用FPGA做GPU？

由于 GPU 市场竞争激烈，目前大公司除了专利垄断，一些技术细节也是封闭的。

除了英特尔，它发布了大量关于其 GPU 的技术文档：

https://kiwitree.net/~lina/intel-gfx-docs/prm/

当然，还可以在网上找到一些古老的GPU 如 i810/815 手册。

AMD 也发布了大量文档 ：

https://www.amd.com/en/developer/browse-by-resource-type/documentation.html

包括其当前和过去产品的完整 ISA 文档，但是这些文档更倾向于“使用手册”，主要包括（数百或数千个）寄存器及其位域的简洁的描述。几乎没有任何关于微架构的解释。相比之下，英特尔文档更加完整。

上面是一些介绍类的文档，学习的关键是实操，今天介绍几个项目，主要是用FPGA做一个GPU。

TinyGPU

项目介绍

这个项目主要集中于探索：

• 架构 - GPU的架构是什么样子的？最重要的元素是什么？

• 并行化 - SIMD编程模型是如何在硬件中实现的？

• 内存 - GPU如何解决有限内存带宽的限制？

  项目地址

  https://github.com/adam-maj/tiny-gpu

  项目架构

  

  

  仿真

  本项目也使用开源仿真器iverilog和cocotb进行仿真验证，想学习iverilog和cocotb的也可以跟着试一试。

  FuryGPU

  项目介绍

  国外游戏软件开发者Dylan Barrie耗时四年，成功打造开源完全定制GPU——Fury GPU。该项目基于Xilinx FPGA设计，外观复古但配备现代化接口。目前项目还处于计划开源阶段。

  

  

  项目地址

  https://www.furygpu.com/

  项目架构

  

  miaow

  项目介绍

  MIAOW是AMD Southern Islands GPU ISA的开源项目。

  项目地址

  https://github.com/VerticalResearchGroup/miaow

  项目架构

  

  VeriGPU

  项目介绍

  一个用于机器学习的开源 GPU。

  项目地址

  https://github.com/hughperkins/VeriGPU/tree/main

  项目架构

  

  

  总结

  MIAOW项目文档最详细，包括GPU架构细节设计。VeriGPU设计最严谨，因为该项目的目标是流片。TinyGPU最简洁，主要目标是学习，同时也最“年轻”，目前作者还在进行设计修改。FuryGPU有层神秘的面纱，目前看项目功能完整，适合使用FPGA进行移植，但是目前作者还没开源。所以想学习这方面知识的建议看下Intel的文档，学习一下MIAOW和VeriGPU，然后跟着TinyGPU一起成长。