ریزپردازنده جدید RISC-V، پردازش‌های CPU ،GPU و NPU را هم‌زمان اجرا می‌کند

شرکت X-Silicon که به‌طور اختصار XSi نامیده می‌شود، معماری جدیدی برای ریز پردازنده مبتنی بر RISC-V ساخته است که پردازنده RISC-V با قابلیت‌های برداری و پردازنده گرافیکی (GPU) را در قالب یک تراشه ارائه می‌کند. طبق گزارش‌های منتشر شده، این تراشه ترکیبی، به‌صورت استاندارد باز و متن‌باز عرضه می‌شود و می‌تواند طیف گسترده‌ای از وظایف مثل هوش مصنوعی را انجام می‌دهد. قبلا، پردازش‌های هوش مصنوعی به‌صورت جداگانه روی پردازنده مرکزی و پردازنده گرافیکی انجام می‌شد اما با این‌کار، فرآیند پردازش هوش مصنوعی تا حد زیادی بهینه‌تر خواهد شد.

با توجه به اخبار موجود، این تراشه جهت رسیدگی به انواع مختلفی از عملکردها از جمله هوش مصنوعی که معمولاً توسط CPU‌ها و GPU‌های اختصاصی انجام می‌شود، طراحی شده است؛ البته نکته قابل توجه درباره آن این است که همه این موارد به روشی بسیار کارآمدتر انجام خواهند شد.

تراشه ترکیبی جدید قرار است یک پردازنده همه‌کاره باشد. طبق گفته سازمان Jon Peddie Research، مدت‌هاست که در بازار به یک تراشه گرافیکی استاندارد باز نیاز است که برای پوشش اکثر نیازهای بازار مثل واقعیت مجازی، خودروها و خانه هوشمند، منعطف و مقیاس‌پذیر باشد.

تراشه X-Silicon با معماری‌های مرسوم فرق دارد؛ چراکه به لطف طراحی خاصی که دارد، قابلیت‌های پردازنده مرکزی و پردازنده گرافیکی در یک معماری تک‌هسته‌ای جای می‌دهد. این یعنی با طراحی‌های مرسوم تراشه‌های AMD و اینتل که هسته‌های CPU و GPU جداگانه هستند، متفاوت است. در این معماری جدید، یک هسته می‌تواند همه پردازش‌های CPU و GPU را انجام دهد. یعنی تا حدودی ما را به یاد پروژه Larabee اینتل می‌اندازد که درنهایت کنسل شد. در این پروژه قرار بود معماری x86 برای پردازش‌های گرافیکی و دیگر پردازش‌ها هم استفاده شود.

این تراشه از معماری C-GPU شرکت X-Silicon بهره می‌برد که قابلیت شتاب‌دهنده پردازنده گرافیکی با هسته پردازنده مرکزی برداری RISC-V ترکیب می‌کند. این ترکیب یک هسته برداری RISC-V را با یک واحد ممیز شناور ۳۲-بیتی (FPU) و واحد ALU مقیاس‌پذیر ارائه می‌دهد. این ترکیب امکانات و قابلیت‌های نظیر مدیریت زمان‌بندی و اجرای تردها، موتور کلیپینگ، پویشگر (Rasterizer)، واحدهای بافتی (Texture)، موتور پردازش عصبی و پردازنده پیکسل را ارائه می‌دهد. از این تراشه در انجام یک سری فرآیندها مثل هوش مصنوعی، پردازش‌های با عملکرد بالا (HPC)، محاسبات هندسی و پردازش‌های گرافیکی دو بعدی و سه بعدی کاربرد دارد.

روی کاغذ، قابلیت انجام کارهای CPU و GPU روی یک هسته مزایای زیادی دارد. این تراشه از ISA استاندارد باز برای CPU و GPU استفاده می‌کند که روی یک رشته دستوری انجام می‌شود. این موضوع باعث کاهش حافظه مورد نیاز و کارایی بیشتر می‌شود؛ در نتیجه، هیچ داده‌ای بین فضای حافظه CPU و GPU کپی نخواهد شد.

هسته‌های CPU و GPU می‌توانند در یک طراحی چند هسته‌ای هم ترکیب شوند که به سازندگان کمک می‌کند تا قدرت خروجی تراشه را در صورت نیاز، افزایش دهند. در حالت چند هسته‌ای، چند هسته در دل تراشه قرار دارند که با یک شبکه پرسرعت به هم متصل شده‌اند. در این طراحی حافظه‌های کش SRAM یا eDRAM هم استفاده می‌شود که در حقیقت نقش کش L2 را بازی می‌کنند که داده‌ها را از چند هسته جمع‌آوری می‌کند. در این طراحی، هر کدام از هسته‌ها می‌توانند طوری برنامه‌ریزی شوند که یک وظیفه خاص مثل هوش مصنوعی، گرافیک، ویدیو، فیزیک، HPC یا غیره را به‌صورت مستقل انجام دهند.

با این مدل طراحی، معماری C-GPU شرکت X-Silicon می‌تواند هر نوع پردازش CPU یا GPU را انجام دهد. X-Silicon ادعا می‌کند که در حال حاضر شتاب‌دهنده GPU خود با API گرافیکی Vulkan سازگار کرده است. این موضوع، توسعه این تراشه‌ها را برای دستگاه‌های اندرویدی راحت‌تر می‌کند.

از آنجایی که طراحی جدید بر پایه RISC-V انجام شده، هر تولیدکننده‌ای می‌تواند از این طراحی بدون پرداخت هزینه حق امتیاز استفاده کند؛ یعنی دقیقا برخلاف معماری x86 و ARM. اگر همه موارد همان‌طور که برنامه‌ریزی شده، پیش برود، این تراشه‌ها می‌توانند صنعت ریزپردازنده‌ها را متحول کنند؛ چرا که طراحی‌های مرسوم امروزی، مثل ادعای X-Silicon، انعطاف‌پذیر یا توانمند نیستند.

این‌که ادعاهای X-Silicon در عمل هم اجرایی شود یا نه، هنوز مشخص نیست. البته ظاهرا زمان زیادی تا ورود این تراشه‌ها به بازار باقی نمانده است؛ چرا که کیت‌های توسعه نرم‌افزار همین امسال برای شرکای اصلی ارسال خواهد شد.