GPU und CPU und ihre Zukunft - Interview mit NVIDIA, ATI, Intel und Matrox (13/22)

Frage 1 - Der GPU-CPU-Mix

Die Eierlegende Wollmilchsau

Zafiris Kalantzis, TweakPC: GPUs und CPUs machen gegenwärtig eine interessante Entwicklung durch. Und zwar bewegen sie sich zunehmend aufeinander zu. Während also GPUs universellere Eigenschaften erhalten, um damit flexibler auf Probleme eingehen zu können, spezialisieren sich CPUs, um sich in bestimmten Situationen Vorteile einzuräumen.

Allgemeine Frage 1: Die Vergangenheit lehrt uns, dass Hardware-Komponenten zur Zentralisierung neigen. Es ist daher nur eine Frage der Zeit, bis GPUs und CPUs zu einer Komponente verschmelzen. Wann wird dies der Fall sein?

Bengt Hessel, MATROX: Interessante Frage, zur Zeit muss wohl erstmal der Trend zur Parallelisierung abgearbeitet werden, um vollen Nutzen aus der vorhandenen Hardware ziehen zu können.

Lars Weinand, NVIDIA: Die Frage muss denen gelten, die an solchen Ansätzen arbeiten. Die große Frage die ich mir bei dem Thema stelle ist, ob der Markt derartige Lösungen wirklich will und welche Leistungen solche Lösungen bieten. Ein optimierter PC muss heute eine ausgewogene GPU und CPU Leistung bieten, was dieser Ansatz kaum bieten kann. Eine moderne GPU ist bei weitem komplexer als heutige CPUs. GeForce GPUs mit CUDA Unterstützung (ab GeForce 8) erlauben die massive parallele Rechenleistung auch für Standardanwendungen zu nutzen. GeForce (8/9) GPUs haben vereinfacht ausgedrückt zwei Betriebsmodi: „3D“ und „Compute“. Im „Compute“ Modus können Anwender ihre Standard C Programme via CUDA auf der GPU ausführen und dabei Geschwindigkeitsvorteile gegenüber eine CPU von Faktoren über 100 realisieren. Natürlich muss der Algoritmus auch parallelisierbar sein.

Martin Strobel, INTEL: Nach dem Mooreschen Gesetz verdoppelt sich die Transistorendichte etwa alle 24 Monate. Jetzt kann man Prozessoren oder generell gesprochen die Chips immer kleiner machen oder man integriert auf die selbe Die-Fläche mehr Transistoren und erhöht damit das sogenannte Transistorenbudget. Durch die zusätzlichen Transistoren ist es möglich weitere Kerne hinzuzufügen, Funktionen auf Chipebene zu konsolidieren und neue Funktionen zu integrieren. Zu den Letzteren zählt beispielsweise die Virtualisierungstechnologie, die Intel 2005 eingeführt hat und heute in den Server, Desktop und Notebook Prozessoren von Intel zu finden sind. Ein weiteres Beispiel ist Simultaneous Multi-Threading (SMT), eine Technik mit der mehrere Threads pro Rechenkern gleichzeitig ausgeführt werden können. Diese Technologie wird in der nächsten, komplett neu entwickelten, und für 2008 geplanten Mikroarchitektur mit dem Codenamen Nehalem enthalten sein. Insgesamt finden mit Nehalem bis zu acht Rechenkerne auf einem Chip Platz. In Kombination lassen sich somit über 16 Threads gleichzeitig ausführen. Die einzelnen Kerne werden damit effektiver genutzt. Die neuen Nehalem Prozessoren werden zudem über Funktionen verfügen, die heute noch im Chipsatz zu finden sind: Einen integrierten Memory Controller, der Daten direkt mit dem Arbeitsspeicher austauscht sowie optional die integrierte Grafik.

Michael Schmid, AMD: Bereits 2009 werden wir sogenannte APUs, eine Mischung aus CPU und GPU auf den Markt bringen. Glücklicherweise sind wir in der Position, über beide Technologien zu verfügen, hochwertige CPUs und hochwertige Graphikchips. So können wir bei der Entwicklung auf unsere eigenen Ressourcen zurückgreifen.

Frage 1 - Quintessenz

Zafiris Kalantzis, TweakPC: MATROX sieht hier wohl einen steinigen Weg, bis so eine Lösung umgesetzt wird. Und in der Tat hat man nicht Unrecht. Denn obwohl Parallelisierung im Grafik-Segment groß geschrieben wird, gilt dies nur innerhalb der GPU. Selbst bei INTELs integrierten Grafik-Lösungen, die sehr von einer starken CPU profitieren, kann man von einem Mehrkern-Prozessor nicht in dem Maße profitieren, wie von einem höher getakteten Prozessor. Zumindest noch nicht. Die nutzbringende Umsetzung mehrerer Prozessor-Kerne ist dabei nur einer der Stolpersteine, die diesem Ziel im Wege stehen. Und je mehr Kerne es werden, desto steiler erstreckt sich der Weg. Bei INTEL sieht man dies aber nicht so eng. Hier berücksichtigt man wohl die Tatsache, dass ein PC mit seinen Aufgaben wächst. Das bedeutet wohl, dass wir keineswegs die jetzige Rechenarbeit als Referenz sehen dürfen, um zukünftige Prozessoren zu beurteilen. Denn mit der Hardware verändert sich auch die Software. Und das noch junge Thema der Parallelisierung könnte sich schon in naher Zukunft als fester Bestandteil einer jeden Software manifestieren. Im Hinblick auf die Zukunft zeigt INTEL auch auf, dass dies genau der Weg ist, denn man einschlägt. Die CPU verschmelzt dabei nicht nur mit der GPU, sondern auch gleich mit Teilen der Northbridge und produziert damit ein echtes SoC für den klassischen SOHO-Anwender. Genauso geht auch AMD vor, die ebenfalls CPUs und GPUs im Portfolio haben und wo es auch nur eine Frage der Zeit ist, bis man diese unter einen Hut bringt. Dennoch sind INTELs und AMDs Bemühungen nur der erste Schritt. Auch wenn CPU und GPU zusammengelegt werden, sind sie dennoch zwei getrennte Systeme, die über die Zeit noch weiter verschmelzen müssen, bis sie tatsächlich eine Einheit bilden. NVIDIA ist hier einen guten Schritt weiter, denn hier hat man mit seiner Computing-GPU praktisch schon den ersten Prototypen einer GPU/CPU-Kombi, die nicht nur auf Spezial-Anwendungen setzt, sondern auch dem Normalsterblichen Anwender dienen kann. Dennoch distanziert man sich in den Aussagen davon, die eigene GPU als solches zu sehen. Womöglich ist es garnicht angedacht, in die NVIDIA-GPU die volle Flexibilität einer CPU zu integrieren. Denn mit diesem Ballast würde sie womöglich ihre Rechenvorteile einbüßen. Scheinbar sieht NVIDIA - auch im Hinblick auf die Zukunft - seine eigene GPU viel mehr als Beschleuniger für spezielle Rechenaufgaben, während irgendwo im Hintergrund eine kleine CPU eines Drittherstellers die leidige Rest-Arbeit verrichtet.