如何評論開源 GPU 「MIAOW」？

12-31

威斯康星麥迪遜大學Vertical Research Group的研究人員宣布了第一款開源通用圖形處理器MIAOW。MIAOW是 Many-core Integrated Accelerator Of the Waterdeep的縮寫，它是AMD開源南島指令集架構的電阻-晶體管邏輯實現。領導該項目的計算機科學家Karu Sankaralingham說，開源硬體代表著新的方向。他預測五年十年之後企業將會像使用開源軟體那樣使用開源硬體。MIAOW目前還只是一個學術研究項目。Sankaralingham的團隊正在此基礎上構建不依賴於現有商業產品的全新設計。
國內有什麼公司/單位研究國產的GPU？進度/前景如何？

一般來講，能達到商業產品10% - 50%的性能面積和性能功耗比，就說明沒啥常識性錯誤了。

但是這樣的產品，沒有門檻，也沒有競爭力。

要想做成產品，解決Robust/Correctness和Optimization的問題，就是靠燒錢養人了。

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開始挖坑，慢慢填。

MIAOW的PPT在：http://pages.cs.wisc.edu/~vinay/pubs/MIAOW-coolchips-presentation-slides.pptx
MIAOW只有Shader Unit的部分，並沒有全部的GPU管線，所以它實際上只是一個GPGPU。當然，圖形這部分可以依靠Driver補足，比如光柵化都可以用GPGPU的功能實現，只是代價會很大。
之所以要兼容AMD的ISA，是因為Compiler和Driver是GPU很重要的兩個因素，幾乎要佔到一半的工作量，從ISA開始做就相當於省略了Compiler和Driver的部分，由AMD代勞了。
和CPU的高複雜度不同，GPU相對來說是很簡單的。真正比較考驗設計水平的，是Scheduler和IO Hierarchy的部分，但是在MIAOW中並沒有很好的體現出來。
所以，MIAOW是一個很好的學習材料，自己也可以弄到FPGA中玩一玩。真要作為產品的藍本也可以，只是並沒有太大價值。作為Micro Arch的Research來說，這一設計對真實的Workload反應還有所失真（也就是PPT中所述的Realism的問題），這會對後續MicroArch研究結論的可信性造成一定的影響。
CPU界早就有很多的開源和開放IP按例了。如OpenSPARC、OpenPower，MIPS、ARM。它們催生出了一個低成本的CPU市場，也讓CPU教學的難度有所下降。對於GPU來說，開放RTL的利好並沒有那麼明顯。一來是GPU設計結構簡單（這個是和CPU相比較）；二來是GPU脫胎於向量機，這個領域的學術研究已經相當成熟和完善，即便是國內，也有設計類似晶元的能力（你看龍芯所謂的拼浮點，其實都拼的是SIMD）。真正難啃的部分（如自動向量化），也多是在編譯器和軟體而不是硬體上；三是應用領域相對狹窄，導致人們對它的興趣不如General-Purposed CPU那麼大。
也因為GPU本身並不複雜，所以GPU RTL Design有很多勢力。一是來自主流企業，NV, AMD, Intel, Qualcomm, Imagination, ARM, Vivante，包括更早、現在已經不再活躍的Matrox，3DLabs，3dfx，S3，Trident；二是來自OpenGL ES 1和2時代的小初創企業，不過現在大部分都死了；三是正式的高校研究項目，要養著PhD的。高校的GPU花樣比較多，比如Ray-Tracing，Special Formatted Depth Buffer，MIAOW也是來自高校；四是民間組織。前兩者不會有人開源，最多ARM和Imagination有開放的商業授權，後兩者可能有開源，但是目前看來，做成的只有MIAOW，也不是完全體。當初論壇(Forum) - 開源計算機圖形學社區(Open Source Computer Graphics Community) 創立的初衷，也是為了做OpenSource GPU RTL Design。
開源硬體項目容易夭折有很多原因。一是硬體的盈利模式主要靠賣硬體產品，而不是依賴服務產業。因為硬體工程師的技能和社區文化與最終用戶有天然的鴻溝，很難像互聯網一樣靠服務、廣告謀生。所以硬體廠商比較難以通過增值服務的盈利，來補貼硬體的免費使用。ARM的確是通過出售IP掙錢了，但是從整個行業的盈利狀況來看，都遠不如桌面上的Intel。高通早期的利潤率，也是靠著在基帶上的優勢獲得的。長期來看，硬體行業的IP開放究竟是好事還是壞事，尚且是個未知數。因為在桌面系統上，摩爾定律中的價格因素也是成立的，並不因為較為封閉的知識產權而受到影響。二是，硬體的部署（製造）成本高昂，不能像軟體一樣任意部署。即便開放了IP，也會因為流片和製造而付出高昂的成本。這些成本如果不能通過壟斷或部分壟斷獲得規模效應，那麼在商業上便毫無益處。
從長遠來看，FPGA，開源的RTL Design，EDA工具三者可能是半導體產業的發展趨勢。但是GPU這種規模的硬體，很難從開源上得到什麼好處。可配置的硬體體系究竟能做到什麼程度，主要取決於FPGA的成本，和長尾應用的發展。

差不多完結了。

用AMD的開源指令集架構，就在很大程度上能用AMD的驅動，開啟了新的悲劇篇章

就 @空明流轉這個評論展開一下：

開源硬體項目容易夭折有很多原因。……

「開源」這個東西，並不是（像個人精神獨立，言論自由之類的東西）天然有什麼本質上的價值。「開源」只是一種協作方式。一種協作方式要流行起來，本質上就是要有一類獨特的問題，只能通過這種協作方式很好的解決。

技術密集型的產品，重點之一是要鼓勵和回報創新。創新者餓死了，也就沒有產品了。所以技術型產品天然是不開源的。只有當一個問題遇到了更大的困難，不開源解決不了的時候，才會放棄回報創新者這個重要前提。

很多人沒有切身體會的一點是，軟體系統是人類目前構建的最複雜的系統，尤其是操作系統、編譯器之類的基礎軟體。可以說，一個 Linux 內核比一台賓士的引擎還要複雜。正因為這種原因，「開源」才成為基礎軟體的主要協作方式。

CPU/GPU 可能比引擎要複雜，但是沒有到像軟體那麼複雜的程度。這兩年系統的最終性能優化很多都交給軟體來完成了。所以說，開源在近期沒發成為硬體設計的協作方式。或者說，當一個問題複雜度上升到必須靠「開源」來解決的時候，資本、安全、協作等原因就會把這個問題首先變成一個「軟體」方案。「開源」和「硬體」天然就是互斥的。

國內又可以出自主知識產權的GPU了

MIAOW的意思難道不是「喵嗚」？

開源ISA才是正道，RISCV大法好！

問題很多，回答我知道的一個。國內誰在研究GPU：西安郵電大學。沒錯，是西安郵電大學，不是西安電子科技大學。

4年前看他們還像玩玩而已，現在做得也有點像話了。以前他們一直沒人重視，現在做出點成就來，突然間各種送傘人一下子多起來了。

分割線……………………………………

多年前我去西郵交流的時候說我們做過這個那個的晶元。他們只問了一句：你們每年創造的產值是多少？我就…他們說我們學校這方面不怎麼強，每年的產值也才幾千萬吧…

恩，我當時內心是非常奔潰的…

說到底，這種硬骨頭很難啃，但只要啃出來了也就不需要做任何解釋了。

國產GPU想想還真是刺激，又是秒天秒地秒空氣？自行腦補了一下猴王顯卡，

Waterdeep深水城……？FR大法好……？