FuryGpu – Unidade de processamento gráfico PCIe FPGA personalizada

FuryGpu: uma GPU totalmente personalizada, criada do zero para computadores modernos

• A FuryGpu é uma GPU de hardware real implementada em um FPGA Xilinx Zynq UltraScale+.
• Foi construída em uma PCB personalizada e se conecta ao computador hospedeiro via PCIe.
• Suporta recursos de hardware equivalentes aos de placas gráficas avançadas de meados dos anos 1990 e conta com uma pilha completa de drivers de software moderna para Windows.
• É capaz de renderizar jogos reais da época em taxas de quadros acima do tempo real.
• O blog e mais detalhes serão divulgados em breve.

Opinião do GN⁺

• A FuryGpu é uma GPU baseada em FPGA com potencial para executar jogos clássicos com alto desempenho em computadores modernos. Isso pode atrair grande interesse da comunidade de retrogaming.
• GPUs baseadas em FPGA podem ser úteis em áreas de pesquisa e desenvolvimento que exigem soluções de hardware personalizadas, além de oferecer processamento otimizado para aplicações específicas.
• Embora já existam diversas GPUs no mercado para atender diferentes necessidades de processamento gráfico, uma GPU com FPGA pode ter uso promissor em ambientes de propósito especial ou educacionais.
• Ao adotar essa tecnologia, é preciso considerar a complexidade de programação e o custo dos FPGAs, e o desenvolvimento de hardware personalizado pode exigir muito tempo e recursos.
• Ainda não está claro qual desempenho real a FuryGpu apresentará, nem como poderá ser aplicada ao suporte a jogos modernos ou a outras tarefas gráficas avançadas.

[GN⁺]

Comentários do Hacker News

• Apresentação do projeto e planos de código aberto

  • O projeto já foi tornado público, mas a intenção era esperar até que houvesse mais conteúdo no site.
  • Há planos de disponibilizar como código aberto o esquema/layout da PCB, HDL, o driver Windows WDDM, o driver de runtime da API e um port de Quake que usa essa API, mas ainda é preciso resolver questões legais e definir o licenciamento.
  • O primeiro commit foi feito em 22 de agosto de 2021, e o trabalho já dura mais de dois anos e meio.
  • Há vídeos mostrando o progresso na playlist do FuryGpu no YouTube.
  • Está sendo preparado um post no blog sobre a interface PCIe, começando pelo esquema da PCB e passando por design em FPGA até o driver para Windows, dividido em várias partes.

• Influência da série de computador em breadboard do Ben Eater

  • A influência da série de computador em breadboard do Ben Eater no hobby de eletrônica é enorme.
  • Ela serviu de inspiração para projetar uma CPU "retrô" própria.
  • A ideia era ter algo tão fácil de conectar quanto um 6502, mas com um pouco mais de recursos, como registradores extras e divisão por hardware.
  • A tendência acaba sendo voltar ao uso de MCU, mas então surge o problema de gerar gráficos.

• Natureza hobby do projeto e funcionamento da stack completa

  • O projeto começou como hobby, e há planos de escrever mais sobre como ele foi construído.
  • A stack completa funciona, incluindo um driver para Windows que implementa uma API gráfica personalizada e o Quake rodando sobre ela.
  • Não há suporte a DX/GL, mas é possível entender por que foi escolhido o caminho de uma API própria.
  • Há curiosidade sobre a possibilidade de o design ser aberto como código-fonte.

• Necessidade de uma GPU no formato M.2

  • Existe necessidade de uma opção de GPU compacta e independente.
  • A ideia é ter uma GPU M.2 discreta com desempenho no nível de Intel UHD Graphics, AMD Radeon ou Adreno da Qualcomm.
  • Há ideias de produtos embarcados pequenos que precisam de muito processamento e rede, mas pouca capacidade gráfica.
  • O NXP Layerscape LX2160A seria perfeito, mas não pode ser usado por não ter GPU integrada.

• Ausência de GPUs open hardware e licenciamento

  • Quase não existem GPUs open hardware.
  • Não há informações sobre a licença deste projeto, mas ele pode se tornar a primeira GPU open hardware e servir como ponto de partida para mais projetos.

• Desenvolvimento de GPU focada em 2D e consideração sobre uso de FPGA

  • Está sendo desenvolvida uma GPU focada em 2D para microcontroladores.
  • Ela é usada para renderizar em telas grandes a partir de máquinas com SPI.
  • Ao observar os limites do pipeline do processador, surge a impressão de que FPGA pode ser mais rápido.
  • Foi comprado um FPGA de baixo desempenho para estudo, com a intenção de migrar uma microgpu baseada em ESP32 para uma versão em FPGA.
  • Não há certeza de que será possível chegar a esse nível por limitações de tempo e filhos, mas existe vontade de alcançar pelo menos parte disso.

• Projeto Vortex e o futuro do design de GPUs

  • Há atenção voltada ao projeto Vortex, do Georgia Tech.
  • Em vez de repetir o passado de funções fixas, trata-se de um computador massivamente paralelo baseado em RISC-V, com extensões para lidar melhor com tarefas de GPU.
  • As placas que executam isso custam alguns milhares de dólares e não são muito amigáveis para hobby, mas ainda são mais acessíveis do que um desenvolvimento fechado e proprietário.
  • A versão 2.0 foi lançada alguns meses atrás.

• Fotos do dispositivo físico e confusão com o módulo FPGA

  • Há interesse em ver fotos do dispositivo físico.
  • Existe confusão sobre o módulo FPGA utilizado.
  • No blog são mencionados SoMs Xylinx Kria, mas ao seguir as especificações desses módulos vê-se que eles incluem ARM SoCs.
  • Como não há familiaridade com o mundo de FPGA, pode ser que algo esteja passando despercebido.

• Expectativa sobre a implementação da interface PCIe

  • Há expectativa por detalhes sobre como o autor implementa a interface PCIe.
  • Mesmo sem grande chance de fazer um trabalho de hardware tão sofisticado, vale a pena entender o interior do PCIe como conhecimento cultural geral.

• Possibilidade de evoluir para um projeto open source de hardware

  • O projeto é muito legal, e há desejo de que ele se torne um projeto de hardware open source.