Ventus GPGPU(Verilog版本)

GPGPU processor supporting RISCV-V extension, developed with Verilog.

Copyright (c) 2023-2024 C*Core Technology Co.,Ltd,Suzhou.

这是“乘影”的Verilog版本，原版（Chisel HDL）链接在这里

乘影开源GPGPU项目网站：opengpgpu.org.cn

目前乘影在硬件设计上还有很多不足，如果您有意愿参与到“乘影”的开发中，欢迎在github上pull request

硬件架构

乘影的硬件架构文档在这里

承影的硬件结构框图:

SM核的硬件结构框图:

综合

我们针对GPGPU进行了DC综合（采用tsmc 28nm工艺）,以下是几个重要的配置参数：

• NUM_THREAD = 32
• NUM_SM = 2
• NUM_WARP = 8
• DCACHE_BLOCKWORDS = 2

在只采用HVT和SVT cell的条件下，GPGPU频率为620MHz，总面积为3.908mm²

开始

以gaussian用例为例，进入testcase/test_gpgpu_axi_top/tc_gaussian:

在仿真之前，需要确认GPGPU单个warp的大小：在src/define/define.v目录下，修改NUM_THREAD

• 用VCS仿真:

make run-vcs-4w4t

• 结果会显示PASSED或FAILED:

• 用Verdi查看波形

make verdi

• 如果不需要对外的AXI接口，则进入testcase/test_gpgpu_top/tc_gaussian，步骤同上

测试用例说明

测试集	warp/thread数	是否通过	当前执行周期数	说明
vecadd：向量加法	4w16t	pass	1800	64个元素向量加
	4w8t	pass	2696	64个元素向量加
	4w32t	pass	2164	64个元素向量加
	8w4t	pass	2899	64个元素向量加
matadd：矩阵加法	1w32t	pass	2808	4*4矩阵加法
	1w16t	pass	2500	4*4矩阵加法
	2w8t	pass	2640	4*4矩阵加法
	4w4t	pass	4054	4*4矩阵加法
nn：最近邻内插法	2w16t	pass	2031	19个点找最近的5个点
	4w8t	pass	4033	28个点找最近的5个点
	4w16t	pass	2269	53个点找最近的5个点
	8w4t	pass	3382	19个点找最近的5个点
	8w8t	pass	2038	53个点找最近的5个点
gaussian：高斯消元	1w16t	pass	10151	四元一次线性方程组消元
	2w8t	pass	11670	四元一次线性方程组消元
	4w4t	pass	11537	四元一次线性方程组消元
	4w8t	pass	15940	五元一次线性方程组消元
bfs：宽度优先搜索算法	2w16t	pass	20938
	4w8t	pass	22730
	4w32t	pass	36114
	8w4t	pass	40888

注：当前由于DCACHE_BLOCKWORDS较小，执行周期数会比较长，当DCACHE_BLOCKWORDS增大的时候，
执行周期会有比较大的改善，这里只是为了评估不同NUM_THREAD下GPGPU的执行效率

致谢

我们在开发Ventus GPGPU时参考了一些开源设计

Sub module	Source	Detail
CTA scheduler	MIAOW	Our CTA scheduler module is based on MiaoW ultra-threads dispatcher
L2Cache	block-inclusivecache-sifive	Our L2Cache design is inspired by Sifive's block-inclusivecache
FPU	XiangShan	We reused Array Multiplier in XiangShan. FPU design is also inspired by XiangShan
SFU	openhwgroup	Our SFU module is based on pulp-platform
Config, ...	rocket-chip	Some modules are sourced from RocketChip