Kỳ tích kỹ thuật: Khi một 'madlad' tự chế tạo GPU từ 8.192 chip RISC-V

Bài viết được dịch và tổng hợp từ tin tức gốc. Bạn có thể đọc bài viết gốc bằng tiếng Anh tại đây.

Điểm tin nhanh:

• YouTuber bitluni đã chế tạo một GPU tự chế (homebrew) sử dụng 8.192 chip vi điều khiển RISC-V CH570.
• Hệ thống hiện đạt độ phân giải 320x200 (QVGA) và đang được nâng cấp lên phiên bản 32.000 chip.
• Dự án là minh chứng cho sự kiên trì trong việc giải quyết các lỗi thiết kế PCB phức tạp và kết nối phần cứng quy mô lớn.

Trong thế giới công nghệ hiện đại, khi bạn không đủ ngân sách để sở hữu những card đồ họa cao cấp, giải pháp của YouTuber bitluni có lẽ là một gợi ý... đầy "ám ảnh". Thay vì mua GPU thương mại, anh đã dành 6 tháng để thiết kế, đặt hàng hàng nghìn vi điều khiển (MCU) và tự tay lắp ráp một cụm GPU (GPU cluster) từ 8.192 chip RISC-V.

Thông số kỹ thuật của "Quái vật" RISC-V

Dự án này không chỉ là một thử thách về lập trình mà còn là một bài toán hóc búa về kỹ thuật điện tử. Dưới đây là bảng thông số cấu hình của hệ thống:

Thành phần	Thông số chi tiết
Loại chip	CH570 RISC-V MCU
Tốc độ xung nhịp	100 MHz
SRAM mỗi chip	12 KB
Số lượng chip v1	8.192 chip
Số lượng chip v2 (dự kiến)	32.000 chip
Độ phân giải đạt được	320x200 (QVGA)
Cấu trúc PCB	6 lớp (32 hàng x 32 chip)

Quy trình vận hành hệ thống

Để hiểu cách cụm GPU này hoạt động, chúng ta có thể hình dung quy trình truyền dẫn dữ liệu qua sơ đồ khối đơn giản sau:

[Dữ liệu hình ảnh] ➔ [256 lõi điều khiển có FPU] ➔ [8.192 chip RISC-V] ➔ [LED RGB hiển thị]

Những thách thức "điên rồ" trong thiết kế

Bitluni chia sẻ rằng dự án này suýt chút nữa đã khiến anh mất trí. Việc thiết kế PCB cho 8.192 chip là một nhiệm vụ quá sức đối với các phần mềm thiết kế mạch thông thường. Anh đã phải chia nhỏ các "blades" (phiến mạch) vì nhà sản xuất không thể xử lý được độ phức tạp của bản thiết kế ban đầu.

Không chỉ dừng lại ở đó, quá trình lắp ráp gặp vô vàn lỗi kỹ thuật:

1. Lỗi linh kiện: Nhiều chip MCU không hoạt động hoặc hoạt động chập chờn, buộc phải thiết kế lại đường dẫn tín hiệu để tránh nhiễu.
2. Lỗi kết nối: Sự nhầm lẫn giữa các đường MOSI và MISO (đầu vào/đầu ra) giữa các tầng khiến hệ thống không thể giao tiếp, buộc anh phải sửa lỗi thủ công trên các bảng mạch mẫu.

Tương lai của dự án

Mặc dù phiên bản hiện tại đã hoạt động với độ phân giải 320x200, bitluni không hề dừng lại. Anh đã chuẩn bị sẵn linh kiện cho phiên bản tiếp theo với 32.000 chip MCU. Đây là một minh chứng cho niềm đam mê mãnh liệt với phần cứng mã nguồn mở, tương tự như cách cộng đồng Open Source luôn thúc đẩy giới hạn của công nghệ.

Việc bitluni dự định công khai toàn bộ file thiết kế là một tin vui cho những ai muốn thử sức với các dự án phần cứng phức tạp. Nếu bạn quan tâm đến việc tối ưu hóa hiệu năng hoặc các kỹ thuật xử lý dữ liệu đồ họa, hãy theo dõi thêm các bài viết về kỹ thuật lập trình trên hi_dev để có cái nhìn sâu sắc hơn về cách các hệ thống được vận hành.