FuryGpu – Bộ xử lý đồ họa PCIe FPGA tùy biến

FuryGpu: GPU được thiết kế hoàn toàn tùy biến từ đầu cho máy tính hiện đại

• FuryGpu là một GPU phần cứng thực thụ được triển khai trên FPGA Xilinx Zynq UltraScale+.
• Được xây dựng trên PCB tùy biến và kết nối với máy tính chủ qua PCIe.
• Hỗ trợ các tính năng phần cứng tương đương card đồ họa cao cấp vào giữa thập niên 1990, đồng thời có đầy đủ ngăn xếp trình điều khiển phần mềm Windows hiện đại.
• Có thể dựng hình các trò chơi thực tế của thời đó với tốc độ khung hình vượt thời gian thực.
• Blog và thông tin chi tiết sẽ sớm được công bố.

Ý kiến của GN⁺

• FuryGpu là một GPU dựa trên FPGA, có tiềm năng chạy game cổ điển với hiệu năng cao trên máy tính hiện đại. Điều này có thể thu hút sự quan tâm lớn từ cộng đồng retro gaming.
• GPU dựa trên FPGA có thể hữu ích trong các lĩnh vực nghiên cứu và phát triển cần giải pháp phần cứng tùy biến, đồng thời cung cấp khả năng xử lý tối ưu cho các ứng dụng cụ thể.
• Hiện trên thị trường đã có nhiều GPU để đáp ứng các nhu cầu xử lý đồ họa khác nhau, nhưng GPU dùng FPGA được kỳ vọng sẽ phát huy trong các mục đích chuyên biệt hoặc môi trường giáo dục.
• Khi áp dụng công nghệ này, cần cân nhắc độ phức tạp trong lập trình FPGA và chi phí, vì việc phát triển phần cứng tùy biến có thể tốn nhiều thời gian và nguồn lực.
• FuryGpu thực sự sẽ thể hiện hiệu năng ra sao, cũng như việc hỗ trợ game hiện đại hay áp dụng cho các tác vụ đồ họa cao cấp khác như thế nào, vẫn còn là điều chưa rõ.

[GN⁺]

Ý kiến Hacker News

• Giới thiệu dự án và kế hoạch mã nguồn mở

  • Tôi đã công khai dự án, nhưng muốn chờ đến khi có thêm nội dung được đăng trên trang.
  • Tôi dự định phát hành mã nguồn mở cho sơ đồ/layout PCB, HDL, driver Windows WDDM, driver runtime API, và bản port Quake sử dụng API, nhưng cần giải quyết các vấn đề pháp lý và quyết định giấy phép.
  • Commit đầu tiên được bắt đầu vào ngày 22 tháng 8 năm 2021 và tôi đã làm việc hơn 2 năm rưỡi.
  • Có các video cho thấy quá trình thực hiện trong playlist FuryGpu trên YouTube.
  • Tôi đang chuẩn bị một bài viết blog về giao diện PCIe, dự kiến giải thích theo nhiều phần từ sơ đồ PCB, thiết kế FPGA cho đến driver Windows.

• Ảnh hưởng của loạt máy tính breadboard của Ben Eater

  • Loạt máy tính breadboard của Ben Eater đã có ảnh hưởng rất lớn đến lĩnh vực điện tử hobby.
  • Tôi đã được truyền cảm hứng để thiết kế một CPU “retro” của riêng mình.
  • Tôi muốn một thứ có thể dễ dàng kết nối như 6502, nhưng có thêm một chút chức năng hơn nữa (thêm thanh ghi, phép chia phần cứng, v.v.).
  • Tuy nhiên, mọi thứ thường quay lại với việc dùng MCU, rồi lại vấp phải bài toán tạo đồ họa.

• Tính chất hobby của dự án và việc toàn bộ stack hoạt động

  • Dự án bắt đầu như một thú vui cá nhân, và tôi dự định sẽ viết thêm về cách xây dựng nó.
  • Toàn bộ stack đều hoạt động, bao gồm driver Windows triển khai API đồ họa tùy chỉnh và Quake chạy trên đó.
  • Không có hỗ trợ DX/GL, nhưng có thể hiểu được lý do chọn hướng API tùy chỉnh.
  • Tôi tò mò liệu thiết kế này có được phát hành mã nguồn mở hay không.

• Nhu cầu về GPU định dạng M.2

  • Cần một lựa chọn GPU nhỏ gọn và độc lập.
  • Tôi muốn một GPU M.2 rời có hiệu năng ở mức Intel UHD Graphics, AMD Radeon hoặc Qualcomm Adreno.
  • Tôi có ý tưởng về các sản phẩm nhúng nhỏ cần nhiều compute và networking nhưng ít khả năng đồ họa.
  • NXP Layerscape LX2160A là lựa chọn hoàn hảo nhưng không dùng được vì không có GPU tích hợp.

• Sự thiếu vắng GPU phần cứng mở và giấy phép

  • Hầu như không có GPU phần cứng mở.
  • Chưa thấy thông tin về giấy phép của dự án này, nhưng nó có thể trở thành GPU phần cứng mở đầu tiên và là điểm khởi đầu cho nhiều dự án khác.

• Phát triển GPU thiên về 2D và cân nhắc dùng FPGA

  • Tôi đang phát triển một GPU thiên về 2D cho vi điều khiển.
  • Nó được dùng để render lên màn hình lớn từ các máy dùng SPI.
  • Khi nhìn vào giới hạn của pipeline bộ xử lý, tôi nghĩ FPGA có thể nhanh hơn.
  • Tôi đang mua một FPGA hiệu năng thấp để học và định chuyển microgpu dựa trên ESP32 sang phiên bản FPGA.
  • Tôi không chắc mình có thể đạt tới mức này vì hạn chế thời gian và con cái, nhưng tôi muốn chạm tới ít nhất một phần của trình độ đó.

• Dự án Vortex và tương lai của thiết kế GPU

  • Tôi đang theo dõi dự án Vortex của Georgia Tech.
  • Đây là một máy tính cực kỳ song song dựa trên RISC-V với các phần mở rộng để xử lý tác vụ GPU tốt hơn, thay vì lặp lại quá khứ của phần cứng chức năng cố định.
  • Các bo mạch chạy được có giá vài nghìn đô la nên không thân thiện lắm với dân hobby, nhưng vẫn dễ tiếp cận hơn so với kiểu phát triển đóng và độc quyền.
  • Phiên bản 2.0 đã được phát hành vài tháng trước.

• Mong muốn xem ảnh thiết bị vật lý và sự nhầm lẫn về mô-đun FPGA

  • Tôi muốn xem ảnh của thiết bị vật lý.
  • Tôi đang hơi bối rối về mô-đun FPGA được sử dụng.
  • Blog có nhắc đến Xylinx Kria SoMs, nhưng khi xem theo thông số của mô-đun đó thì lại thấy có cả ARM SoC bên trong.
  • Tôi không quen với thế giới FPGA nên có thể đang bỏ sót điều gì đó.

• Kỳ vọng vào việc triển khai giao diện PCIe

  • Tôi mong chờ các chi tiết về cách tác giả triển khai giao diện PCIe.
  • Dù có lẽ tôi sẽ không bao giờ làm loại công việc phần cứng tinh vi đến mức đó, nhưng việc nhìn vào bên trong PCIe vẫn rất đáng giá để có nhận thức văn hóa chung.

• Tiềm năng phát triển thành dự án phần cứng mã nguồn mở

  • Dự án này rất tuyệt và tôi hy vọng nó sẽ trở thành một dự án phần cứng mã nguồn mở.