Abo
  • Services:

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.

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

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.

Stellenmarkt
  1. PROTAKT Projekte & Business Software AG, Bad Nauheim
  2. AOK - Die Gesundheitskasse für Niedersachsen, Hannover

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.



Anzeige
Spiele-Angebote
  1. 47,99€
  2. 1,69€
  3. 59,99€ mit Vorbesteller-Preisgarantie (Release 05.10.)
  4. 33,99€

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...


Folgen Sie uns
       


Nvidia Geforce RTX 2080 und 2080 Ti - Test

Nvidia hat mit der RTX 2080 und 2080 Ti die derzeit leistungsstärksten Grafikkarten am Markt. Wir haben sie getestet.

Nvidia Geforce RTX 2080 und 2080 Ti - Test Video aufrufen
Lenovo Thinkpad T480s im Test: Das trotzdem beste Business-Notebook
Lenovo Thinkpad T480s im Test
Das trotzdem beste Business-Notebook

Mit dem Thinkpad T480s verkauft Lenovo ein exzellentes 14-Zoll-Business-Notebook. Anschlüsse und Eingabegeräte überzeugen uns - leider ist aber die CPU konservativ eingestellt und ein gutes Display kostet extra.
Ein Test von Marc Sauter und Sebastian Grüner

  1. Thinkpad E480/E485 im Test AMD gegen Intel in Lenovos 14-Zoll-Notebook
  2. Lenovo Das Thinkpad P1 ist das X1 Carbon als Workstation
  3. Thinkpad Ultra Docking Station im Test Das USB-Typ-C-Dock mit robuster Mechanik

Gesetzesentwurf: So will die Regierung den Abmahnmissbrauch eindämmen
Gesetzesentwurf
So will die Regierung den Abmahnmissbrauch eindämmen

Obwohl nach Inkrafttreten der DSGVO eine Abmahnwelle ausgeblieben ist, will Justizministerin Barley nun gesetzlich gegen missbräuchliche Abmahnungen vorgehen. Damit soll auch der "fliegende Gerichtsstand" im Wettbewerbsrecht abgeschafft werden.
Von Friedhelm Greis


    iPhone Xs, Xs Max und Xr: Wer unterstützt die eSIM in den neuen iPhones?
    iPhone Xs, Xs Max und Xr
    Wer unterstützt die eSIM in den neuen iPhones?

    Apples neue iPhones haben neben dem Nano-SIM-Slot eine eingebaute eSIM, womit der Konzern erstmals eine Dual-SIM-Lösung in seinen Smartphones realisiert. Die Auswahl an Netzanbietern, die eSIMs unterstützen, ist in Deutschland, Österreich und der Schweiz aber eingeschränkt - ein Überblick.
    Von Tobias Költzsch

    1. Apple Das iPhone Xr macht's billiger und bunter
    2. Apple iPhones sollen Stiftunterstützung erhalten
    3. XMM 7560 Intel startet Serienfertigung für iPhone-Modem

      •  /