الملخص:
في أجهزة الكمبيوتر الشخصية الحديثة، عادةً ما يُنظر إلى بطاقة الرسومات على أنها محرك حاسوبي ضخم يتكون من آلاف معالجات التدفق المخصصة لتقديم رسومات عالية التوازي وحسابات الذكاء الاصطناعي. ومع ذلك، وفقًا لأحدث التحليل المتعمق الذي أجراه مجتمع تطوير الأجهزة والموظفين الفنيين الأساسيين، هناك في الواقع العشرات من نوى معالج RISC-V استنادًا إلى بنية مجموعة التعليمات المفتوحة المخفية داخل وحدات معالجة الرسومات NVIDIA الحديثة.
تلعب هذه النوى منخفضة الطاقة دورًا بالغ الأهمية باعتبارها "وحدة معالجة مركزية صغيرة" داخل شريحة بطاقة الرسومات، وقد تولت بالكامل إدارة برامج تشغيل بطاقة الرسومات وجدولة الأجهزة التي كانت تتطلب في الأصل وحدة المعالجة المركزية للنظام الرئيسية.
منذ أن قدمت NVIDIA تدريجيًا بنية RISC-V مفتوحة المصدر من بنية Turing وبنية Ampere، تم دمج هذه النوى خفيفة الوزن، والتي تسمى GSP (معالج نظام الرسومات) والعديد من وحدات الإدارة الأساسية، سرًا في جميع أنحاء الشريحة. يوجد داخل بطاقة رسومات محطة العمل NVIDIA GeForce أو RTX النموذجية العشرات من النوى المساعدة المتخصصة RISC-V، المسؤولة عن سلسلة من مهام النظام الثقيلة والحساسة ذات المستوى المنخفض والتي تتراوح بين إدارة وحدة التحكم في الذاكرة ومراقبة الطاقة ودرجة الحرارة وحسابات التشفير الآمنة لعرض التحكم في خط أنابيب الإخراج.
التغيير الأكثر أهمية هو إعادة بناء Nvidia لبنية البرامج الثابتة GSP. في تصميمات بطاقات الرسومات المبكرة، تم إكمال معظم أعمال جدولة الأجهزة وترجمة تعليمات برنامج التشغيل بواسطة وحدة المعالجة المركزية للنظام الموجودة على اللوحة الأم. لم يشغل هذا موارد الحوسبة لوحدة المعالجة المركزية الرئيسية فحسب، بل أدى أيضًا إلى حدوث تأخيرات غير ضرورية في النظام. في الوقت الحاضر، قامت NVIDIA بترحيل معظم منطق تنفيذ برنامج التشغيل إلى وحدة التحكم RISC-V المتخصصة (أي GSP) داخل شريحة بطاقة الرسومات، مما يكمل الجدولة في الوقت الحقيقي وإدارة التعليمات مباشرة داخل بطاقة الرسومات، ويحرر تمامًا حمل وحدة المعالجة المركزية للمضيف ويقلل بشكل كبير من زمن استجابة عرض الرسومات.
بالإضافة إلى تحسين أداء برنامج التشغيل، يؤدي إدخال عدد كبير من نوى RISC-V أيضًا إلى تحسين الأمان ووحدات الأجهزة الخاصة ببطاقة الرسومات بشكل كبير. تعمل هذه النوى خفيفة الوزن على تشغيل برامج ثابتة للنظام مغلقة ومشفرة للغاية، مما يؤدي إلى إنشاء جذر ثقة مستقل للأجهزة (جذر الثقة) لبطاقة الرسومات، مما يمنع بشكل فعال المخاطر الأمنية الناجمة عن استخدام برامج التشغيل الضارة للتطفل على القنوات الأساسية لبطاقة الرسومات. في الوقت نفسه، من خلال بنية RISC-V القياسية، يمكن لفريق البحث والتطوير في NVIDIA تحديث الكود الصغير الداخلي والوحدات الوظيفية الأساسية بشكل متكرر بسرعة دون إعادة بناء المنطق العام للرقاقة بشكل كامل.
يوضح تطور المنطق الداخلي لوحدات معالجة الرسومات NVIDIA بشكل كامل أن بطاقات الرسومات الحديثة لم تعد مجرد معالجات حوسبة متوازية، ولكنها نظام معقد على الرقائق (SoCs) متكامل بشكل كبير مع وحدات معالجة مخصصة متعددة. هذا التصميم الأساسي للتكامل الداخلي العميق لبنية RISC-V مفتوحة المصدر لا يمثل فقط حاجزًا مخفيًا أمام NVIDIA للحفاظ على الأداء العالي لبطاقة الرسومات الخاصة بها ومزايا احتكار التكنولوجيا، ولكنه يوضح أيضًا بوضوح القيمة الهائلة لبنية مجموعة التعليمات مفتوحة المصدر كركيزة غير مرئية في أفضل منتجات أشباه الموصلات التجارية.
التعليقات