據(jù)報道，超低功耗圖形 IP 領(lǐng)導(dǎo)者 Think Silicon將在2022 年Embedded World上展示業(yè)界首款基于 RISC-V 的 GPU——NEOX? G 系列和 A 系列。該公司還將推出 NEMA?|pico-VG，這是用于 MCU 驅(qū)動的 SoC 的 NEMA?|GPU 系列的最新產(chǎn)品，它支持豐富的矢量圖形，并通過將 CPU 利用率降低高達(dá) 95% 來提高系統(tǒng)效率。
NEOX? G 系列和 A 系列——智能 GPU 架構(gòu)的新時代
NEOX?| G（圖形）和 A（深度學(xué)習(xí)加速器）系列 IP 代表了智能 GPU 架構(gòu)的新時代，可編程計算著色器在實時操作系統(tǒng) (RTOS) 上運行并由輕量級圖形和機(jī)器學(xué)習(xí)框架提供支持。通過使用相同硬件模塊的可配置編程庫，可以輕松針對圖形、機(jī)器學(xué)習(xí)、視覺/視頻處理和通用計算工作負(fù)載定制大量多線程系統(tǒng)。新產(chǎn)品作為一個 GPU 平臺，將在 32 位 SoC 中實現(xiàn)，解決無數(shù)應(yīng)用，包括下一代智能手表、增強現(xiàn)實 (AR) 眼鏡、用于監(jiān)控和娛樂的視頻，以及用于銷售點的智能顯示器/交互終端。
NEMA?|pico-VG – 適用于功率、尺寸和成本受限產(chǎn)品的高性能圖形
Think Silicon 的新型 NEMA?|pico-VG GPU 是最新添加的高性能和超低功耗圖形，適用于電池驅(qū)動、功率受限的產(chǎn)品中的顯示器。多核、矢量和 2.5D 光柵圖形 GPU 在 0.21 平方毫米的微小硅片區(qū)域內(nèi)支持 90-500MHz、70 fps 和 800x600 分辨率的時鐘頻率。在單個 IP 解決方案中結(jié)合硬件加速的矢量和光柵圖形，使開發(fā)人員可以根據(jù)所顯示的圖形內(nèi)容自由和靈活地選擇最佳渲染技術(shù)。NEMA?|pico-VG 使用智能壓縮算法來有效管理寶貴的內(nèi)存空間，與純軟件解決方案相比，CPU 使用率最多可降低 95%。RTL 硬件模塊和軟件的結(jié)合使 NEMA?|pico-VG 成為智能手表、健身/GPS 追蹤器和智能家居設(shè)備等功率、尺寸和成本受限產(chǎn)品中理想的高性能圖形子系統(tǒng)。NEMA?|pico-VG 生產(chǎn)就緒型 RTL 預(yù)計將于 2022 年第四季度開始向客戶發(fā)貨。
“推出首款基于 RISC-V 的 GPU 是圖形行業(yè)和 Think Silicon 的一個重要里程碑，”Think Silicon 的 IP 許可、銷售和營銷總監(jiān) Ulli Mueller 說。“我們的超低功耗、高性能圖形解決方案旨在激發(fā)開發(fā)人員為各種產(chǎn)品和市場創(chuàng)造卓越的用戶體驗，同時顯著降低能耗。我們期待在即將到來的嵌入式世界活動中展示我們的最新創(chuàng)新。”
在 Embedded World 上，Think Silicon 還將展出他們的 NEMA?|GUI-Builder，這是一種快速且易于學(xué)習(xí)的工具，使程序員能夠通過使用拖放通用控件減少 SoC 平臺 (MCU/MPU) 上的 GUI 開發(fā)時間和輸入元素。NEMA?|GUI-Builder 通過利用 NEMA?|GPU 系列的強大 3D 功能，自動生成具有較小內(nèi)存占用的功率和性能優(yōu)化的 C 代碼。NEMA?|GUI-Builder 包括 Think Silicon 的 NEMA?|GFX 軟件 API 及其高效壓縮技術(shù) NEMA?|TSC，它也可以與非 Think Silicon GPU 一起使用。
