Show HN: Eyot，一种把 GPU 视为普通线程的编程语言
Source: Hacker News
概览
Eyot 是我正在构建的一种新语言，旨在让将工作卸载到 GPU 如同生成后台线程一样无缝。
Eyot 的源代码会透明地为 CPU 和 GPU 编译，二者之间的通信由运行时处理。传统的 GPU 编程要求你自行处理许多任务——内存分配、内核编译、工作调度等。这些长期以来在为 CPU 编写代码时已经由语言运行时负责，而 Eyot 将这种便利扩展到面向 GPU 的代码。
目标用户是那些大量使用 GPU 或其他加速器的领域，例如游戏开发、数值分析和人工智能。
Eyot 仍处于早期阶段。它尚未准备好用于正式工作，但你可以进行实验，如果你尝试了，我很乐意听取你的意见。下面给出一个简单示例（可在演示平台中运行）：
fn square(value i64) i64 {
print_ln("square(", value, ")")
return value * value
}
cpu fn main() {
// 1. 直接调用
print_ln("square(2) on cpu = ", square(2))
// 2. 作为在 CPU 上运行的 worker 调用
let cpu_worker = cpu square
send(cpu_worker, [i64]{ 3 })
print_ln(receive(cpu_worker))
// 3. 作为在 GPU 上运行的 worker 调用
let gpu_worker = gpu square
send(gpu_worker, [i64]{ 4, 5, 6 })
print_ln(receive(gpu_worker))
}square函数按预期直接在 CPU 上调用。- CPU worker 由
square函数创建（let cpu_worker = cpu square）。该 worker 在后台 CPU 线程上处理通过send函数发送的值。对数字求平方后，worker 通过receive调用返回结果。 - 这一次创建的是 GPU worker 而不是 CPU worker（
let gpu_worker = gpu square）。这会使square函数被编译为内核并在 GPU 上运行；除此之外其行为完全相同。正如你所见，Eyot 的print_ln也可以在 GPU 端工作。
Motivation
我参与过许多项目，在这些项目中，将计算迁移到 GPU 是显而易见的提升性能的途径，但由于实现难度大而被忽视。这些项目不仅限于计算机视觉或游戏开发等显而易见的领域，还包括一些看似不适合 GPU 编程的场景，例如桌面应用程序开发。
举例来说，早前我在 Texifier（一款 macOS LaTeX 编辑器）工作时，曾对久负盛名的 TeX 排版系统进行改造，使其直接将多边形输出到 GPU 内存，而不是生成 PDF。这样做显著降低了延迟，使我们能够实时更新输出。该功能颇受欢迎，但实现的困难让我怀疑项目是否值得投入。
在 Eyot 中，我希望构建一种语言，使得在 GPU 上工作深植于语言设计之中，变得轻而易举。长期以来，我们把 CPU/操作系统的组合视作运行代码的环境，而不是可以被操控的设备。Eyot 只是将这种思路扩展到 GPU。虽然 CUDA 等选项已经存在，但 Eyot 的目标是围绕 GPU 并发模型构建整套语言。
当前状态
进展比较缓慢，因为我在业余时间进行开发（欢迎赞助！），最近又因为新生儿的到来而稍作休整。我的主要路线图项目包括：
- 渲染 – Eyot 目前仅提供对 GPU 的计算访问。游戏开发是一个重要目标，因此渲染支持在我的愿望清单中占很高位置。我希望使用 Vulkan 来实现，同时用 Vulkan 计算取代 OpenCL。
- 语法 – 为了在不引入在 CPU 与 GPU 两端都不可行的语言特性的前提下实验 CPU/GPU 交互，我推迟了 Eyot 语法的开发。当前缺失的主要语法特性有代数数据类型、lambda 表达式以及某种形式的接口/特质（trait）多态。
- GPU 内存管理 – 向量和字符串目前只能在 CPU 端分配；这也应当能够在 GPU 上工作。我还希望内存管理器能够在适当时自动将分配转移到共享缓冲区。
- 性能 – 遵循 “先让它工作，再让它正确，最后让它快” 的原则，我可能会把这部分留到后期，但尽快对 Eyot 投入真实工作负载并提升速度仍然是目标。
- 标准库 – 目前的库仅包含少量函数，需要进一步完善。
我不会进行的工作
- 自动并行化 – Eyot 不会，也不会自动在 CPU/GPU 核心之间并行化工作。我们的目标是提供一种方便的方式来在处理器之间分配工作，而不是削减控制权。
- 理论上最优的性能 – Eyot 并不打算完全取代现有的 GPGPU 库，就像 C/C++ 并不打算完全取代汇编一样。Eyot 代码与等价的 C/Vulkan 代码之间出现显著的性能差异会被视为 bug，但为了一定的易用性而接受一些性能惩罚是可以接受的。
- 成为下一个伟大的通用语言 – 我们会尽量让 GPU 与 CPU 之间的语法差异最小化，因此语言设计将受到 GPU 能力的限制，这可能会限制可以加入 Eyot 语法的内容。
进一步阅读
感谢阅读。您可以通过其文档和源代码了解更多关于 Eyot 的信息。如果您想尝试它，欢迎打开 issue 或留下评论！
- 试试演示平台
- 或者在您的机器上安装 Eyot