Construir una GPU moderna es una tarea reservada normalmente a empresas con miles de ingenieros, fábricas de semiconductores y presupuestos multimillonarios. Sin embargo, el creador de hardware Matthias Balwierz, conocido en internet como Bitluni, decidió comprobar hasta dónde podía llegar una sola persona trabajando con componentes baratos. El resultado es una máquina formada por 8.192 microcontroladores RISC-V , cada uno conectado directamente a un LED RGB. El sistema combina procesamiento y visualización en una misma estructura: cada chip actúa como una pequeña unidad de cálculo y, al mismo tiempo, controla uno de los puntos luminosos de la pantalla.
No es una tarjeta gráfica capaz de competir con una GeForce o una Radeon. Tampoco utiliza la arquitectura especializada de una GPU comercial. Su valor está en mostrar cómo algunas tareas gráficas pueden dividirse entre miles de procesadores pequeños y coordinarse dentro de un proyecto doméstico. © bitluni Youtube. Una máquina construida píxel a píxel La idea inicial de Bitluni era desarrollar una pantalla de gran tamaño.
Sin embargo, utilizar píxeles RGB direccionables habría elevado demasiado el presupuesto, por lo que eligió una solución más directa: colocar un microcontrolador y un LED en cada punto de la imagen. El objetivo completo es alcanzar una resolución de 320 x 200 píxeles, habitual en videojuegos de la época de DOS. Aunque parece muy baja frente a las pantallas actuales, esa configuración exige 64.000 microcontroladores. Intentar llegar a Full HD habría sido prácticamente imposible .
Una resolución de 1.920 x 1.080 necesitaría más de dos millones de chips, además de una infraestructura gigantesca para alimentarlos, programarlos y comunicarlos entre sí. La versión construida hasta ahora utiliza 8.192 unidades, por lo que representa solo una primera etapa del sistema completo. Los componentes están distribuidos en placas modulares de 16 x 32 píxeles y organizados en una estructura circular inspirada visualmente en el superordenador Cray-1. Miles de procesadores baratos, pero un coste enorme Bitluni eligió microcontroladores QingKe CH570, basados en una CPU RISC-V de 32 bits que puede alcanzar los 100 MHz.
Cada unidad incluye además memoria, conectividad USB, un transceptor de 2,4 GHz y compatibilidad con Bluetooth. El creador logró adquirirlos por unos 0,13 dólares cada uno. El precio parece insignificante, pero al multiplicarlo por las 64.000 unidades previstas, solo los microcontroladores superarían los 8.000 dólares. Además, cada grupo de 32 chips queda bajo el control de un microcontrolador CH32V más potente, encargado de organizar la comunicación y coordinar el funcionamiento de esa sección.
Esta estructura jerárquica resulta necesaria porque controlar decenas de miles de unidades desde un único procesador sería extremadamente complicado. El gran problema es alimentar toda la estructura La configuración final podría necesitar alrededor de 2.161 vatios, equivalentes a unos 655 amperios trabajando a 3,3 voltios. Es una potencia comparable con la de varios electrodomésticos funcionando simultáneamente. Para alimentar el prototipo, Bitluni recurrió a una fuente Corsair WS3000 y diseñó convertidores capaces de transformar los 12 voltios de salida en los 3,3 voltios necesarios para los microcontroladores y los LED.
También estudió utilizar refrigeración por inmersión, pero suspendió esa posibilidad por su coste y su impacto ambiental. Incluso sin esa solución, la gestión del calor y la distribución de corriente representan algunos de los mayores desafíos del proyecto. Una impresora 3D convertida en programadora de chips Fabricar las placas no era suficiente. También había que instalar el programa correspondiente en miles de microcontroladores.
Para evitar hacerlo manualmente, Bitluni imprimió una herramienta con tres contactos y la colocó en el carro de una impresora 3D. Un script de Python envía instrucciones G-code para moverla hasta cada chip y cargar el firmware de forma automática. La impresora dejó así de producir objetos y se convirtió en una máquina de programación industrial improvisada. El proyecto todavía está lejos de funcionar como una GPU convencional.
Su comunicación interna presenta cuellos de botella y la matriz completa no ha sido construida. Sin embargo, ya demuestra algo importante: fabricar un procesador gráfico comercial continúa fuera del alcance de un aficionado, pero reconstruir algunos de sus principios con miles de componentes económicos sí es posible. Bitluni no está creando una rival para NVIDIA. Está desmontando la idea de una GPU y volviéndola a construir, píxel por píxel, para que podamos observar todo lo que normalmente queda oculto dentro de un único chip.
Fuente: Xataka.