Riassunto:
Nei personal computer moderni, la scheda grafica è solitamente considerata un enorme motore di calcolo composto da migliaia di processori stream dedicati al rendering grafico ad alto parallelo e ai calcoli di intelligenza artificiale. Tuttavia, secondo l'ultima analisi approfondita effettuata dalla comunità di sviluppo hardware e dal personale tecnico sottostante, in realtà ci sono dozzine di core del processore RISC-V basati sull'architettura del set di istruzioni aperto nascosti all'interno delle moderne GPU NVIDIA.
Questi core a basso consumo svolgono un ruolo estremamente critico come "micro unità di elaborazione centrale" all'interno del chip della scheda grafica e hanno persino assunto completamente il controllo della gestione dei driver della scheda grafica e del lavoro di pianificazione dell'hardware che originariamente richiedeva la CPU del sistema principale.
Da quando NVIDIA ha gradualmente introdotto l'architettura RISC-V open source dall'architettura Turing e dall'architettura Ampere, questi core leggeri, chiamati GSP (Graphics System Processor) e varie unità di gestione sottostanti, sono stati segretamente incorporati nel chip. All'interno di una tipica scheda grafica per workstation NVIDIA GeForce o RTX, ci sono dozzine di core ausiliari RISC-V specializzati, responsabili di una serie di compiti di sistema pesanti e delicati di basso livello che vanno dalla gestione del controller di memoria, al monitoraggio di potenza e temperatura, ai calcoli crittografici sicuri per visualizzare il controllo della pipeline di output.
Il cambiamento più critico è la ricostruzione da parte di Nvidia dell'architettura del firmware GSP. Nei primi progetti di schede grafiche, la maggior parte del lavoro di pianificazione dell'hardware e di traduzione delle istruzioni dei driver veniva completato dalla CPU del sistema sulla scheda madre. Questo non solo ha occupato le risorse di calcolo della CPU principale, ma ha anche introdotto facilmente inutili ritardi di sistema. Al giorno d'oggi, NVIDIA ha migrato la maggior parte della logica di esecuzione del driver sul controller RISC-V specializzato (ovvero GSP) all'interno del chip della scheda grafica, completando la pianificazione e la gestione delle istruzioni in tempo reale direttamente all'interno della scheda grafica, liberando completamente il carico della CPU dell'host e riducendo significativamente la latenza di risposta del rendering grafico.
Oltre a migliorare le prestazioni dei driver, l'introduzione di un gran numero di core RISC-V migliora notevolmente anche la sicurezza e la modularità hardware della scheda grafica. Questi core leggeri eseguono firmware di sistema altamente chiuso e crittografato, stabilendo una root of trust hardware indipendente (Root of Trust) per la scheda grafica, bloccando efficacemente il rischio per la sicurezza derivante dall'utilizzo di driver dannosi per intromettersi nei canali sottostanti della scheda grafica. Allo stesso tempo, attraverso l'architettura RISC-V standardizzata, il team di ricerca e sviluppo di NVIDIA può aggiornare rapidamente e in modo iterativo il microcodice interno e i moduli funzionali sottostanti senza ricostruire completamente la logica complessiva del chip.
L'evoluzione della logica interna delle GPU NVIDIA dimostra pienamente che le moderne schede grafiche non sono più semplicemente coprocessori di calcolo parallelo, ma complessi system-on-chips (SoC) altamente integrati con più unità di elaborazione dedicate. Questo progetto di base di profonda integrazione interna dell'architettura RISC-V open source non è solo una barriera nascosta per NVIDIA nel mantenere le prestazioni elevate della scheda grafica e i vantaggi del monopolio tecnologico, ma dimostra anche chiaramente l'enorme valore dell'architettura del set di istruzioni open source come pilastro invisibile nei migliori prodotti a semiconduttori commerciali.
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