The importance of open-source hardware and software has been increasing. However, despite GPUs being one of the more popular accelerators across various applications, there is very little open-source GPU infrastructure in the public domain. We argue that one of the reasons for the lack of open-source infrastructure for GPUs is rooted in the complexity of their ISA and software stacks.In this work, we first propose an ISA extension to RISC-V that supports GPGPUs and graphics. The main goal of the ISA extension proposal is to minimize the ISA changes so that the corresponding changes to the open-source ecosystem are also minimal, which makes for a sustainable development ecosystem. To demonstrate the feasibility of the minimally extended RISC-V ISA, we implemented the complete software and hardware stacks of Vortex on FPGA. Vortex is a PCIe-based soft GPU that supports OpenCL and OpenGL.Vortex can be used in a variety of applications, including machine learning, graph analytics, and graphics rendering. Vortex can scale up to 32 cores on an Altera Stratix 10 FPGA, delivering a peak performance of 25.6 GFlops at 200 Mhz.


翻译:开放源码硬件和软件库的重要性在不断提高,然而,尽管GPU是各种应用中最受欢迎的加速器之一,但在公共领域,开放源码GPU基础设施很少。我们争辩说,GPU缺乏开放源码基础设施的原因之一是其ISA和软件堆藏的复杂性。在这个工作中,我们首先提议将ISA扩展至支持GPPPPP和图形的RISC-V的RISC-V软GPU。ISA扩展提案的主要目标是尽量减少ISA的变化,使对开放源码生态系统的相应变化最小化,从而形成可持续发展生态系统。为了证明最低扩展的RISC-V ISA的可行性,我们在FGA上安装了完整的Vortex软件和硬件堆。Vortex是一个基于PCIE的软GPU,支持OpenCL和OpenGL.Vortex可以用于多种应用,包括机器学习、图表分析以及图形显示Mortex最高值的200GFA,在SRA6最高值上可以向22GFPS。

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