A Parte I da nossa Trilogia zkVM defendeu a substituição do HAL por uma arquitetura de prova orientada a grafos. Agora aqui estão os dados. Avaliámos o Venus – o nosso backend orientado a grafos no ZisK – em GPU e FPGA, e revisitámos a nossa tese original sobre hardware ZK. Aqui está o que os números mostram. 🧵

2/ O graph-first proporciona ganhos mensuráveis em GPUs. Sob o HAL, os kernels são lançados sequencialmente. Com o cudaGraph, capturamos e reproduzimos todo o fluxo de prova como um gráfico agendado. Isso reduz a sobrecarga de lançamento da CPU e diminui a oscilação de sincronização host↔dispositivo, especialmente em fases iterativas como a verificação de soma. Resultados abaixo (comparando com ZisK 0.15).

3/ Também testámos FPGA em dois dispositivos: VU47P (classe F2 da AWS) e VH1782 (classe V80 da AMD). Tempo de relógio da GPU medido: ~47.8s FPGA (estimado por HLS): ~335–404s Nota: os tempos da GPU são medidos; os tempos da FPGA são estimados a partir da latência de síntese ÷ Fmax. Não é uma comparação direta, mas é claramente direcional. Diferença por chip: ~7–8×, em grande parte devido aos limites de frequência da FPGA (74–98 MHz). Nem o desempenho bruto nem o desempenho/watt justificam a substituição da GPU pela FPGA hoje.

4/ Mas "FPGA é mais lento" não é a conclusão. O trabalho com FPGA forçou definições precisas de layouts de memória, contratos de interface e dependências entre estágios de prova. Exatamente a base que você precisa antes de projetar um ASIC. FPGA é a ponte de prototipagem de gráfico para hardware.

5/ Porque o provador é um grafo de computação, a mesma lógica compila para qualquer backend: GPU → núcleos cudaGraph FPGA → módulos de fluxo de dados ASIC → blocos de computação fixos Apenas o backend muda. O grafo permanece o mesmo.

6/ GPU → FPGA → ASIC é, portanto, uma evolução coerente. Implantamos GPU com configurações otimizadas para a Venus para extrair desempenho estável e crescente. Embora o FPGA não seja competitivo em termos de desempenho, ele confirma a correção estrutural da nossa direção de hardware. A arquitetura orientada a gráficos é a ponte que permite a otimização a nível de gráfico cuda hoje e a compilação nativa de hardware ASIC amanhã.