RISC-V能處理GPU的事務(wù)嗎?這項工作正在進(jìn)行中，可以通過創(chuàng)建一個具有自定義可編程性和可擴(kuò)展性的小型區(qū)域高效設(shè)計來實現(xiàn)這一目標(biāo)。
任何研究過GPU架構(gòu)的人都知道這是矢量處理器的SIMD構(gòu)造。它是一種超高效的并行處理器，已用于從運行模擬和出色的游戲到教導(dǎo)機(jī)器人如何獲取AI以及幫助聰明的人操縱股票市場的所有事物。它甚至在我寫這篇文章的時候檢查我的語法。
但GPU領(lǐng)域已經(jīng)成為一個私有領(lǐng)域，其內(nèi)部工作是由AMD、Intel、Nvidia等開發(fā)者的IP和秘密武器所完成的。如果有一套新的圖形指令設(shè)計為3D圖形和媒體處理呢?嗯，可能有。
新的指令正在RISC-V基本向量指令集上構(gòu)建。他們將根據(jù)核心RISC-V ISA的精神，添加對特定于圖形的新數(shù)據(jù)類型的支持，作為分層擴(kuò)展。支持向量，先驗數(shù)學(xué)，像素和紋理以及Z / Frame緩沖區(qū)操作。它可以是融合的CPU-GPU ISA。lilibrary -RISC 3D組稱它為RV64X （圖1） ，因為指令將是64位長(32位將不足以支持一個健壯的ISA)。
1.RV64X圖形處理器除了專用的紋理單元和功能塊外，還包括多個DSP。
該組織表示，他們的動機(jī)和目標(biāo)是希望創(chuàng)造一個小型、高效的設(shè)計，具有自定義的可編程性和可擴(kuò)展性。它應(yīng)該提供低成本的IP所有權(quán)和開發(fā)，而不是與商業(yè)產(chǎn)品競爭。它可以在FPGA和ASIC目標(biāo)上實現(xiàn)，并且是免費和開源的。最初的設(shè)計目標(biāo)是低功耗微控制器，將兼容Khronos Vulkan，并支持其他api (OpenGL, DirectX等)。
目標(biāo)硬件將有一個GPU功能單元和一個RISC-V核心。該組合以64位指令編碼為標(biāo)量指令的處理器的形式出現(xiàn)。關(guān)鍵在于編譯器將從帶前綴的標(biāo)量操作碼生成SIMD指令。其他功能包括可變問題、基于謂詞的SIMD后端;分支跟蹤;精確的異常;和矢量前端。設(shè)計將包括一個16位定點版本和一個32位浮點版本。前者適用于FPGA實現(xiàn)。
該團(tuán)隊說：“不需要使用RPC / IPC調(diào)用機(jī)制來將3D API調(diào)用發(fā)送到未使用的CPU內(nèi)存空間或從未使用的CPU內(nèi)存空間發(fā)送到GPU內(nèi)存空間，反之亦然，”
“融合” CPU-GPU ISA方法的優(yōu)勢在于可以在微代碼中使用標(biāo)準(zhǔn)圖形管道，并且可以支持自定義著色器。甚至可以包括光線追蹤擴(kuò)展。
該設(shè)計將采用Vblock格式（來自Libre GPU的努力）：
-
-
指令塊之前帶有寄存器標(biāo)記，這些標(biāo)記為該塊內(nèi)的標(biāo)量指令提供了額外的上下文。
-
子塊包括向量長度，旋轉(zhuǎn)，向量/寬度覆蓋和預(yù)測。
-
-
-
在矢量上下文中，它是這樣的：如果標(biāo)量操作碼使用寄存器，并且該寄存器在矢量上下文中列出，則將激活矢量模式。
-
激活會導(dǎo)致硬件級別的for循環(huán)發(fā)出多個連續(xù)的標(biāo)量運算（而不只是一個）。
-
實現(xiàn)者可以自由地以他們想要的任何方式來實現(xiàn)循環(huán)-SIMD，多問題，單執(zhí)行；幾乎任何東西。
