Geänderte Spielregeln für 3D-Grafik

Wissenschaftler erschließen verborgene Talente der Hardware für 3D-Rendering in Forschung und Videospielen. Wenn Shuaiwen Leon Song Doom 3 und Half-life 2 startet, macht er das im Namen der Wissenschaft. Song befasst sich mit High Performance Computing am Pacific Northwest National Laboratory mit dem Ziel, schnellere, kleinere und energieeffizientere Rechner entwickeln zu helfen.

Denn ein leistungsfähigerer Rechner kann naturgemäß größere wissenschaftliche Aufgaben wie die Modellierung komplexer chemischer Reaktionen oder die Überwachung der Energieversorgung meistern.

Der Gedankensprung von den Supercomputern zu den Videospielen begann mit Songs Frage, ob gestapelter 3D-Speicher (3D-Stacked Memory) etwas tun könnten, wofür er nie entworfen worden ist: das Rendering von 3D-Grafiken zu unterstützen.

Song hat mit den Forschern der University of Houston an der Entwicklung einer neuen Architektur für Stacked Memory gearbeitet, der das 3D-Rendering um bis zu 65 Prozent schneller macht. Dafür haben sich die Entwickler eine Hardwarefunktion namens Processing in Memory zu Nutze gemacht, die Integration von Prozessor und Speicher auf einem Chip, und haben die Ergebnisse dieser Arbeit am IEEE Symposium on High Performance Computer Architecture HPCA vorgestellt.

Eine typische Grafikkarte nutzt die GPU, um Bilder aus den Daten im Speicher zu generieren. 3D-stacked-Memory verfügt zusätzlich über einen logischen Layer, der GPU-Funktionen in den Speicher verlagert und hier Berechnungen ermöglicht, daher die Bezeichnung Processing in Memory. Das soll den Datenfluss vom Speicher zu den GPU-Kernen deutlich reduzieren. Wie auf der Autobahn bedeute weniger Verkehr höheres Tempo.

Wie die Wissenschaftler feststellten, verursacht der letzte Schritt des Renderings, das anisotrope Filtern, den meisten Verkehr. Durch das Verlagern dieses Schritts an den Anfang des Prozesses und die Ausführung im integrierten Speicher ließen sich die größten Leistungszuwächse erzielen.

Song hat die Architektur mit bekannten Spielen wie Doom 3 und Half-life 2 getestet.

 

Referenz: Xie C, SL Song, J Wang, W Zhang, and X Fu. 2017. “Processing-in-Memory Enabled Graphics Processors for 3D Rendering.” Vorgestellt auf dem: 23rd IEEE International Symposium on High-Performance Computer Architecture (HPCA-23). February 04-08, 2017, Austin, Texas.

 

Bild:  Der Gedankensprung von den Supercomputern zu den Videospielen begann mit Shuaiwen Leon Songs Frage, ob gestapelte Speicherchips (3D-stacked Memory) etwas tun könnten, wofür sie nie entworfen worden sind: das Rendering von 3D-Grafiken zu unterstützen. Credit: Eric Francavilla | Pacific Northwest National Laboratory

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