Il Primo Processore Grafico Open Source al Mondo, MIAOW

MIAOW, Il Primo Processore Grafico Open Source al Mondo Ora Disponibile per gli Utenti

I ricercatori del Vertical Research Group dell’Università del Wisconsin-Madison hanno recentemente annunciato all’Hot Chips Event di Cupertino, California, di aver progettato il primo processore grafico open source di uso generale (GPGPU). È intitolato Many-Core Integrated Accelerator Of The Waterdeep, abbreviato in MIAOW.

Il processore MIAOW è un’implementazione della logica a transistor-resistore dell’architettura del set di istruzioni Southern Islands open source di AMD. È stato pubblicato un white paper sul dispositivo dai ricercatori. Ci sono voluti 36 mesi a un team centrale di 12 sviluppatori visionari per sviluppare MIAOW. Il loro obiettivo era semplicemente creare un GPGPU funzionale senza fissare obiettivi specifici di area, frequenza, potenza o prestazioni.

Potrebbe essere sensato pensare che, essendo un progetto open source, una volta ulteriormente sviluppato, qualche azienda astuta potrebbe decidere di portare il chip in produzione di massa. Questo potrebbe anche comportare seri problemi di violazione della proprietà intellettuale che potrebbero dover essere affrontati. Poiché l’ambito completo del progetto dipende da una versione ridotta dell’ISA di AMD per i propri GPU, il team dovrà lavorare all’interno delle limitazioni di AMD per spingere costantemente un tale progetto, oppure lo sforzo, indipendentemente da quanto sia ben consolidato nel prototipazione FPGA o nel silicio reale, potrebbe essere un numero di cause legali in attesa di verificarsi.

Il computer scientist Karu Sankaralingham, che guida il gruppo di ricerca del Wisconsin, spiega che la creazione di MIAOW è l’ultima di una serie di azioni intraprese per mantenere lo sviluppo dei processori in linea con la Legge di Moore.

“Abbiamo bisogno di nuovi moduli hardware innovativi, nuovi tipi di processori, nuovi tipi di acceleratori hardware, e così via,” dice. L’hardware open source rappresenta una nuova strada promettente. “Immagino che tra cinque, dieci anni le aziende sfrutteranno l’hardware open source, proprio come è successo con il software open source,” afferma Sankaralingham. “Ad esempio, Facebook è stato costruito principalmente utilizzando PHP. PHP è completamente open source. Sarebbe difficile immaginare che Facebook sarebbe decollato se PHP non fosse stato disponibile.”

Quando AMD ha reso disponibile l’architettura del set di istruzioni di uno dei suoi processori grafici, Sankaralingham e il suo team hanno deciso di concentrarsi su un processore grafico. Le CPU sono state sempre più sostituite dai processori grafici per affrontare il calcolo ad alte prestazioni e l’analisi di grandi dati.

“Ciò in cui i GPGPU sono bravi è utilizzare l’architettura GPU per affrontare problemi altamente computazionali,” afferma Sankaralingham. “Le loro architetture hanno due proprietà importanti: forniscono prestazioni molto elevate e sono molto efficienti dal punto di vista energetico.” Di conseguenza, le GPU saranno utilizzate, ad esempio, nei sistemi di navigazione, nell’Internet delle Cose, nelle auto senza conducente e nell’apprendimento profondo. Il ricercatore del Wisconsin ha sottolineato che c’è un enorme bisogno di velocità di calcolo molto elevate con un basso consumo energetico in tutti questi ambienti.

Attualmente, MIAOW è strettamente un progetto di ricerca accademica, poiché non possiede la logica ausiliaria necessaria per creare un output grafico reale e manca della logica necessaria per collegarlo a una memoria specifica o a un bus di sistema. “Un impatto che avrà nel mio campo,” dice Sankaralingham, “è che i ricercatori accademici, che hanno un’implementazione hardware a basso livello nella loro ricerca, adotteranno le nostre idee.”

Il lavoro del gruppo ha un altro risultato significativo: ha “dimostrato che team intelligenti possono costruire parti hardware significative che possono competere con prodotti industriali di alta gamma.” Sankaralingham afferma di vedere la ricerca del suo gruppo come un trampolino di lancio per lo sviluppo di design completamente nuovi che non dipendono da alcun prodotto commerciale esistente nell’industria.

La GPU MIAOW è fondamentalmente una versione semplificata delle GPU commerciali. Implementa un sottoinsieme del set di istruzioni GPU di AMD. Il design attuale della GPU include una CPU host che assegna un kernel al GPGPU, un controller di memoria e una gerarchia di memoria cache. Il GPGPU risultante nel suo design attuale utilizza solo 95 istruzioni e 32 unità di calcolo. Supporta solo operazioni a precisione singola. Ma il team di ricerca è riportato essere in procinto di aggiungere una pipeline grafica al design attuale della GPU, un processo che si prevede richiederà circa sei mesi.

Con l’avanzamento della tecnologia, MIAOW potrebbe rivelarsi una pietra miliare nell’industria dell’hardware informatico.