)、英特爾(Intel)和其他少數商業機構中。但隨著包括嵌入式技術供應業者Pixilica等在內的熱心人士共同開發適用於3D圖形和媒體處理的新指令集RV64X,預期將會帶動GPU領域開源硬體發展。

eeNews與Electronic Design等報導,RV64X指令集以RISC-V基本向量指令集為基礎,根據RISC-V開源指令集架構(ISA)核心精神來進行分層擴展,增添特定於圖形的新數據資料類型支援。該指令集旨在融合CPU-GPU ISA(基於該指令集的晶片將具有GPU功能單元與RISC-V核心),能夠支援向量、超越數學(transcendental math)、畫素和紋理、深度 / 幀緩衝(Z/Frame buffer)等的運作。

Pixilica等表示,目前商用GPU在滿足如雙相3D視錐剪裁(frustum clipping)、硬體同時定位與地圖構建(SLAM)等非常規需求上的效能表現欠理想。該團隊開發動機與目標是要創建出小型且具面積效益(area-efficient)的GPU設計、提供客製化編程和擴展、降低IP擁有和開發成本、不與現有商業產品競爭、能夠在FPGA與ASIC晶片中實現GPU功能,和採取自由和開源形式。最初針對低功耗微控制器的設計,將會與Khrono開放跨平台繪圖API Vulkan相容,而隨著時間推移,未來還會與OpenGL與DirectX等其他API相容。

RV64X設計實踐(reference implementation)內容包括指令/資料SRAM快取(32KB)、微指令SRAM(8KB)、雙功能指令解碼器(硬體本身實現RV32V/X,和具有為客製ISA提供的微指令解碼器)、4向量算術邏輯運算單元(Quad vector ALU)、136位元暫存檔案(1,000個元素)、特殊功能單元、紋理單元,和可進行配置的本地幀緩衝區。

此外,該實現設計還具有高度擴展性。除了單個RISC-V CPU與GPU的結合可應用作為輕鬆實現RISC-V系統單晶片(SoC)圖像輸出的微控制器外,還可將數個RISC-V CPU與GPU結合在一起,來作為如著色器等的各種應用使用。

RISC-V嵌入式處理器IP供應業者Codasip表示,對於R5生態系而言,RV64X GPU是項了不起的成就。要為特定領域創建處理器的關鍵之一,就是要選擇符合軟體需求的ISA。RISC-V開放式ISA和模組化方式設計正可以提供良好起點和軟體生態系。

目前RV64X發展還處於初期階段。雖然預期該新指令集也會像RISC-V一樣,需要經過一段時間,才會開始獲得客戶與市場的接受,但RV64X的開發無疑意味著,GPU領域在朝向更廣泛獨立發展上已邁出合乎邏輯的一步。

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