RV64X: una GPU Open Source bajo arquitectura RISC-V

Los días de las GPU Open Source pronto estarán sobre nosotros siguiendo el camino abierto por las CPUs RISC-V, que permite a cualquier empresa desarrollar procesadores y microcontroladores sobre esta arquitectura sin pagar royalties. 

Existen numerosos desarrollos IPs gratuitos y comerciales para sistemas en un solo chip (SoC) basados ​​en RISC-V, pero la cartera carece de una opción de gráficos. Esto cambiará en unos años, ya que un grupo de entusiastas está desarrollando un nuevo conjunto de instrucciones gráficas diseñadas para gráficos 3D y procesamiento de medios.

Estas nuevas instrucciones se basan en la arquitectura propuesta por la Fundación RISC-V responsable del proyecto del procesador Open Source más prometedor de la industria. El grupo lo llama RV64X, ya que las instrucciones tendrán una longitud de 64 bits y admitirán soporte para nuevos tipos de datos destinados a manejo de gráficos, incluyendo vectores, texturas y operaciones de búfer Z / Frame.

¿Es factible una GPU Open Source?

La idea no es competir contra NVIDIA, AMD o Intel en un futuro previsible. En cambio, el grupo planea desarrollar una ISA CPU-GPU que podría escalar desde microcontroladores simples hasta GPU avanzadas que sí soportaran funciones modernas de las gráficas más avanzadas como el trazado de rayos, el aprendizaje automático y la visión por computadora con extensiones de hardware personalizadas.

El equipo (un grupo de ingenieros de Pixilica, GOWIN Semiconductor, CHIPS Alliance y Western Digital) dice que su motivación y objetivos están impulsados ​​por el deseo de crear un diseño pequeño y eficiente, con programabilidad y extensibilidad personalizadas. El grupo RV64X dice que su procesador de gráficos implementará una canalización de gráficos estándar en microcódigo, pero también podrá agregar rasterizadores personalizados y otras funciones para admitir características que no son compatibles con los diseños de GPU disponibles comercialmente.

La idea es ofrecer propiedad intelectual gratuita sin competir con ofertas comerciales. Se puede implementar en diseños FPGA y ASIC y será gratuito y de código abierto. El diseño inicial estará dirigido a microcontroladores de bajo consumo, pero podrá escalar a grandes unidades gráficas. Inicialmente será compatible con las APIs Vulkan de Khronos y, con el tiempo, admitirá otras como OpenGL y DirectX.

Los desarrolladores piensan que la mayoría de los procesadores gráficos cubren los niveles más altos, como juegos o visión por computadora, pero creen que el ecosistema carece de un núcleo gráfico escalable para aplicaciones más convencionales y con menos necesidades (quioscos, vallas publicitarias, juguetes, robótica, electrodomésticos, interfaces industriales hombre-máquina…). 

Esto es una especificación muy temprana, aún en desarrollo y sujeta a cambios en función de las opiniones de las partes interesadas y la industria. Para ello el equipo establecerá un foro de discusión. Un objetivo inmediato es construir una implementación de muestra con un simulador de conjunto de instrucciones y una FPGA diseñada como proyecto de código abierto.

EETimes ha publicado un artículo técnico por si te interesa ver los fundamentos y primeros pasos de esta GPU Open Source. Inicialmente, se utilizará un controlador de gráficos diseñado por RV64X para microcontroladores simples. A medida que el diseño evolucione podría abordar aplicaciones más exigentes.

El movimiento de código abierto que ha revolucionado el desarrollo de software también está ganando terreno entre los desarrolladores de hardware. Los primeros esfuerzos centrados en la arquitectura RISC-V están marcando el camino y seguramente una GPU Open Source sea igual de necesaria en la industria que la CPU de código abierto.