Résumé :
Dans les ordinateurs personnels modernes, la carte graphique est généralement considérée comme un énorme moteur informatique composé de milliers de processeurs de flux dédiés au rendu graphique hautement parallèle et aux calculs d'intelligence artificielle. Cependant, selon la dernière analyse approfondie menée par la communauté du développement matériel et le personnel technique sous-jacent, il existe en réalité des dizaines de cœurs de processeur RISC-V basés sur l'architecture de jeu d'instructions ouverte cachée dans les GPU NVIDIA modernes.
Ces cœurs basse consommation jouent un rôle extrêmement critique en tant que « micro unité centrale de traitement » à l'intérieur de la puce de la carte graphique, et ont même entièrement pris en charge la gestion des pilotes de la carte graphique et le travail de planification du matériel qui nécessitait à l'origine le processeur principal du système.
Depuis que NVIDIA a progressivement introduit l'architecture open source RISC-V à partir de l'architecture Turing et de l'architecture Ampere, ces cœurs légers, appelés GSP (Graphics System Processor) et diverses unités de gestion sous-jacentes, ont été secrètement intégrés dans la puce. À l'intérieur d'une carte graphique typique de station de travail NVIDIA GeForce ou RTX, il existe des dizaines de cœurs auxiliaires RISC-V spécialisés, responsables d'une série de tâches système de bas niveau lourdes et délicates allant de la gestion du contrôleur de mémoire, à la surveillance de l'alimentation et de la température, en passant par les calculs cryptographiques sécurisés pour afficher le contrôle du pipeline de sortie.
Le changement le plus critique est la reconstruction par Nvidia de l'architecture du micrologiciel GSP. Dans les premières conceptions de cartes graphiques, la plupart des travaux de planification matérielle et de traduction des instructions du pilote étaient effectués par le processeur système de la carte mère. Cela occupait non seulement les ressources informatiques du processeur principal, mais introduisait également facilement des retards système inutiles. De nos jours, NVIDIA a migré la majeure partie de la logique d'exécution du pilote vers le contrôleur RISC-V spécialisé (c'est-à-dire GSP) à l'intérieur de la puce de la carte graphique, complétant ainsi la planification et la gestion en temps réel des instructions directement à l'intérieur de la carte graphique, libérant complètement la charge du processeur de l'hôte et réduisant considérablement la latence de réponse du rendu graphique.
En plus d'améliorer les performances du pilote, l'introduction d'un grand nombre de cœurs RISC-V améliore également considérablement la sécurité et la modularité matérielle de la carte graphique. Ces cœurs légers exécutent un micrologiciel système hautement fermé et crypté, établissant une racine de confiance matérielle indépendante (Root of Trust) pour la carte graphique, bloquant ainsi efficacement le risque de sécurité lié à l'utilisation de pilotes malveillants pour s'introduire dans les canaux sous-jacents de la carte graphique. Dans le même temps, grâce à l'architecture RISC-V standardisée, l'équipe R&D de NVIDIA peut mettre à jour rapidement et de manière itérative le microcode interne et les modules fonctionnels sous-jacents sans reconstruire complètement la logique globale de la puce.
L'évolution de la logique interne des GPU NVIDIA démontre pleinement que les cartes graphiques modernes ne sont plus de simples coprocesseurs de calcul parallèle, mais des systèmes sur puces (SoC) complexes hautement intégrés à plusieurs unités de traitement dédiées. Cette conception de base d'intégration interne profonde de l'architecture open source RISC-V constitue non seulement une barrière cachée permettant à NVIDIA de maintenir les hautes performances de sa carte graphique et ses avantages de monopole technologique, mais démontre également clairement l'énorme valeur de l'architecture de jeu d'instructions open source en tant que pilier invisible des principaux produits semi-conducteurs commerciaux.
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