Доцент кафедры компьютерных наук Университета Бингемтона Тимоти Миллер, Аарон Карпентер и аспирант Филип Декстерм вместе с соавтором Джеффом Бушем разработали Nyami, архитектурную модель синтезируемого графического процессора (GPU) для общих и графических рабочих нагрузок. Это первый раз, когда команда взяла дизайн графического процессора с открытым исходным кодом и провела серию экспериментов с ним, чтобы увидеть, как различные конфигурации оборудования и программного обеспечения повлияют на производительность схемы.По словам Миллера, результаты помогут другим ученым создать свои собственные графические процессоры и вывести вычислительную мощность на новый уровень.
«Как исследователь, важно иметь инструменты для реалистичной оценки новых идей, которые могут улучшить производительность, энергоэффективность или другие проблемы в архитектуре процессора», — сказал Миллер. «В то время как симуляторы могут работать с сокращениями, реальный синтезируемый процессор с открытым исходным кодом не может срезать углы, поэтому мы можем сказать, что любые экспериментальные результаты, которые мы получаем, особенно надежны».Графические процессоры существуют около 40 лет и обычно используются в коммерческих видео или видеокартах внутри компьютера или игровой консоли. Специализированные схемы обладают вычислительной мощностью, позволяющей делать изображения на экране более плавными и яркими. Недавно появились попытки увидеть, можно ли применить этот чип для неграфических вычислений, таких как алгоритмы, обрабатывающие большие блоки данных.
«Мы не обязательно искали новизну в результатах, мы хотели создать новый инструмент, а затем показать, как его можно использовать», — сказал Карпентер. «Я надеюсь, что люди как любители, так и исследователи более эффективно экспериментируют с графическими процессорами, создавая более эффективный дизайн для будущих графических процессоров».Графический процессор с открытым исходным кодом, который команда Бингемтона использовала для своих исследований, был первым в своем роде.
Несмотря на то, что ежегодно на коммерческой основе производятся тысячи графических процессоров, энтузиасты и исследователи могут вносить изменения в него впервые, чтобы понять, как изменения могут повлиять на массовые чипы. Буш, директор по разработке программного обеспечения в Roku, был ведущим автором статьи.«Для сообщества разработчиков ПО с открытым исходным кодом было плохо, что все производители графических процессоров решили сохранить в секрете спецификации своих чипов.
Это мешало разработчикам с открытым исходным кодом писать программы, которые могли бы использовать это оборудование», — сказал Миллер. Миллер начал работать над аналогичными проектами в 2004 году, а Буш начал работу над Нями в 2010 году. «Это облегчает другим исследователям проведение собственных экспериментов, потому что им не нужно изобретать велосипед. сообщества аппаратного обеспечения, мы можем внедрять больше творческих идей и производить все более совершенные инструменты ».
Разветвление результатов может облегчить исследователям работу с процессорами и изучить различные компромиссы дизайна. Декстер, Миллер, Карпентер и Буш проложили новую дорогу, которая может привести к открытиям, затрагивающим все, от космических путешествий до кардиохирургии.
«У меня есть список идей для исследования, которые мы можем изучить с помощью Nyuzi [чип был переименован], сосредоточив внимание на различных узких местах производительности. Идея состоит в том, чтобы найти вещи, которые делают Nyuzi неэффективным по сравнению с другими графическими процессорами, и решить их как "Мы также можем использовать Nyuzi в качестве платформы для проведения исследований, не связанных с GPU, таких как энергоэффективность и надежность", — сказал Миллер.Доклад «Нями: синтезируемая архитектурная модель графического процессора для рабочих нагрузок общего назначения и графики» был опубликован на Международном симпозиуме по анализу производительности систем и программного обеспечения.
Доступ к нему можно получить по адресу: http://www.cs.binghamton.edu/~millerti/nyami-ispass2015.pdf.