Первый в мире графический процессор с открытым исходным кодом, MIAOW

MIAOW, первый в мире графический процессор с открытым исходным кодом теперь доступен пользователям

Исследователи из Группы вертикальных исследований Университета Висконсин-Мэдисон недавно объявили на мероприятии Hot Chips в Купертино, Калифорния, что они разработали первый в мире графический процессор общего назначения с открытым исходным кодом (GPGPU). Он называется Многоядерный интегрированный ускоритель Уотердипа, сокращенно MIAOW.

Процессор MIAOW является реализацией логики резистор-транзистор на основе архитектуры набора команд открытого исходного кода Southern Islands от AMD. Исследователи опубликовали белую книгу о устройстве. Команде из 12 визионеров потребовалось 36 месяцев, чтобы разработать MIAOW. Их цель заключалась в том, чтобы создать функциональный GPGPU, не устанавливая никаких конкретных целей по площади, частоте, мощности или производительности.

Может показаться разумным думать, что как проект с открытым исходным кодом, после дальнейшей разработки, какая-то умная компания может решить запустить чип в массовое производство. Это также может привести к серьезным проблемам с нарушением интеллектуальной собственности, которые придется решать. Поскольку полный объем проекта зависит от сокращенной версии архитектуры набора команд AMD для своих собственных графических процессоров, команде придется либо работать в рамках ограничений AMD, чтобы постоянно продвигать такой проект, либо усилия, независимо от того, насколько хорошо они зарекомендовали себя в прототипировании на FPGA или реальном кремнии, могут стать причиной множества судебных исков.

Компьютерный ученый Кару Санкараллингам, возглавляющий исследовательскую группу Висконсина, объясняет, что создание MIAOW является последним шагом в серии действий, предпринятых для того, чтобы развитие процессоров соответствовало закону Мура.

«Нам нужны инновационные новые аппаратные модули, новые типы процессоров, новые типы аппаратных ускорителей и так далее», — говорит он. Открытое аппаратное обеспечение представляет собой многообещающую новую возможность. «Я представляю, что через пять, десять лет компании будут использовать открытое аппаратное обеспечение, так же как это произошло с открытым программным обеспечением», — говорит Санкараллингам. «Например, Facebook был в основном построен с использованием PHP. PHP полностью с открытым исходным кодом. Было бы трудно представить, что Facebook смог бы стартовать, если бы PHP не существовал».

Когда AMD сделала архитектуру набора команд одного из своих графических процессоров доступной, Санкараллингам и его команда решили сосредоточиться на графическом процессоре. Центральные процессоры все чаще заменяются графическими процессорами для решения задач высокопроизводительных вычислений и обработки больших данных.

«На чем GPGPU хороши, так это в использовании архитектуры GPU для решения задач с высокой вычислительной нагрузкой», — говорит Санкараллингам. «Их архитектуры имеют два важных свойства: они обеспечивают очень высокую производительность и очень эффективны по потреблению энергии». В результате графические процессоры будут использоваться, например, в навигационных системах, Интернете вещей, беспилотных автомобилях и глубоком обучении. Исследователь из Висконсина отметил, что существует огромная потребность в очень высокой скорости вычислений при низком потреблении энергии во всех этих областях.

В настоящее время MIAOW является строго академическим исследовательским проектом, так как он не обладает вспомогательной логикой, необходимой для создания реального графического вывода, и не имеет логики, необходимой для подключения к конкретной памяти или системной шине. «Одно из влияний, которое он окажет в моей области», — говорит Санкараллингам, — «это то, что академические исследователи, которые имеют очень низкоуровневую аппаратную реализацию в своих исследованиях, будут принимать наши идеи».

Работа группы также является значительным результатом, так как она «показала, что умные команды могут создавать значимые аппаратные компоненты, которые могут конкурировать с высококачественными промышленными продуктами». Санкараллингам считает, что исследование его группы является ступенькой к разработке совершенно новых дизайнов, которые не зависят от каких-либо коммерческих продуктов, существующих в отрасли.

Графический процессор MIAOW по сути является упрощенной версией коммерческих графических процессоров. Он реализует подмножество набора команд графических процессоров AMD. Текущий дизайн GPU включает в себя основной ЦП, который назначает ядро GPGPU, контроллер памяти и иерархию кэшированной памяти. В результате GPGPU в текущем дизайне использует всего 95 инструкций и 32 вычислительных блока. Он поддерживает только операции с одинарной точностью. Но, как сообщается, исследовательская команда находится в процессе добавления графического конвейера к текущему дизайну GPU, процесс, который, как ожидается, займет около шести месяцев.

С развитием технологий MIAOW может стать важной вехой в индустрии компьютерного оборудования.