Vo svete, kde sa grafické karty predbiehajú v miliardách tranzistorov a rekordnom výkone, sa objavil projekt, ktorý ukazuje presný opak. TinyGPU v2.0 je najmenší funkčný grafický procesor na svete — miniatúrny čip, ktorý dokazuje, že aj približne 200 000 tranzistorov stačí na vytvorenie plnohodnotného 3D zobrazenia.
Za projektom stojí vývojár Pongsagon Vichit, ktorý sa rozhodol postaviť vlastné GPU úplne od základov. Jeho cieľom nebolo poraziť NVIDIA ani AMD, ale ukázať, ako jednoduché a elegantné môže byť jadro grafického procesora, ak sa zbavíme zbytočnej komplexnosti. Výsledkom je TinyGPU v2.0 – otvorený, funkčný a extrémne minimalistický GPU čip, ktorý funguje ako živý experiment aj vzdelávací nástroj.
Ako funguje TinyGPU v2.0
TinyGPU v2.0 beží na FPGA platforme, ktorá umožňuje jeho testovanie v reálnych podmienkach. Na rozdiel od moderných grafických kariet, ktoré spracovávajú milióny trojuholníkov za sekundu, tento čip zvládne približne 1 000 „trojuholníkov“ v rozlíšení 320 × 240 pixelov a 4-bitovej farebnej hĺbke.
Práve trojuholníky sú základom každej 3D grafiky. Každý objekt, ktorý vidíme v hre alebo animácii – od postáv až po budovy – je zložený z tisícok malých trojuholníkov. GPU následne vypočíta, ako sa majú objekty transformovať, osvetliť, kam sa majú v scéne umiestniť a ako sa majú zobraziť na obrazovke. TinyGPU v2.0 dokáže tento proces vykonať – jednoduchšie, pomalšie, ale úplne samostatne.
Architektúra obsahuje vlastnú rastrovaciu pipeline so základnými grafickými funkciami ako transformácia, osvetlenie, odstraňovanie skrytých plôch či ploché tieňovanie. Hoci ide o čísla, ktoré dnes pôsobia archaicky, výsledok je plne funkčný – rotujúce 3D objekty v reálnom čase, reagujúce na vstup z gamepadu.
Druhá generácia priniesla optimalizované riadenie pamäte a efektívnejšiu prácu s geometriou. Verzia v2.0 sa tak správa stabilnejšie a plynulejšie než jeho predchodca. Nejde o herný GPU, ale o fascinujúcu ukážku toho, ako možno pochopiť grafické výpočty v najčistejšej forme – bez AI, DLSS či ray tracingu.
Dizajn a význam TinyGPU v2.0
TinyGPU v2.0 nie je o výkone, ale o myšlienke. V dobe, keď špičkové grafické karty stoja tisíce eur a vyžadujú robustné chladenie aj 1200-wattové zdroje, prichádza čip, ktorý mení pohľad na GPU úplne od základov. Táto mini GPU je otvorená, jednoduchá a pochopiteľná. Dokazuje, že vizualizácia trojrozmerného priestoru nemusí byť doménou gigantov s obrovskými rozpočtami, ale aj jednotlivcov s odvahou experimentovať.
Čip má zanedbateľnú spotrebu, zaberá len niekoľko milimetrov štvorcových a pritom dokáže spracovať 3D scénu úplne sám – bez pomoci CPU. V jeho vnútri sa nachádza všetko, čo tvorí podstatu grafického procesora: transformácia objektov, osvetlenie, tieňovanie aj rasterizácia. Práve preto sa tento grafický procesor stal obľúbeným vzdelávacím nástrojom medzi vývojármi a študentmi, ktorí chcú pochopiť, ako GPU pipeline funguje v praxi.
Projekt je úplne open-source a voľne dostupný. Každý si môže pozrieť zdrojové kódy, upraviť ich alebo dokonca objednať fyzickú verziu čipu prostredníctvom iniciatívy Tiny Tapeout. Verzia 2.0 tak nie je len virtuálnym návrhom – je to skutočný kremíkový čip, ktorý si môže postaviť ktokoľvek, kto má chuť experimentovať.
Ak chcete vidieť TinyGPU v2.0 v akcii, pozrite si aj video, v ktorom je čip testovaný priamo na FPGA doske. Ukazuje jeho reálne spracovanie „trojuholníkov“ aj rotujúce 3D objekty v jednoduchej vizualizácii
Záver
TinyGPU v2.0 je dôkazom, že veľkosť a výkon nie sú všetko. Tento miniatúrny čip neohromí počtom FPS ani ray tracingom, no pripomína, že skutočné inovácie vznikajú z pochopenia, nie z miliárd tranzistorov. Je to projekt, ktorý spája jednoduchosť, kreativitu a vášeň pre hardvér do jedného kompaktného diela.
V čase, keď grafické karty prerastajú samotné počítače, prichádza TinyGPU v2.0 ako pripomienka, že krása technológie spočíva aj v jej zrozumiteľnosti. A možno práve tento maličký čip je najväčším dôkazom, že aj v GPU svete stále existuje priestor pre skutočnú inováciu.