世界初のオープンソースグラフィックスプロセッサ、MIAOW

MIAOW、世界初のオープンソースグラフィックスプロセッサがユーザーに提供開始

ウィスコンシン大学マディソン校のバーティカルリサーチグループの研究者たちは、カリフォルニア州クパチーノで開催されたホットチップスイベントで、初のオープンソース汎用グラフィックスプロセッサ（GPGPU）を設計したと発表しました。これはMany-Core Integrated Accelerator Of The Waterdeepという名称で、略してMIAOWと呼ばれています。

プロセッサMIAOWは、AMDのオープンソースサザンアイランド命令セットアーキテクチャの抵抗トランジスタ論理実装です。研究者たちはこのデバイスに関するホワイトペーパーを発表しました。MIAOWの開発には、12人の先見的な開発者からなるコアチームが36ヶ月を要しました。彼らの目標は、特定の領域、周波数、電力、または性能目標を設定せずに、機能的なGPGPUを作成することでした。

オープンソースプロジェクトとして、さらなる開発が進むと、賢いビジネスがチップを本格的に生産することを決定するかもしれません。これにより、対処しなければならない深刻な知的財産権侵害の問題が発生する可能性もあります。プロジェクトの完全な範囲は、AMDのISAの縮小版に依存しているため、チームはAMDの制限内で作業を続ける必要があります。そうでなければ、FPGAプロトタイピングや実際のシリコンでどれだけ確立されていても、その努力は訴訟のリスクを伴う可能性があります。

ウィスコンシンの研究グループを率いるコンピュータサイエンティストのカール・サンカラリンガムは、MIAOWの創造がムーアの法則に沿ったプロセッサ開発を維持するための一連の行動の一環であると説明しています。

「私たちは革新的な新しいハードウェアモジュール、新しいタイプのプロセッサ、新しいタイプのハードウェアアクセラレーターなどが必要です」と彼は言います。オープンソースハードウェアは有望な新しい道を示しています。「5年、10年後には、企業がオープンソースハードウェアを活用するようになると想像しています。これはオープンソースソフトウェアと同じように起こるでしょう」とサンカラリンガムは述べています。「例えば、Facebookは主にPHPを使用して構築されました。PHPは完全にオープンソースです。もしPHPがなかったら、Facebookが立ち上がることは難しかったでしょう。」

AMDがそのグラフィックスプロセッサの1つの命令セットアーキテクチャを公開したとき、サンカラリンガムと彼のチームはグラフィックスプロセッサに集中することを決定しました。CPUは高性能コンピューティングやビッグデータの処理のために、ますますグラフィックスプロセッサに置き換えられています。

「GPGPUが得意とするのは、GPUアーキテクチャを使用して計算集約的な問題に取り組むことです」とサンカラリンガムは言います。「彼らのアーキテクチャには2つの重要な特性があります：非常に高い性能を提供し、非常に電力効率が良いことです。」その結果、GPUはナビゲーションシステム、IoT、自動運転車、深層学習などで使用されます。ウィスコンシンの研究者は、これらすべての環境で非常に高い計算速度と低電力使用のニーズがあることを指摘しました。

現在、MIAOWは厳密に学術研究プロジェクトであり、実際のグラフィカル出力を生成するために必要な補助ロジックを持たず、特定のメモリやシステムバスに接続するためのロジックも欠けています。「私の分野に与える影響の1つは、非常に低レベルのハードウェア実装を研究している学術研究者が私たちのアイデアを採用することになるでしょう」とサンカラリンガムは述べています。

グループの作業のもう1つの重要な結果は、「スマートなチームが高級産業製品と競争できる意味のあるハードウェア部品を構築できることを示した」ということです。サンカラリンガムは、彼のグループの研究を、業界に存在する商業製品に依存しない完全にクリーンスレートの設計を開発するための踏み台と見なしています。

MIAOW GPUは基本的に商業GPUの簡略版です。AMD GPU命令セットのサブセットを実装しています。現在のGPU設計には、GPGPUにカーネルを割り当てるホストCPU、メモリコントローラー、およびキャッシュメモリ階層が含まれています。現在の設計のGPGPUは、わずか95命令と32計算ユニットを使用しています。単精度演算のみをサポートしています。しかし、研究チームは現在のGPU設計にグラフィックスパイプラインを追加するプロセスを進めていると報告されており、このプロセスには約6ヶ月かかると予想されています。

技術の進歩に伴い、MIAOWはコンピュータハードウェア業界のマイルストーンとなる可能性があります。