У «открытого» микропроцессора появится полноценное видеоядро: новый шаг к по-настоящему безопасным и доступным чипам

Проект называется RV64X и подразумевает разработку полноценного модульного графического ускорителя (GPU) с поддержкой всех современных технологий. Поскольку изначально в микроархитектуре RISC-V нет специфических инструкций для обработки трехмерной графики, инженерам придется их создать. И, естественно, результат будет также полностью открыт для использования и модернизации всеми желающими.

Лицензия BSD, по которой распространяются исходные коды RISC-V, позволяет на основе оригинальной разработки создавать «закрытые» проекты. Но разработчики RV64X хотят сделать доступное всем решение, которое расширит функционал набирающей популярность «открытой» архитектуры. Более того, именно следование идеологии open-source уже обеспечило проекту поддержку ряда именитых компаний.

Иными словами, RV64X нельзя назвать очередной поделкой кучки «красноглазиков». За результатами работы команды пристально следят, консультируют и помогают в решении некоторых проблем крупные игроки рынка: например, Imagination Technologies (разработчик серии видеоядер PowerVR). Да и сами энтузиасты не последние люди в отрасли: Атиф Зафар (Atif Zafar), глава компании Pixilica, Грант Дженнингс (Grant Jennings) из GOWIN Semiconductor, а также Тед Марена (Ted Marena), работающий в CHIPS Alliance и Western Digital.

Несмотря на свое название, графический ускоритель поначалу будет 32-битным, в его основу ляжет стандартное ядро RV32I. К базовому набору инструкций RISC-V версии 2.1 прибавятся уже существующие расширения, а также созданные с нуля команды. Последние будут включать в себя расширенные инструкции для обработки векторных вычислений, которых пока в RISC-V не хватает. Кроме того, увеличится набор поддерживаемых типов данных и регистры для них.

Промежуточной целью проекта станет создание спецификации на чип, в котором реализовано центральное вычислительное ядро RV32I и графический ускоритель RV32X. По ней уже можно будет создавать реальные микросхемы, как референсного (неизменного) дизайна, так и модифицированные. Если все удастся, такую архитектуру легко масштабировать под 64-битные вычисления, благо сама структура RISC-V позволяет легко это сделать. Наконец, по задумке создателей, новое решение будет легко масштабируемым в многоядерные системы, где отдельный блок RV64X сыграет роль не единичного GPU, а модуля в мощной видеоподсистеме.

Согласно официальной странице проекта на сайте Pixilica, планируется реализация всех современных технологий компьютерной графики: трассировки лучей (ray tracing), блоков растеризации с возможностью адаптации под конкретную задачу и поддержка алгоритмов машинного обучения. Когда ждать первых результатов, сказать трудно, создатели RV64X не называют никаких дат. И это понятно: разработка подобных проектов — дело нескольких лет.

Одно можно сказать точно: о конкуренции с решениями AMD, Nvidia или любых других игроков рынка речи даже не идет. Задача проекта заключается в создании открытого и доступного решения для энтузиастов, студентов и мелкосерийных производителей, а также для использования в недорогих и эффективных контроллерах и микропроцессорах. Потенциально через несколько лет RV64X сможет эволюционировать в нечто большее, особенно при поддержке крупных игроков рынка. Но до этого, как говорится, нужно еще дожить.

Микропроцессорная архитектура RISC-V родилась в результате совместных усилий сотрудников Калифорнийского университета в Беркли и большой команды добровольцев со всего мира. Первую спецификацию опубликовали в 2010 году, и в ней было сразу несколько готовых дизайнов микросхем для основных сфер применения.

С тех пор архитектуру взяли на вооружение многие производители контроллеров, и с каждым годом выпускается все больше таких чипов. В RISC-V используется набор коротких команд (RISC), строго разделенных на две подгруппы: для работы с памятью и с вычислениями. От других RISC-микроархитектур она отличается полной открытостью базовой спецификации вместе с основными расширениями.

Такой подход позволяет не только снизить стоимость разработки микросхем и готовых изделий на их основе. Он в теории гарантирует более высокий уровень безопасности процессора. Если каждый может проанализировать исходный код, то и занимающихся поиском уязвимостей и слабых мест глаз потенциально существует больше. В любом случае истории, подобные скандалу с обнаружением брешей Spectre и Meltdown в процессорах Intel и других производителей, с RISC-V практически невозможны. Напомним, в 2017 году специалисты по кибербезопасности обнаружили, что из-за недокументированных особенностей чипов Intel и AMD возможно осуществить неотслеживаемую атаку и заполучить обрабатываемые процессором данные пользователя — вне зависимости от степени их защищенности.