TinyGPU v2.0، کوچکترین سیلیکون GPU ساختهشده در پروژهٔ جامعهٔ Tiny Tapeout، روی سیلیکون آزمایش شد و توانست صحنههای سهبعدی پایهای را رندر کند. سازندهٔ پروژه، پونگساگون ویچیت، جزئیات نمونهٔ ASIC و برنامههای آینده برای نسل بعدی TinyGPU (v3.0) را منتشر کرده است.
دموهای عملی و آنچه روی صفحه دیدیم
در ویدیوهای منتشرشده، نسخهٔ v2.0 بهصورت مستقل اجرا شد: مدلی با تعداد کم چندضلعی که با کنترلکنندهٔ بازی در زمان واقعی حرکت میکند و یک کرهٔ متحرک و رنگی که نمایندهٔ زمین است. این دموی عملی نشان داد که طراحی مینیمال دارای حدود ۲۴۰٬۰۰۰ ترانزیستور قادر به تولید صحنههای سهبعدی پایهای است.
مشخصات فنی کلیدی TinyGPU v2.0
- پشتیبانی از تبدیل و نورپردازی (Transform & Lighting) و رسترایزینگ با حداکثر ۱٬۰۰۰ مثلث روی صفحه
- یک منبع نور جهتدار دینامیک و سایهزنی تخت (flat shading)
- حذف سطوح پشت (backface culling) و نگاشت بافت آفین (affine texture mapping)
- بافر دوگانهٔ ۴ بیتی و بافر عمق ۸ بیتی ذخیرهشده روی QSPI RAM
- پیادهسازی روی سیلیکون ASIC با حدود ۲۴۰٬۰۰۰ ترانزیستور
عملکرد و محدودیتها
در آزمایشهای اولیه که برد میزبان Basys3 نقش host را داشت، نرخ فریم نمایششده بین ۷.۵ تا ۱۵ فریم بر ثانیه ثبت شد. ویچیت تأکید کرده که نسخهٔ تولیدشده در قالب Tiny Tapeout از نظر سرعت محدود به میزبان FPGA است، بنابراین روانی تصویر روی دموی سیلیکون لزوماً بهطور چشمگیر بهتر از حالت FPGA نشان داده نشد.
چه ویژگیهایی به TinyGPU v3.0 اضافه میشود
مهمترین افزوده در نسخهٔ بعدی، پیکسلشیدر قابل برنامهریزی است؛ قابلیتی که معمولاً در GPUهای مصرفی بزرگتر دیده میشود. طبق توضیحات توسعهدهنده، مشخصات اصلی شیدر v3.0 عبارتاند از:
- طراحی سبکوزن الهامگرفته از DirectX 8 PS 1.1 (DirectX)
- پردازش SIMD همزمان روی چهار پیکسل
- حدود ۳۱ دستور در هر شیدر با مجموعهای از ۲۶ عملیات
- پشتیبانی از شاخهای (branching) با اجرای ماسکشده و چهار ثبات موقت ۸ بیتی
ادغام پیکسلشیدر قابل برنامهریزی با دسترسی موازی به Z-buffer، بریدن با گاردباند و حذف صفحات جلویی/پشت (near/far culling) امکان میدهد جزئیات، بافتها و انیمیشنها بدون افت محسوس عملکرد بهبود یابند. یکی از دموی اولیهٔ v3.0 یک آفتابپرستی را نشان داد؛ ارجاعی به Nvidia GeForce 3، کارت گرافیکی که در اوایل دههٔ ۲۰۰۰ میلادی شیدرهای قابل برنامهریزی مصرفکننده را رایج کرد.
تقویم تحویل و تأثیر روی اکوسیستم
بر اساس آخرین اطلاعات، مدار نهایی TinyGPU v3.0 برای تحویل اواخر دسامبر ۲۰۲۶ یا اوایل ژانویهٔ ۲۰۲۷ برنامهریزی شده است. موفقیت v2.0 نشان میدهد پروژههای جامعهمحور مانند Tiny Tapeout میتوانند مرزهای طراحی نیمههادی را با هزینهٔ کمتر جابهجا کنند و نقش مهمی در آموزش، آزمایشپذیری و نوآوری مستقل ایفا نمایند.
اهمیت پروژههای باز و کوچکمقیاس
روند حرکت به سمت طراحیهای باز و کوچکمقیاس در حوزهٔ GPU و ASIC نشان میدهد توسعهٔ قابلیتهای پایهٔ گرافیکی دیگر محدود به شرکتهای بزرگ نیست. این جریان میتواند به تولید ابزارهای سفارشی، بهبود آموزش در مهندسی سختافزار و الهام برای طراحیهای توانپایین منجر شود.
برای مطالعهٔ بیشتر دربارهٔ مفاهیم پایهٔ واحد پردازش گرافیکی میتوانید صفحهٔ GPU در ویکیپدیا را ملاحظه کنید.
