Мультиядерный чип для трассировки лучей в реальном времени

Японская компания Tops Systems в сотрудничестве со своими «земляками» – Toyota Motor и Nihon Unisys, разработала специализированный чип, предназначенный для выполнения в реальном времени трассировки лучей – одного из методов рендеринга, применяемых в трехмерной компьютерной графике. В состав микросхемы входят 73 ядра различных типов, с возможностью соединения интерконнектами девяти чипов. Поддерживающая разрешение высокой четкости (1920 x 1080) система рассчитана на производительность около 800 терафлопс.

Исследователи решили основные вопросы, касающиеся общей архитектуры системы и анализа параллелизма приложений, и рассчитывают вскоре перейти к разработке деталей и реализации заказного чипа (application-specific IC, ASIC). Предполагается, что он будет производиться по 45-нм нормам, рабочая частота составит 750 МГц, а на его подложке площадью 17 мм.кв. разместится около 130 млн логических вентилей.

Предназначение чипа – использование в автомобильном дизайне. Еще в начале 90-х Toyota Motor разработала собственную систему трехмерной графики, используемую при моделировании форм кузовных деталей и их окраски, что снизило количество необходимых физических прототипов. Новый чип должен стать основой для построения новой версии этой системы.

Большая часть систем рендеринга реального времени, используемая в играх и других приложениях, использует для ускорения построения трехмерных изображений графические процессоры. Однако в данном случае исследователи предпочли за счет использования множества гетерогенных ядер использовать метод трассировки лучей на поверхностях с произвольной кривизной (поверхности Безье), без применения привычных многоугольников. Считается, что таким образом обеспечивается более точное формирование изображений.

Система рендеринга Toyota Motor, в отличие от обычных систем трассировки лучей, разбивает видимый спектр на 35 диапазонов, и рассчитывает оптические свойства, такие как отражение и преломление, для каждого из них. Чтобы обеспечить выполнение соответствующего объема расчетов в реальном времени для получения изображения высокой четкости необходима столь высокая производительность, присущая системам класса суперкомпьютеров.