2. Abschattung Kosmischer Strahlung durch den Mond in IceCube

Berechnungen mit Graphik Prozessoren (GPU)
4. Berechnungen mit Graphik Prozessoren
(GPU)
4.1. Motivation
Graphik-Prozessoren (GPU) wurden für Videospiele konzipiert. Bei den modernen Spielen soll die
Landschaft möglichst realistisch dargestellt werden. Sie wird aus einer großen Anzahl von Pologonen
zusammengesetzt, deren Oberflächen mit vielen unterschiedlichen Texturen belegt werden. Um die
Informationen über die Pologonen und Texturen schnell zu verwenden, ist ein schneller Speicher
und schnelle Prozessoren nötig.
Da für jedes Pixel des Bildes die Informationen benötigt werden und die Berechnung weitgehend
unabhängig ist, sollten die einzelnen Berechnungen möglichst parallel durchgeführt werden.
Graphikkarten erfüllen die Herausforderung der Parallelität und des schnellen Speichers. Daraus
entsteht eine enorme Beschleunigung bei bestimmten Berechnungen, wie in Abbildung 4.1 zu sehen
ist. CUDA ist eine spezielle Sprache, die nur auf NVIDIA-Graphikkarten läuft und Hardwareoptimiert
ist. Es ist zu beachten, dass „OpenGL“ hier für die Verwendung der Programmiersprache
GLSL steht, die für graphische Nutzung entwickelt wurde, und nicht für die mit CUDA konkurrierende
mächtigere GPGPU-Programmiersprache OpenCL.
Abbildung 4.1.: Vergleich von Berechnungsgeschwindigkeit zwischen einer CPU und einer GPU
unter Verwendung der Programmiersprachen CUDA und OpenGL (GLSL) am
Beispiel eines Scan-Algorithmus. Die verwendete GPU ist eine GeForce 8800 GTX
und die verwendete CPU ist ein Intel Core2-Duo Extreme 2.93 GHz. [29]
Zudem entwickeln sich die Videospiele immer schneller weiter, so dass ein ständiger Entwicklungsprozess
stattfindet. Da Videospiele inzwischen Massenprodukte sind, werden auch Graphikkarten
in Massen von der Industrie hergestellt. Hierbei kommt es zwar zu kleinen Produktionsfehlern,
diese werden aber oft in Kauf genommen, da in einem Spiel die winzigen resultierenden Fehler
kaum auffallen. Dadurch ist eine GPU preiswert in der Anschaffung.[30]
12 RWTH Aachen