gpu图像处理代码 OR1200和RISC-V的影响力不可同日而语

作者（公共帐户）：魏瑞弟兄

我最后一次看到开源GPU的发布是在五年前，当时威斯康星大学麦迪逊分校宣布了世界上第一个开源GPGPU-“ MIAOW”，当时引起了业界的广泛关注时间。五年过去了。是的，这个开源GPU项目并没有在芯片界引起太多的轰动。最近，基于RISC-V的RV64X开源GPU项目再次引起了人们的关注，那么这次赢得开源GPU的机会是什么？

如果您说MIAOW是要教人们如何钓鱼，并直接发布可以运行GPU的原型，则用户或研究人员只能在是否使用它之间进行选择。在RISC-V出现之前，此方法实际上有点像OR1200。这是一个开放源代码集。开源代码似乎很吸引人，但是应用程序的限制非常大，即“鞋子很好，但可能不适合脚”； “脚踩脚并合脚”在现有框架下进行代码更改不是一件令人愉快且有效的事情。因此，OR1200和RISC-V的影响是完全不同的（许多小伙伴可能从未听说过OR120 0）;

然后，这次RV64X的想法完全不同。这不是开源代码集，而是图像处理指令的开源集。这些指令集可以有效地用于3D图像和媒体处理，这也是一种融合。 CPU和GPU的指令集，因此定义为RV64X;

那么这些指令集的特征是什么？总结起来，有两个要点：

一个：用于图像处理的数据寄存器结构

二：用于图像处理指令；

这两点有点DSA含义；专门用于图像处理的架构，CPU和DSA的组合；

我们来谈谈图像处理的数据寄存器，它不同于CPU的通用32/64位寄存器。 RV64X定义了一个136位的寄存器集，其中包括128位（数据）+ 8位（数据类型）。数据类型包括像素，点和向量。 ，Matrix和其他不同的数据类型，最多有256种数据类型，充分考虑了未来的扩展要求；

128位数据包括：它也可以分为8/16/24/32定点和浮点； 8/16/32位向量运算； 2X2; 3X3; 4X4矩阵运算；这些寄存器可以像通用随机读写寄存器一样，也可以像POP / PUSH一样操作；

第二点：RV64X定义了一组用于图像处理的扩展指令。这些说明包括以下类别：

1：向量和矩阵处理（包括向量矩阵运算/矩阵乘法和加法/点乘/交叉乘法/求逆/行列式/插值等），

2：数学函数处理（包括sin / cos / tan / exp / pow / log / rcp / rsp / sqrt / cordic等）

3：像素处理（z值检测，光栅操作等）

4：2D / 3D图像纹理处理，映射，绘图等；

5：帧缓冲区处理（同步，压缩，解压缩，位块转换，图像处理转换等）

6：可选指令类型（可以通过微码实现）

对于程序员来说，这些指令看起来像是一块带有64位长指令的硬件，这些指令被编码为标量指令。编程模型是一个显而易见的SIMD，即编译器从带前缀的标量操作码生成SIMD。所以目前，编译器的工作量并不小。当然，它将与Vulkan兼容，并且将来会支持其他API（OpenGL，DirectX和其他API）。这些也是其生态学的一部分，这也是很多工作；

除了有关这些寄存器结构和指令类型的说明之外，该团队还提出了一种实现架构；

如果用户的单个性能很低，它也可以支持可扩展性，类似于多核，无论如何，NVIDIA的GPU也是无数SM流处理器的扩展； GPU很好；与着色器的应用类似，它本身与数据无关，因为可以推广“核”策略以实现高性能的计算能力。同时，RV64X还为计算机视觉，机器学习，图像渲染，光线跟踪和其他应用提供了新的思路。如果可以实现这些想法如果您考虑一下，可以通过RV64X实现用户定义的GPU，尤其是可以根据说明进行定制。考虑需求时，根据需求设计用户自己的GPU会很有吸引力；

因此，RV64X的想法仍然很明确。开源说明优先。这仅仅是开始。如何定义这些指令以及如何将这些指令转换为可运行的GPU仍有很长的路要走。我们走吧;对于一个未出生的“孩子”，RV64X正如发起小组所说，本身并不与NVIDIA / AMD等这些商业巨头竞争。它提供了一种可编程的，小巧美观的，低成本的功耗，高能效的开源IP，更加实用，

Huirui兄弟认为，这种GPU实际上更适合物联网等计算应用程序。可以在MCU中使用。当前，可能不考虑服务器GPU应用程序。例如，在相机内部，例如GPU和IPC SOC。机器学习应用程序；

缺点是它们仍处于早期阶段，例如上述“未出生的孩子”，指令集的完善，编译器设计的优化和迭代，各个主要制造商或后续厂商的后续努力。两者都是非常重要的因素。我们必须知道，基于RISC-V应用程序的处理器已进入10亿数量级，而RV64X是否可以复制RISC-V的魔力，有两个关键因素；

1：行业参与：RISC-V从MCU到MPU甚至是更高性能的处理器，一路走来，依靠许多行业的支持，包括许多初创公司，许多大型制造商，学术机构和研究机构设立So;

2：价值回报； RISC-V为参与该行业的各种初创公司/制造商/研究机构提供丰厚的回报，包括但不限于节省的IP许可费用，并且可以自定义其灵活的结构，论文或创业机会； RISC-V为CPU行业带来了新的活力；

有了这些从业者的参与，并实现了投入－产出－投入的良性循环，RISC-V如今可以蓬勃发展； RV64X必须在GPU领域发光，而不是在锅中闪烁，并依靠输入和输出的正周期；但是RV64X开源指令，第一步已经在正确的路径上；

简而言之：开源之火可以引发草原之火

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