Meta定制AMD显卡显存缩水至三分之一

1. 2021 年 9 月 1 日，距离新一轮 AI 浪潮启动还有 15 个月。NVIDIA 当时股价只有今天的十分之一，所以还在很努力地寻找 GPU 的各种应用场景，比如：数字币。在这天，NVIDIA 发布了一张专门用于数字币挖矿的显卡 CMP 170HX。这张卡的核心基本就是 A100。但 NVIDIA 为确保其只能用于挖矿，对 FP32、TF32 等挖矿用不上的算力进行了大幅度削减。比如 A100 的 TF32 是 156 TFLOPS，但 CMP 170HX 则只有 15 TFLOPS。另外 PCIe 带宽等也被大幅削弱了。更令人发指的是，CMP 170HX 本质上是英伟达把那些未能通过 A100 标准测试的瑕疵芯片再砍一刀后进行废物利用的产品，所以 CMP 170HX 其实物理上就有 80G 的显存，但 NVIDIA 通过固件限制只用了其中 10G。这些年硬件社区一直在想办法突破 NVIDIA 的限制。最近，终于有人完成了最后一跳，把 CMP 170HX 被锁定的性能解放了：FP32 算力提升 31 倍，FP64 算力提升 60 倍，TF32 算力提升 15 倍，10 GB 显存变成 80 GB，PCIe 从 Gen1 × 4 变成 Gen2 × 16。虽然 NVIDIA 的限制是在固件里做的，但破解并不是通过修改固件实现的。NVIDIA 显卡内有独立的处理器专门用来验证固件的数字签名。就算有人能搞清楚固件的格式，修改后的固件也无法在显卡里加载运行。在整个破解中，只有把 PCIe 位宽从 ×4 变成 ×16 需要手工补焊 24 颗 100nF 的电容，其余都是通过利用固件漏洞。CMP 170HX 的固件里有一段接收 DMA 数据的函数，在处理数据时没有限制用户输入的长度，存在缓冲区溢出漏洞。虽然 NVIDIA 的固件也用了类似于 Stack Cookie 的缓冲区溢出保护机制，但问题是 NVIDIA 的编译工具链犯了一个低级错误：把 Stack Cookie 放在了可写全局数据段的顶部，这就导致了通过溢出不仅可以覆盖返回地址，进一步也可以改写 Stack Cookie，所以 Stack Cookie 的保护也就被绕过了。同时，研究者利用固件自身的代码构造 ROP Chain，获得了 LEVEL2 特权，然后通过修改影子寄存器中的显存限制位、算力限制位、链路限制位，实现了释放显存、解锁算力等破解操作。影子寄存器相当于显卡的配置中心，位于一块独立的电力供应区域。所以，完成破解后，只要不拔服务器电源，那么无论是操作系统重启还是对显卡进行功能级复位，破解都会一直生效。最终破解后实现的性能虽然比 A100 还是略差些，但已经完全可以用于 AI 推理了。目前二手市场 A100 要几万元，而 CMP 170HX 只要几千元。不过估计 CMP 170HX 很快会涨价，然后大家也会对“知识就是金钱”这句话有更深刻的理解。doi.org/10.5281/zenodo.20916111

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