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gamescom 2010: GPU-Computing

18
Aug

Die Spieleindustrie als Innovationsmotor der Halbleiter-Branche

Anlässlich der gamescom in Köln berichtet Ibrahim Kasaboglu über die neuesten Entwicklungen in der Halbleiter-Branche.

Als 1996 die ehemalige Pixelbeschleuniger-Schmiede 3dfx Interactive (später durch den Erzrivalen nVidia aufgekauft) die „Voodoo 1“, einen reinen 3D-Beschleuniger mit eigener GLIDE-API, auf den Markt brachte, ging ein Staunen der Begeisterung und der Erleichterung durch die Reihen der Spielebranche.

Begeisterung, weil es bis dato keine brauchbare 3D Lösung gab, die mit einer für damalige Verhältnisse sagenhaften Qualität und Performance ein völlig neues Spieleerlebnis möglich machte.
Erleichterung, weil die Voodoo1 die Hauptlast von der CPU auf die GPU (Graphics Processing Unit) verlagerte und dadurch auch Besitzern älteren/schwächeren PCs den Genuss aktueller Titel ermöglichte.
14 Jahre und einige Evolutionsstufen später, stehen mit der „Fermi“ aka „GF100“ (nVidia)- und „Cypress“ (AMD/ATI) zwei topaktuelle GPUs in den Regalen, die weit aus mehr als nur reine „3D Beschleuniger“ sind.
Die reinen technischen Daten zergehen Kennern auf der Zunge:

  • 3 Milliarden Transistoren („Fermi“)
  • 2.720 GFLOPs („Cypress“)
  • 68.000 MTEXs (Texelfüllrate, „Cypress“)
  • 177.408 MB/s Speicherbandbreite (“Fermi”)

Doch wohin mit dieser brachialen Rohpower? Obgleich die LCD-Hersteller nachgezogen haben und Monitore mit Full-HD-Auflösung bereits ihren (kleinen) Anteil zum Ausreizen dieser Pixelmonster beitragen, reizen nur eine handvoll Spiele (Crysis, Metro, GTA IV)) das gesamte Potenzial auch tatächlich aus – wohlgemerkt unter Einbeziehung sämtlicher qualitätssteigernder Features (Kantenglättung, Filterung, maximale Details)

Nvidia zeigt in seinen Grafikdemos beeindruckende Effekte
Die mittlerweile betagte Hardware einer PS3 oder einer Xbox 360 sieht im Vergleich zur aktueller High-End PC-Hardware (Hexacore CPUs, Multi SLI/CF) sehr alt aus – trotz einer immer noch sehr hübsch anzusehenden Pixelpracht.
Es war also nur eine Frage der Zeit, bis die enorme Rechenleistung und die massiv parallele Architektur aktueller GPUs im großen Stil ein neues Spielfeld betreten: GPU-Computing.

GPU Computing bezeichnet den Einsatz von GPUs für allgemeine wissenschaftliche und technische (Fließkomma-)Berechnungen.
Während gegenwärtig der Großteil der Supercomputer aus zig-tausenden zusammengeschalteten CPUs bestehen, steht die Zukunft der Supercomputer ganz im Zeichen von GPU-Computing.
Woher diese plötzliche Überlegenheit kommt, lässt sich mit einem kurzen Ausschnitt aus einem Artikel zum Thema CUDA/ATI Stream aus www.tomshardware.de gut erklären.
„In solchen Disziplinen sind die Grafikchips im Vorteil, denn ihre Shader können sehr gut mit Fließkommaberechnungen umgehen. Dabei verhält sich jeder Shader praktisch wie ein Prozessorkern. Anstatt also wie bei der klassischen CPU nur vier oder acht Threads zur Verfügung zu haben, können aktuelle GPUs 64, 320 oder mehr Shader aufbieten, die sich dann mit vereinten Kräften auf die Berechnungen stürzen.“
(Quelle: http://www.tomshardware.de/ATi-Stream-AMD-gpgpu,testberichte-240350.html)
Den größten Beitrag leisten hierzu die Entwickler dieser Superchips selbst.
Durch nVidias „CUDA-Architektur“ ist es Entwicklern nun möglich, aktuelle GPUs für wissenschaftliche und technische Berechnungen in Hochsprachen programmierbar zu machen. AMD/ATI hat mit „ATI Stream“ eine entsprechende Technik nachgeschoben.
So wurden z.B. viele Spezialeffekte des Kinofilms „The Last Airbender“ erst durch GPU-Computing möglich.
Kürzlich vergab die DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency, Forschungs- und Entwicklungsabteilung des amerikaischen Verteidiungsministeriums) einen Forschungsauftrag über 25 Mio. Dollar für die Entwicklung von Supercomputern die auf GPU-Computing basieren. Ein entsprechendes System soll etwa die 1.000-fache Leistungsfähigkeit des aktuell schnellsten Supercomputers haben!
Hätte diese Entwicklung ohne einer immer größer werdenden (22. Milliarden Dollar Umsatz weltweit 2008) Spieleindustrie stattgefunden?
Es wäre sicherlich vermessen zu sagen, „nein“. Aber der enorm beschleunigende Einfluss der Spieleindustrie auf die Halbleiterbranche, insbesondere auf „GPU-Computing“ ist nicht von der Hand zu weisen.
Während auch Unternehmen, die für Ihre Arbeit Supercomputer oder andere hochgezüchtete High-End Hardware benötigen (z.B. Wissenschaft, Modelling, Rendering, Ray Tracing etc.), sicherlich alle 2-4 Jahre ihre Systeme auf dem neusten Stand bringen, ist der „Investitions-Intervall“ bei Gamern mit 1-2 Jahren deutlich kürzer. „Crysis“ oder „GTA IV“auf einer drei Jahre alten Plattform? – Im August 2007 war ein Dual-Core mit einer 7900 GTX das Maß aller Dinge – eine höchst unansehnliche Ruckelorgie wäre vorprogrammiert.
„High-End“ Gamer rüsten Ihr System alle 12 bis 18 Monate auf bzw. ersetzen es komplett. Dies kann ich aus eigener Erfahrung nur bestätigen.
Die teure Entwicklung dieser Superchips wird erst durch den breiten Spielemarkt möglich und kann dann relativ preiswert im Form von speziellen Lösungen für den Profimarkt bereitgestellt werden.
Doch auch der private Anwender kann von GPU-Computing profitieren.
Schon mal ein 2-stündiges Video im HD-Format decodiert? Während dieser Vorgang auf einem handelsüblichen Computer (Quadcore, 3,0Ghz) gute 2 Stunden dauert, ist eine GPU der neusten Generation nach knapp einer viertel Stunde wieder einsatzbereit für das nächste Spiel.
In diesem Sinne, viel Spaß beim Spielen und „GPU-Computen“!
Link: http://www.gamescom.de

Author: 3C-Team

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