CUDA, Directcompute, Open CL: Möglichkeiten und Grenzen von GPU-Computing

CUDA, Directcompute, Open CL

Möglichkeiten und Grenzen von GPU-Computing

GTC

Am Vortag von Nvidias GPU Technology Conference (GTC) gaben Entwickler von Khronos, Microsoft und Nvidia einen Überblick über die Einsatzgebiete von GPUs für allgemeine Berechnungen. Der Konsens: GPUs sind schnell, aber nur, wenn man sie richtig programmiert.

Anzeige

CUDA, Directcompute und Open CL - gleich drei Programmierschnittstellen gibt es, um auf Nvidia-GPUs Rechenaufgaben durchzuführen. Welche die beste ist, wagten auch die Entwickler in den Einführungsvorträgen der GTC nicht zu behaupten. An verschiedenen Beispielen zeigten sie jedoch, dass auch längst gelöste Probleme wie die Fourier-Transformation (FFT) oder Matrizenreduktion auf GPUs besonderer Behandlung bedürfen.

Die höhere Parallelität einer GPU im Vergleich mit einer CPU wirkt sich nur dann positiv aus, wenn der Chip ständig viel zu tun hat. Dafür gilt es vor allem, mit dem immer knappen Hauptspeicher - was in diesem Fall das auf der Karte verfügbare RAM ist - und dessen Bandbreite sorgfältig umzugehen. Ein weiterer Eckpfeiler: Threads dürfen sich nicht gegenseitig behindern.

  • Directcompute realisiert Nvidia per CUDA
  • Lens Flares in 3DMark11 per Directcompute
  • Ein Foto aus der Realität, ...
  • ... das nahe an der Simulation ist.
  •  
  • Sieben Schritte zur Matrizenreduktion mit immer höherem Durchsatz
  • Gezieltes Schreiben spart Bandbreite
  • Von einer Gruppe von Threads bis zum einzelnen Rechenwerk
Ein Foto aus der Realität, ...

So zeigte Nvidia, dass sich für die parallele Matrizenreduktion Beschleunigungen bis zum Dreißigfachen erreichen lassen. Das gilt aber nur, wenn sich Verzweigungen (Branches) weitgehend vermeiden lassen, die Speicherzugriffe aneinander ausgerichtet und verschachtelt sind (interleaving) und in einem Thread mehrere Objekte behandelt werden. Das ist ein Unterschied zum Füttern von Threads auf x86-CPUs. Diese Chips kommen mit Abhängigkeiten von Aufgaben untereinander wesentlich besser zurecht.

Da der Speicher immer knapp ist, müssen manchmal Zwischenschritte eingeschoben werden, auch bei grafikorientierten Routinen. Da die Tessellation von DirectX-11 nur 64 Detailstufen vorsieht, empfahl Nvidia für die Darstellung von Bergen eine weitere Unterteilung per fraktaler Selbstähnlichkeit. Das kann dann, auch innerhalb einer Grafikanwendung, ein Directcompute-Shader erledigen. Dafür ist jedoch ein Kontextwechsel nötig, was wieder Rechenzeit kostet.

Statt einer einzelnen Spiegelung wie durch das Objektiv des Betrachters lassen sich so auch viel Flares an mehreren Lichtquellen erzeugen. Ein weiteres Beispiel führte Microsoft an. Die Linsenreflexionen (lens flares), die in Spielen den von Filmen gewohnten Eindruck des gewollten fotografischen Fehlers vermitteln sollen, lassen sich auch über eine Fourier-Transformation erzielen.

Ohne ein exponentielles Ansteigen der Rechenzeit geht das aber nur, wenn 3D-Modell und Compute-Shader zusammenarbeiten. Wie schon bei der Tessellation lassen sich solche Effekte also nicht nachträglich auf bestehende Programme anwenden, sie müssen von Anfang an einkalkuliert werden.


irata_ 21. Sep 2010

"Vorhersagbares Zeitverhalten" hab ich auch auf klassischen 8-Bittern (C64, Atari...

AnotherGuy 21. Sep 2010

Natürlich sind all solche persönlichen Empfindungen letztlich Geschmackssache, es gibt...

