盡管英偉達GPU的核心技術(shù)圍繞其專有的CUDA核心構(gòu)建,這些核心具備獨特的指令集架構(gòu)并能處理多樣化的數(shù)據(jù)格式,但它們卻是由基于行業(yè)標準RISC-V指令集架構(gòu)(ISA)的定制核心所控制的,盡管這些定制核心包含了一些擴展功能。
現(xiàn)代GPU作為高度集成的片上系統(tǒng),管理著從計算資源、電源管理到顯示引擎和安全性等一系列復雜的功能和資源。
英偉達利用10至40個定制的RISC-V核心來管理這些組件,具體數(shù)量取決于芯片的復雜程度。據(jù)英偉達在RISC-V峰會上展示的資料顯示,自2015年起,英偉達開始用基于RISC-V的微控制器(MCU)核心替換其原有的專有微控制器,目前幾乎所有的MCU核心都已轉(zhuǎn)向RISC-V。
英偉達已開發(fā)出至少三款RISC-V MCU內(nèi)核:NV-RISCV32(一款基于RV32I-MU的按序單發(fā)射內(nèi)核)、NV-RISCV64(一款基于RV64I-MSU的無序雙發(fā)射內(nèi)核)以及NV-RVV(一款結(jié)合了NVRISCV32和1024位矢量擴展的RV32I-MU內(nèi)核)。這些內(nèi)核,可能還有其他內(nèi)核,已取代了原有的Falcon MCU單元,并基于不同的指令集架構(gòu)。此外,英偉達還研發(fā)了超過20個自定義RISC-V擴展,旨在提升性能、功能和安全性。
在英偉達GPU中,基于RISC-V的最關(guān)鍵部分可能是其嵌入式GPU系統(tǒng)處理器(GSP)。據(jù)英偉達官網(wǎng)介紹,首批采用基于RISC-V的GSP的GPU是基于Turing架構(gòu)的。這款GSP負責卸載內(nèi)核驅(qū)動程序功能、減少GPU對CPU的依賴,并管理GPU的使用方式。
由于MCU內(nèi)核具有通用性,因此它們可以在英偉達的各種產(chǎn)品中得到應用。根據(jù)一項演示內(nèi)容,預計到2024年,英偉達將在其GPU、CPU、SoC和其他產(chǎn)品中內(nèi)置約10億個RISC-V內(nèi)核,這凸顯了定制RISC-V內(nèi)核在英偉達硬件中的廣泛應用。
英偉達每年向市場投放數(shù)百萬個GPU。僅在2023年,英偉達就出貨了3100萬個桌面獨立顯卡、大約相同數(shù)量的筆記本電腦獨立顯卡、數(shù)百萬個數(shù)據(jù)中心GPU以及大量其他類型的硬件。這意味著,英偉達的所有芯片中都嵌入了多個RISC-V內(nèi)核。
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