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經(jīng)過四年的開發(fā)，一款開源全定制 GPU--FuryGPU 悄然面世！

FuryGPU 是游戲軟件開發(fā)人員迪倫-巴里（Dylan Barrie）一個人的杰作，而且是利用其業(yè)余時間完成了這個極其復(fù)雜的硬件和軟件項目。

FuryGPU 基于 Xilinx FPGA 設(shè)計，并通過 PCIe 插槽連接主機(jī)。原型 PCIe 顯卡目前能夠在 Quake Timedemo 中實現(xiàn)約 44fps。

從圖片來看，F(xiàn)uryGPU 看起來非常像大約 20 年前的典型 PC 顯卡，通過配備 DisplayPort 和 HDMI 輸出進(jìn)行了現(xiàn)代化改造。不過，這個項目遠(yuǎn)不止硬件，Barrie 承認(rèn)，這款顯卡設(shè)計中最痛苦的方面是創(chuàng)建Windows驅(qū)動程序。

Barrie 介紹FuryGPU 的開發(fā)工作是從 Ben Eater 的 "從零開始構(gòu)建可編程 8 位計算機(jī) "項目中獲得靈感后開展的。

Ben Eater的8 位計算機(jī) "項目截圖

硬件，從開發(fā)板到顯卡

這位硬件自制者說，他決定從頭開始制造圖形處理器，因為他不知道 GPU 如何工作的 "實際細(xì)節(jié)"。由于對軟件方面的 3D 渲染過程 "極為熟悉"，Barrie 意識到創(chuàng)建 GPU 可能是一個雖然艱巨但可行的個人項目。

Barrie 在購買了一塊裝有 FPGA 的 Arty Z7 開發(fā)板并進(jìn)行了一些初步開發(fā)和測試后，開始實現(xiàn)他從零開始構(gòu)建 GPU 的夢想。隨后，Xilinx Kria 系統(tǒng)級模塊（SoM）的問世推動了這一項目，該模塊將 價格低廉的 Zynq UltraScale+ FPGA 與大量的 DSP 單元、（相對）海量的 LUT 和 FF 以及特別令人感興趣的硬核化 PCIe 內(nèi)核結(jié)合在一起。

Barrie 是一個軟件工程師，對于硬件開發(fā)來說，剛開始只能算是硬件小白。為此他花了 "無數(shù)個小時" 學(xué)習(xí) FPGA 芯片如何工作，以及如何通過硬件描述、驗證和實現(xiàn)語言 SystemVerilog 來構(gòu)建芯片設(shè)計。不過Barrie卻表示，設(shè)計 PCIe 圖形卡的硬件是一項“艱巨的工作”，但還不是最痛苦的工作。

Windows 驅(qū)動程序和 60fps 的 Quake

Barrie將為FuryGPU創(chuàng)建Windows驅(qū)動程序描述為整個項目中“最痛苦”的方面 - 盡管他在過去的14年中一直在游戲開發(fā)行業(yè)的圖形渲染軟件方面工作。

最初，F(xiàn)uryGPU設(shè)計的目標(biāo)是將一個簡單的旋轉(zhuǎn)立方體演示放在一起，以展示 GPU 的工作原理。然而，隨著項目的發(fā)展，以可玩幀率玩標(biāo)志性的 PC 游戲《雷神之錘》開始成為新的目標(biāo)。

Barrie 解釋說，在準(zhǔn)備好 Windows 驅(qū)動程序后，他編寫了一個自定義圖形 API 來與 GPU 通信，為顯示器和音頻編寫了 Windows 內(nèi)核驅(qū)動程序，現(xiàn)在擁有一個功能齊全的圖形硬件，可以以每秒 60 幀的速度渲染 Quake。

這里的視頻演示了Barrie 的自制GPU 的 Quake Timedemo 視頻捕獲，證明 FuryGPU 在大約一個月前的 720p 基準(zhǔn)測試中可以達(dá)到 44fps。

Barrie 表示，打算在某個時候?qū)uryGPU項目開源，包括整個堆棧（PCB原理圖，所有HDL，Windows WDDM驅(qū)動程序，API運(yùn)行時驅(qū)動程序）。