无论是人工智能、高性能计算，还是汽车或TWS，我们已经在各种产品形态中看到了RISC-V的身影。然而，有一种产品却成了RISC-V长久以来的痛，那就是GPU。固然，RISC-V在某些方面已经有了不逊色于ARM的计算能力表现，但在图形处理上还是没能匹敌ARM多年来的积累。但境况似乎正在慢慢好转，近年来RISC-V的GPU生态也已经开始发力了。
众所周知，RISC-V架构使小型公司无需支付专利使用费即可开发专用的处理器和微控制器。基于RISC-V的片上系统（SoC），有许多免费和商业IP构建模块，但是产品组合缺少图形选项。随着一群发烧友开始开发基于RISC-V架构的开源GPU，这种情况正在改变。
已有GPU生态的支持
去年，Imagination Technologies 通过名为 Catapult 的 RISC-V 处理器重新进入 CPU 市场，并表示其 GPU 将与 RISC-V 配合使用。该公司的 PowerVR 图形核心被 Apple 用于 iPhone，并在采用 MediaTek 等公司芯片的移动设备中广受欢迎。
并且，创建 RISC-V 芯片设计的晶心科技股份有限公司已经验证了 Imagination 的 GPU 与 RISC-V 兼容。这意味着 Imagination 对 RISC-V 和 GPU 有更广阔的视野，超越了 PC。其除了人工智能、网络和其他知识产权，在汽车等领域还有更广泛的应用。
Imagination 计算业务副总裁 Shreyas Derashri 表示，随着芯片架构变得越来越重要，RISC-V 上对 GPU 的需求可能是根本性的。据了解，该公司带有RISC-V芯片和GPU的开发板已开始销售，且很快售罄。另一组正在将 Nvidia 的软件开发工具包 CUDA 移植到 RISC-V，该工具包专为该公司的 GPU 设计。
2021年，赛昉科技发布了可运行Linux操作系统的星光RISC-V单板计算机，搭载了赛昉的惊鸿7100 RISC-V视觉处理芯片。为了添加更加强大的图形性能，赛昉授权采用Imagination的B系列GPU IP，并计划在该单板计算机的后续量产版本中使用Imagination的BXE-4-32。
同样用到Imagination B系列GPU的还有晶心，今年1月，晶心科技股份有限公司宣布已经完成IMG BXE-2-32 GPU与其AX45 RISC-V GPU的联合验证工作，在FPGA上使用Linux系统完成了渲染大量图形的工作负载和基准测试。而此前RIOS Labs的RISC-V微型计算机PicoRio也宣布与Imagination达成合作，宣称计划在PicoRio 2.0版本中引入Imagination的PowerVR GE7800 XE系列GPU。
Imagination的GPU具备与多种处理器架构协同工作的潜质，其B系列更是可以达到最高6TFLOPS的算力，对于视觉计算优异但3D图形处理仍然偏科的RISC-V来说，可以说是一个很好的辅助，尤其是对于图形性能有一定要求的消费类设备。
尽管这种异构的设计已经见怪不怪了，但归根结底这并非完全基于RISC-V架构的GPU，而RISC-V要想在架构之战站稳脚跟，也必须得打造基于自身架构的GPU。
为打造开源的RISC-V GPU。同样在去年，一个RISC-V开发小组发布了一个项目，名为RV64X，其目的就是为了补全RISC-V的3D图形与多媒体处理指令集，将GPU集成在RISC-V处理器上。RV64X小组的成员来自于各大参与RISC-V标准制定与开发的公司，包括Pixilica、高云半导体和西部数据。
首个RV64X的原型GPU设计主要面向MCU，且将仅限于支持Vulkan图形API，但他们承诺未来也会增加对OpenGL乃至Direct X的支持。RV64X的另一大特殊之处在于它将作为一个CPU-GPU混合的ISA迭代，这样在完成通用计算任务的同时也能完成图形计算任务。此外，RV64X采用了单内存模型的设计，消除了处理3D API运算时，GPU内存与CPU之间的额外调用。
从以上进展来看，RISC-V的GPU生态发展还在初期，但无论是RISC-V公司、老牌GPU企业和开源社区都开了个好头，未来相信会有更多玩家的加入。国内近年来也涌现了不少优秀的GPU公司，或许他们也会就着这个势头跟进。
来源：西部芯实验室
