上一次看到開源GPU的發(fā)布，還是5年前，威斯康辛-麥迪遜大學的宣布了世界上第一款開源的GPGPU——“MIAOW”，當時引起業(yè)界很多矚目的眼光，5年過去了，這個開源GPU項目在芯片江湖里面沒有引起太多的波瀾；最近，基于RISC-V的RV64X 開源GPU項目又一次引起了人們的眼球，那么這次開源GPU勝算幾何？

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????? 如果說，MIAOW是授人以魚，直接把一個可以運行GPU原型發(fā)布出來，使用者或者研究者只能選擇用還是不用的二選一。這種方式，其實有點像RISC-V出現(xiàn)之前的OR1200，是開源一套代碼，代碼開源看似非常有吸引力，但是應用限制很大，就是“鞋子雖好，不一定合腳”；”削足適履“在已有框架下的代碼改動就不是一件愉快和高效的事。因此OR1200和RISC-V的影響力不可同日而語（好多小伙伴可能根本就沒有聽說過OR1200）；

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???? 那么，這次RV64X的思路就完全不同，這不是開源一套代碼，而是制定開源了一套圖像處理的指令集，這些指令集可以高效用于3D圖像和媒體處理，也是一個融合了CPU和GPU的指令集，因此被定義為RV64X；

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???? 那么這些指令集都有什么特點？總結(jié)一下，簡單來說就是兩點：

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??? 一：用于圖像處理的數(shù)據(jù)寄存器結(jié)構(gòu)

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??? 二：用于圖像處理指令；

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???? 這兩點有點DSA的意思；專用于圖像處理的架構(gòu)，CPU和DSA的結(jié)合；

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???? 先說圖像處理的數(shù)據(jù)寄存器，和CPU的通用寄存器32/64bit不同，RV64X定義了136bit的寄存器集合，其中包括128bit（數(shù)據(jù)）+8bit（數(shù)據(jù)類型）；數(shù)據(jù)類型包括像素，點，向量，矩陣等不同數(shù)據(jù)類型，并且最多有256種數(shù)據(jù)類型，充分考慮了以后的擴展需求；

???? 這128bit的數(shù)據(jù)包括：也可以拆分成8/16/24/32的定點和浮點；8/16/32bit的向量運算；2X2；3X3；4X4的矩陣運算；這些寄存器可以像通用寄存器一樣隨機讀寫，也可以像通過POP/PUSH來操作；

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第二點：RV64X定義了一套圖像處理的擴展指令，這些指令包括以下幾類：

1：向量和矩陣處理（包括向量矩陣操作/矩陣乘加/點乘/叉乘/求逆/行列式/插值等），

2：數(shù)學函數(shù)處理(包括sin/cos/tan/exp/pow/log/rcp/rsp/sqrt/cordic等)

3：像素處理（z值檢測，光柵操作等）

4：2D/3D圖像紋理處理，貼圖，繪圖等；

5：幀緩沖區(qū)處理（同步，壓縮，解壓縮，位塊轉(zhuǎn)換，圖像處理變換等）

6：可選的指令類型（可以通過微碼實現(xiàn)）

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?????? 這些指令對于程序員來說，它看起來就像一個帶有64位長指令的硬件，這些指令被編碼為標量指令。編程模型是一個明顯的SIMD，即編譯器從帶前綴的標量操作碼生成SIMD。因此目前來看，編譯器的工作量也不小；當然，它將與Vulkan兼容，并后續(xù)支持其他api（OpenGL、DirectX和其他api）。這些也是其生態(tài)的一部分，這個也是很大的工作量；

? ? ? 除了指令這些寄存器結(jié)構(gòu)和指令類型，這個團隊還給出了一種實現(xiàn)架構(gòu)；

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???? 如果用戶單個性能偏低的話，還可以支持可擴展，類似多核，反正NVIDIA的GPU也是無數(shù)個SM流處理器的擴展；? GPU就是這點好；類似于著色器這種應用，本身是數(shù)據(jù)不相關(guān)的，因為可以發(fā)揚“核”海戰(zhàn)術(shù)來實現(xiàn)高性能的算力，同時，RV64X也為計算機視覺，機器學習，圖像渲染，光線追蹤等應用提供了新的思路；如果這些設(shè)想能夠?qū)崿F(xiàn)的話，通過RV64X可以實現(xiàn)用戶自定義的GPU，特別是可以根據(jù)指令來裁剪；根據(jù)需求設(shè)計用戶自己的GPU，想想還是挺有吸引力的；

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??????? 因此說，RV64X這個思路還是很清晰的，開源指令先行，這只是開了個頭，這些指令如何具體定義，怎么把這些指令變成成一個可以運行的GPU還是要有很長的路要走的；對于一個還未出生的“孩子”，RV64X，就像發(fā)起團隊所講的，其本身并不是和NVIDIA/AMD等這些商業(yè)巨頭競爭，其在于能夠提供一個可編程，小而美，低功耗，高能效的開源IP更為實際，?????

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??????? 歪睿老哥認為，這種GPU其實更適合支持物聯(lián)網(wǎng)等計算的場合，可以應用于MCU，目前可以不考慮服務器GPU的應用；比如：于攝像頭內(nèi)部，例如IPC SOC內(nèi)部的GPU和機器學習應用；

?????? 不足的是，目前這些都還是初級階段，就像上文所說“未出生的孩子”，指令集的細化，編譯器設(shè)計優(yōu)化迭代，各個大廠或其他機構(gòu)跟進的力度等都是非常重要的因素；要知道基于RISC-V應用的處理器已經(jīng)進入10億的量級了，而RV64X是否能夠復制RISC-V的魔力，有兩個關(guān)鍵因素；

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??? 1：業(yè)界參與：RISC-V從MCU開始，到MPU甚至更高性能處理器，一路走來，依賴很多業(yè)界的支持，這包括很多創(chuàng)業(yè)公司也有很多大廠，有學術(shù)機構(gòu)和科研院所；

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???? 2：價值回報；RISC-V給業(yè)界參與的各個創(chuàng)業(yè)公司/大廠/研究機構(gòu)都提供豐厚的回報，包括且不限于節(jié)省的IP授權(quán)費用，可定制自有靈活架構(gòu)，論文或者創(chuàng)業(yè)機會；正是RISC-V給CPU這個行業(yè)帶來了新鮮的活力；

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??? 這么從業(yè)者的共襄盛舉，實現(xiàn)了投入-產(chǎn)出-投入的正循環(huán)，才能有RISC-V蓬勃發(fā)展的今天；RV64X要在GPU這個領(lǐng)域大放異彩，而不是曇花一現(xiàn)，依賴于投入和產(chǎn)出的正循環(huán)；不過RV64X開源指令，這第一步就已經(jīng)走在正確的道路上了；

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