DaHonk 21. Sep 2010

Sowas wie MW2 mit seinen verkauften 15+ Millionen Kopien ist schwer zu toppen. Das...

Kommentieren



Anzeige

  1. C++/Qt Frontend Developer (m/w)
    über Dr. Pendl & Dr. Piswanger, Vomp (Österreich)
  2. Senior Project Manager Solutions & Databases, Google EMEA (m/w)
    Schober Information Group Deutschland GmbH, Stuttgart / London (Großbritannien)
  3. System- und Basisadministrator (m/w)
    RheinEnergie AG, Köln
  4. Projekt- / Service-Ingenieur HMI / SCADA / Prozessleittechnik (m/w)
    SCHOTT AG, Mainz

 

Detailsuche


Spiele-Angebote
  1. NEU: Assassin's Creed Chronicles: China [Online Code für PS4]
    7,56€
  2. Hunted: Die Schmiede der Finsternis [Online Code]
    5,97€ USK 18
  3. Sim City Download
    8,99€

 

Weitere Angebote


Folgen Sie uns
       


  1. Amtsgericht Hamburg

    Online-Partnervermittlungen dürfen kein Geld nehmen

  2. Elite Dangerous

    Powerplay im All

  3. Martin Gräßlin

    KDE Plasma läuft erstmals unter Wayland

  4. Canonical

    Ubuntus Desktop-Next soll auf DEB-Pakete verzichten

  5. Glasschair

    Mit der Google Glass den Rollstuhl steuern

  6. Günther Oettinger

    EU und Telekom wollen Regulierung zu Whatsapp und Google

  7. Ebay

    Magento-Shops stehen Angreifern offen

  8. Acer Iconia One 8

    Kleines Android-Tablet mit Intels Quadcore-Atom

  9. Markenrecht

    Band Kraftwerk unterliegt Brennstoffzellenkraftwerk

  10. Teut Weidemann

    Die Tricks der Free-to-Play-Betreiber



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de



Fuzzing: Wie man Heartbleed hätte finden können
Fuzzing
Wie man Heartbleed hätte finden können
  1. Fehlersuche LLVM integriert eigenes Fuzzing-Werkzeug
  2. Mozilla Firefox 37 bringt Zertifikatsperren und Nutzerfeedback
  3. IT-Sicherheit Regierung fördert Forschung mit 180 Millionen Euro

Mini-PCs unter Linux: Installation schwer gemacht
Mini-PCs unter Linux
Installation schwer gemacht
  1. Mini-Business-Rechner im Test Erweiterbar, sparsam und trotzdem schön klein
  2. Shuttle DS57U Passiver Mini-PC mit Broadwell und zwei seriellen Com-Ports
  3. Broadwell-Mini-PC Gigabytes Brix ist noch kompakter als Intels NUC

Fire TV mit neuer Firmware im Test: Streaming-Box wird vielfältiger
Fire TV mit neuer Firmware im Test
Streaming-Box wird vielfältiger
  1. Amazons X-Ray im Hands On Fire TV zeigt direkt Zusatzinformationen zu Filmen
  2. Update Amazon wertet Fire TV auf
  3. Workshop Kodi bequemer auf Amazons Fire TV verwenden

  1. Re: Hoffentlich setzt sich dieses Urteil bei...

    Madricks | 05:42

  2. Re: Fehlererklärung

    Moe479 | 04:51

  3. Re: Antwort: Alles ausser neuere Spiele, die...

    Tzven | 04:40

  4. Re: 1915 & 2015

    Tzven | 04:22

  5. Re: Hört hört....

    Aslo | 04:17


  1. 18:41

  2. 16:27

  3. 16:04

  4. 15:06

  5. 14:42

  6. 14:09

  7. 13:27

  8. 13:02


  1. Themen
  2. A
  3. B
  4. C
  5. D
  6. E
  7. F
  8. G
  9. H
  10. I
  11. J
  12. K
  13. L
  14. M
  15. N
  16. O
  17. P
  18. Q
  19. R
  20. S
  21. T
  22. U
  23. V
  24. W
  25. X
  26. Y
  27. Z
  28. #
 
    •  / 
    Zum Artikel