RV32-V向量處理2到4個元素的8位，16位或32位/元素的向量操作。對于用于64位和128位固定和浮點XYZW點的常規(guī)3D圖形渲染管線，還將有專門的指令。8、16、24和32位RGBA像素; 8位，每個組件16位UVW紋素；以及燈光和材質(zhì)設(shè)置（Ia，ka，Id，kd，Is，ks等）。
屬性向量表示為4×4矩陣。該系統(tǒng)將本地支持2×2和3×3矩陣。向量支持也可能適用于使用AI和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序中常見的8位整數(shù)數(shù)據(jù)類型的數(shù)值模擬。
設(shè)計中可以包含自定義光柵化器，例如樣條線，SubDiv曲面和面片。該方法還允許包含自定義管線階段，自定義幾何/像素/幀緩沖階段，自定義細(xì)分器和自定義實例化操作。
-
指令/數(shù)據(jù)SRAM緩存（32 kB）
-
-
雙功能指令解碼器（實現(xiàn)RV32V和X的硬連線；用于自定義ISA的微編碼指令解碼器）
-
-
-
-
-
RV64X是可擴(kuò)展的架構(gòu)（圖2）。它的融合方法是新的，對于自定義數(shù)據(jù)類型使用可配置寄存器也是如此。用戶定義的基于SRAM的微代碼可用于實現(xiàn)擴(kuò)展，例如自定義光柵化器階段，光線跟蹤，機(jī)器視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)。單一設(shè)計可以應(yīng)用于獨立的圖形微控制器或具有可擴(kuò)展著色器單元的多核解決方案。
2. RV64X可以從簡單的低端設(shè)計（左）擴(kuò)展到多核解決方案（右）。
RISC-V的圖形擴(kuò)展可以解決可伸縮性和多語言問題。這可以實現(xiàn)更高級別的用例，從而帶來更多的創(chuàng)新。
RV64X規(guī)范仍在早期開發(fā)中，可能會發(fā)生變化。正在建立一個討論論壇。近期目標(biāo)是使用指令集模擬器構(gòu)建示例實現(xiàn)。這將在使用開放源代碼IP和設(shè)計為開放源代碼項目的自定義IP的FPGA實現(xiàn)上運行。
https://www.design-reuse.com/news/52143/think-silicon-risc-v-3d-gpu.html
下載鏈接：
2022年國產(chǎn)服務(wù)器CPU研究框架
2021-2022年中國人工智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)與投資報告
專用數(shù)據(jù)處理器 (DPU)技術(shù)白皮書
中國數(shù)據(jù)處理器行業(yè)概覽（2021）
DPU在數(shù)據(jù)中心和邊緣云上的應(yīng)用
英偉達(dá)DPU集數(shù)據(jù)中心于芯片
2021中國DPU行業(yè)發(fā)展白皮書
CCIX緩存一致性互聯(lián)技術(shù)概述
ARM CPU處理器資料匯總（1）
ARM CPU處理器資料匯總（2）
ARM系列處理器應(yīng)用技術(shù)完全手冊
本號資料全部上傳至知識星球，更多內(nèi)容請登錄智能計算芯知識（知識星球）星球下載全部資料。
免責(zé)申明：本號聚焦相關(guān)技術(shù)分享，內(nèi)容觀點不代表本號立場，可追溯內(nèi)容均注明來源，發(fā)布文章若存在版權(quán)等問題，請留言聯(lián)系刪除，謝謝。
電子書<服務(wù)器基礎(chǔ)知識全解(終極版)>更新完畢。
獲取方式：點擊“閱讀原文”即可查看182頁 PPT可編輯版本和PDF閱讀版本詳情。
溫馨提示：
請搜索“AI_Architect”或“掃碼”關(guān)注公眾號實時掌握深度技術(shù)分享，點擊“閱讀原文”獲取更多原創(chuàng)技術(shù)干貨。
