세계 최초의 오픈 소스 그래픽 프로세서, MIAOW

MIAOW, 세계 최초의 오픈 소스 그래픽 프로세서가 사용자에게 제공됩니다

위스콘신-매디슨 대학교의 수직 연구 그룹의 연구자들은 최근 캘리포니아 쿠퍼티노에서 열린 핫 칩스 행사에서 최초의 오픈 소스 범용 그래픽 프로세서(GPGPU)를 설계했다고 발표했습니다. 이 프로세서는 Many-Core Integrated Accelerator Of The Waterdeep라는 이름으로 MIAOW로 약칭됩니다.

프로세서 MIAOW는 AMD의 오픈 소스 사우던 아일랜드 명령어 집합 아키텍처의 저항-트랜지스터 논리 구현입니다. 연구자들은 이 장치에 대한 백서를 발표했습니다. MIAOW를 개발하는 데 12명의 비전 있는 개발자로 구성된 핵심 팀이 36개월이 걸렸습니다. 그들의 목표는 특정 영역, 주파수, 전력 또는 성능 목표를 설정하지 않고 기능적인 GPGPU를 만드는 것이었습니다.

오픈 소스 프로젝트로서, 추가 개발이 이루어지면 어떤 영리한 기업이 이 칩을 본격적으로 생산하기로 결정할 수도 있다는 생각이 합리적일 수 있습니다. 이는 해결해야 할 심각한 지적 재산권 침해 문제를 초래할 수도 있습니다. 프로젝트의 전체 범위가 AMD ISA의 축소된 버전에 의존하기 때문에, 팀은 AMD의 제한 내에서 지속적으로 이러한 프로젝트를 추진해야 하거나, FPGA 프로토타입이나 실제 실리콘에서 얼마나 잘 확립되었든 간에, 노력은 발생할 수 있는 여러 건의 소송을 기다리고 있을 수 있습니다.

위스콘신 연구 그룹을 이끄는 컴퓨터 과학자 카루 상카라링햄은 MIAOW의 창조가 무어의 법칙에 따라 프로세서 개발을 유지하기 위해 취해진 일련의 조치 중 최근의 것이라고 설명합니다.

“우리는 혁신적인 새로운 하드웨어 모듈, 새로운 유형의 프로세서, 새로운 유형의 하드웨어 가속기가 필요합니다.”라고 그는 말합니다. 오픈 소스 하드웨어는 유망한 새로운 길을 나타냅니다. “5년, 10년 후에는 기업들이 오픈 소스 하드웨어를 활용할 것이라고 예상합니다. 이는 오픈 소스 소프트웨어와 같은 방식으로 일어날 것입니다.”라고 상카라링햄은 말합니다. “예를 들어, 페이스북은 주로 PHP를 사용하여 구축되었습니다. PHP는 완전히 오픈 소스입니다. PHP가 없었다면 페이스북이 시작되었을 것이라고 상상하기 어려울 것입니다.”

AMD가 자사의 그래픽 프로세서 중 하나의 명령어 집합 아키텍처를 공개했을 때, 상카라링햄과 그의 팀은 그래픽 프로세서에 집중하기로 결정했습니다. CPU는 고성능 컴퓨팅과 대량 데이터 처리에서 그래픽 프로세서로 점점 더 대체되고 있습니다.

“GPGPU가 잘하는 것은 GPU 아키텍처를 사용하여 계산 집약적인 문제를 해결하는 것입니다.”라고 상카라링햄은 말합니다. “그들의 아키텍처는 두 가지 중요한 특성을 가지고 있습니다: 매우 높은 성능을 제공하고 매우 전력 효율적입니다.” 결과적으로 GPU는 내비게이션 시스템, 사물인터넷, 자율주행차, 딥러닝 등에서 사용될 것입니다. 위스콘신 연구자는 이러한 모든 환경에서 낮은 전력 사용으로 매우 높은 계산 속도가 필요하다고 지적했습니다.

현재 MIAOW는 실제 그래픽 출력을 생성하는 데 필요한 보조 논리를 갖추고 있지 않으며 특정 메모리나 시스템 버스에 연결하는 데 필요한 논리가 부족하므로 엄격히 학술 연구 프로젝트입니다. “내 분야에서 미칠 영향은,” 상카라링햄은 말합니다, “매우 저수준 하드웨어 구현을 연구하는 학술 연구자들이 우리의 아이디어를 채택할 것입니다.”

그룹의 작업의 또 다른 중요한 결과는 “스마트 팀들이 고급 산업 제품과 경쟁할 수 있는 의미 있는 하드웨어 부품을 구축할 수 있음을 입증했다”는 것입니다. 상카라링햄은 자신의 그룹의 연구를 산업에 존재하는 상업적 제품에 의존하지 않는 완전히 새로운 설계 개발의 디딤돌로 보고 있습니다.

MIAOW GPU는 기본적으로 상업용 GPU의 축소된 버전입니다. AMD GPU 명령어 집합의 하위 집합을 구현합니다. 현재 GPU 설계에는 GPGPU에 커널을 할당하는 호스트 CPU, 메모리 컨트롤러 및 캐시 메모리 계층이 포함됩니다. 현재 설계에서 결과 GPGPU는 단 95개의 명령어와 32개의 계산 유닛을 사용합니다. 단정밀 연산만 지원합니다. 그러나 연구팀은 현재 GPU 설계에 그래픽 파이프라인을 추가하는 과정에 있으며, 이 과정은 약 6개월이 걸릴 것으로 예상됩니다.

기술의 발전과 함께 MIAOW는 컴퓨터 하드웨어 산업의 이정표가 될 수 있습니다.