Представлен проект Libre-SOC совсем недавно достигли стадии производства первого тестового образца гибридной SoC CPU / GPU с открытым исходным кодом на основе OpenPOWER в стиле CDC 6600, в котором инструкции CPU, VPU и GPU не разделены и предлагаются в одном ISA для уменьшения размера и сложности чипа.
Это первый полностью независимый ASIC Power ISA за пределами IBM. который станет кремнием через 12 лет, поскольку в марте компания ellMicrowatt перешла на Skywater 130 нм; однако он также разработан IBM как исключительно хорошо продуманный эталонный дизайн, который Libre-SOC использовала для проверки.
В рамках проекта изначально разрабатывался под названием Libre RISC-V, но он был переименован в Libre-SOC после решения о замене RISC-V на OpenPOWER 3.0 Instruction Set Architecture (ISA).
Развитие Libre-SOC финансировался фондом NLnet Foundation, который выделил 400 тысяч евро. создать полностью открытую микросхему cВ рамках программы по созданию проверяемых и надежных фундаментальных технических решений. Чип имеет размер 5.5 × 5.9 мм и включает 130 XNUMX логических вентилей.
EПроект направлен на создание полной, полностью открытой и бесплатной системы на чипе. (SoC), который можно использовать в одноплатных компьютерах, нетбуках и различных портативных устройствах. В дополнение к специфическим для ЦП инструкциям и регистрам общего назначения Libre-SOC предоставляет в одном функциональном блоке процессора возможности для выполнения векторных операций и специализированных вычислений, присущих VPU и GPU.
Чип использует архитектуру набора команд OpenPOWER., расширение Simple-V с инструкциями для параллельной векторизации и обработки данных, а также специализированными инструкциями для преобразования в ARGB и выполнения типичных трехмерных операций.
«Мы разработали эту ASIC на основе архитектуры Power благодаря ее высокому уровню развития суперкомпьютеров, а также многолетнему опыту работы и стабильности, которые IBM и другие члены OpenPOWER Foundation поддерживали», - сказал он. Люк Кеннет Кассон Лейтон , Ведущий разработчик и координатор проектов Libre-SOC. «На этой прочной основе мы можем построить надежный и эффективный гибридный 3D CPU-VPU-GPU, и наша следующая тестовая ASIC будет включать векторные расширения в стиле Draft Cray, SVP64».
Инструкции графического процессора ориентированы на использование с Vulkan Graphics API. и VPU для ускорения преобразования YUV-RGB и декодирования форматов MPEG1 / 2, MPEG4 ASP (xvid), H.264, H.265, VP8, VP9, AV1, MP3, AC3, Vorbis и Opus.
Кроме того разрабатывается бесплатный драйвер Mesa, который использует возможности Libre-SOC предоставить аппаратно-ускоренную программную реализацию графического API Vulkan. Например, шейдеры Vulkan могут быть JIT-переведены для выполнения с использованием специализированных инструкций, доступных в Libre-SOC.
В следующем тестовом прототипе планируют реализовать расширение SVP64. (Векторизация переменной длины), которая позволяет использовать Libre-SOC в качестве векторного процессора (помимо 32 регистров общего назначения по 64 бита будет предоставлено 128 регистров для векторных вычислений). Первый прототип включает только одно ядро, работающее на частоте 300 МГц, но в течение двух лет планируется выпустить 4-ядерную версию, затем 8-ядерную и, в перспективе, 64-ядерную версию.
Первая партия микросхем будет произведена на TSMC по 180-нм техпроцессу.. Все разработки проекта распространяются под бесплатными лицензиями, включая файлы в формате GDS-II с описанием полной топологии чипа, достаточной для запуска собственного производства. Libre-SOC будет первым полностью независимым чипом, не основанным на IBM Power.
При разработке использовался язык описания оборудования nMigen (HDL на основе Python, без использования VHDL и Verilog), стандартная библиотека ячеек FlexLib из проекта Chips4Makers и бесплатный набор инструментов VLSI Coriolis2 для преобразования из HDL в GDS-II.
В конце концов для тех, кто хочет узнать об этом больше, вы можете проверить детали проекта на их официальном сайте или для тех, кто интересуется исходным кодом, могут обратиться к этому по ссылке ниже.
источник: https://openpowerfoundation.org