يحاول أحد خبراء الأجهزة المعروفين استخدام 64000 وحدة تحكم دقيقة RISC-V رخيصة الثمن لبناء "وحدة معالجة رسومات محلية الصنع" ودمج لوحة العرض ووحدة الحوسبة في جهاز واحد لتشكيل نظام معالجة رسومات تجريبي للغاية. يُدعى هذا اللاعب Matthias Balwierz، واسمه على الإنترنت هو Bitluni. فبدلاً من الاعتماد على وحدة معالجة الرسومات عالية الأداء، قام بتوزيع مهام الحوسبة الرسومية على آلاف وحدات التحكم الدقيقة، كل منها عبارة عن معالج وتتوافق بشكل مباشر مع البكسل الموجود على الشاشة. يتم لحام RGB LED الأساسي بكل شريحة، مما يؤدي في النهاية إلى تشكيل "مصفوفة حوسبة ذاتية الإضاءة" تتكون من عدد كبير من وحدات البكسل الباعثة للضوء.
إذا أردنا تحقيق عرض عالي الدقة بالكامل، فإن هذا التصميم سيتطلب نظريًا أكثر من 2 مليون شريحة، مما يجعل التكلفة والتعقيد الهندسي لا يطاق. لذلك قام بالويرز بتقليص هدفه إلى دقة 320 × 200، وحتى ذلك الحين فإن النسخة الكاملة ستظل تتطلب 64000 وحدة تحكم دقيقة. النموذج الأولي الذي يتم بناؤه حاليًا أصغر حجمًا، ويتكون من 8192 شريحة مثبتة على لوحات دوائر مخصصة متعددة. كل لوحة دائرة مسؤولة عن مساحة 16 × 32 بكسل، ويتم ترتيب اللوحات في حلقة، مستوحاة جزئيًا من تصميم الكمبيوتر العملاق الكلاسيكي Cray-1، مما يعطي المظهر العام لجدار عالي الكثافة من مصابيح LED الوامضة.
من أجل التحكم في التكاليف، تخلى المشروع عن حبات مصابيح RGB الأكثر قوة والأكثر تكلفة والقابلة للتوجيه، وبدلاً من ذلك اختار اللحام مباشرة بمصباح RGB LED عادي على كل شريحة. الجهاز الأساسي المستخدم هو وحدة التحكم الدقيقة QingKe CH570 المحلية، والتي تكلف حوالي 0.13 دولار أمريكي. يحتوي على وحدة معالجة مركزية RISC-V مدمجة 32 بت بتردد أقصى يبلغ 100 ميجاهرتز. كما أنه يدمج أيضًا وحدة تحكم USB ووحدة إرسال واستقبال بتردد راديو 2.4 جيجا هرتز ودعم Bluetooth 5.0 LE. ويمكن القول أنها "صغيرة الحجم ولكن بها كل الأعضاء الداخلية" من حيث السعر. ومع ذلك، فإن تكاليف الأجهزة تتزايد بسرعة عندما ترتفع الكميات إلى عشرات الآلاف: تكلف 64 ألف شريحة فقط أكثر من 8000 دولار، وهذا لا يشمل لوحات الدوائر وإمدادات الطاقة والمكونات الداعمة الأخرى.
فيما يتعلق ببنية النظام، تتبنى Balwierz مخطط إدارة هرميًا لتجميع وإدارة عدد كبير من "الرقائق الصغيرة" لتجنب وضع كل منطق التحكم في وحدة معالجة مركزية واحدة. يتم جدولة وتنسيق كل 32 وحدة تحكم دقيقة CH570 بشكل موحد بواسطة شريحة تحكم CH32V أكثر قوة للحفاظ على النظام الأساسي والتزامن في هيكل متوازي واسع النطاق. لا يضمن هذا التصميم الهرمي توسيع النطاق فحسب، بل يحافظ أيضًا على إمكانية التحكم وموثوقية النظام.
كان استهلاك الطاقة أحد أكبر التحديات في هذه التجربة. إن المتطلبات الحالية لمتحكم دقيق واحد هي حوالي 10 مللي أمبير، وهو ما يبدو غير مهم؛ ولكن عندما يزيد العدد إلى الآلاف أو حتى عشرات الآلاف، فإن إجمالي استهلاك الطاقة يتراكم بشكل كبير. يبلغ إجمالي استهلاك الطاقة للنظام النموذجي الحالي حوالي 2,161 واط، أي ما يعادل 655 أمبير عند 3.3 فولت تقريبًا. لتلبية مثل هذا الطلب الضخم من التيار، اختارت Balwierz مصدر طاقة Corsair WS3000 ATX وصممت وحدة تحويل طاقة مخصصة لخفض الجهد الكهربي 12 فولت إلى 3.3 فولت بكفاءة مع القدرة على تحمل خرج التيار العالي للغاية.
تم تصميم وتصنيع جميع جوانب الأجهزة تقريبًا بواسطة Balwierz داخليًا، بما في ذلك لوحات الدوائر وأنظمة إمداد الطاقة وأدوات الاختبار. كان تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور المكون من ستة طبقات المستخدم في المشروع هو محاولته الأولى، والتي كانت قريبة من الحد الأعلى للتصميم لقدرات تصنيع اللوحة الخاصة بشركة JLCPCB. في البداية، فكر في استخدام التبريد الغاطس لحل مشكلة التدفئة في ظل الاستهلاك العالي للطاقة، ولكن بسبب التكلفة والمخاوف البيئية، قام بتأجيل هذه الخطة مؤقتًا.
فيما يتعلق بعمليات البرمجة والإنتاج، فإن هذا المشروع مليء أيضًا بـ "نكهة المهووسين". ولتلبية احتياجات حرق عشرات الآلاف من الرقائق، لم يختر الكتابة يدويًا واحدة تلو الأخرى. وبدلاً من ذلك، صنع أداة برمجة اتصال ثلاثية الأبعاد واستخدم طابعة ثلاثية الأبعاد لتحقيق تحديد الموقع تلقائيًا. الطريقة المحددة هي: تثبيت رأس البرمجة على منصة الحركة للطابعة ثلاثية الأبعاد، وإرسال تعليمات G-code إلى الطابعة من خلال برنامج Python النصي، والسماح لرأس البرمجة بالانتقال بدقة إلى كل وحدة تحكم دقيقة بالتسلسل، واستكمال الاتصال والنسخ تلقائيًا، مما يقلل بشكل كبير من العمليات اليدوية المتكررة والمملة.
حاليًا، لا يزال مشروع GPU محلي الصنع هذا في مرحلة استكشاف مبكرة نسبيًا ولا يمكن مقارنته بأي بطاقة رسومية تجارية من حيث الأداء أو كفاءة الطاقة أو الحجم. ومع ذلك، فإن هدف Balwierz ليس صنع بطاقة رسوميات "عملية" عالية الأداء، بل التحقق من فكرة متطرفة: استخدام وحدات معالجة ضخمة منخفضة التكلفة لبناء نظام معالجة رسوميات موزع ومتوازي بقوة وإعادة التفكير في الشكل الأساسي لوحدة معالجة الرسومات. أما ما إذا كان هذا النظام يمكنه تشغيل الألعاب الكلاسيكية مثل "Doom" في المستقبل، فلا يزال غير معروف. لكنها على الأقل أثبتت بشكل فعال إمكانات المكونات الرخيصة في البنى المبتكرة - طالما أن هناك من يرغب في الخروج من إطار تصميم وحدة معالجة الرسومات التقليدية ومحاولة إعادة تعريف مفهوم "بطاقة الرسومات" بطريقة مختلفة تمامًا.