Physik-Skalierung mit der Anzahl an Larrabee-Kernen [Quelle: siehe Bildergalerie]
Im Dunstkreis der GDC erschienen bisher drei Vorträge von Intel, welche sich mit der Grafikkarten-Architektur Larrabee beschäftigen. Den Anfang machte eine Studie zu Physikberechnungen auf Larrabee. Diese zeigte, dass durch geschickte Programmierung die meisten Physik-Probleme wie Fluid-, Cloth- oder Rigid-Body-Simulationen sehr gut mit der Anzahl an verfügbaren 1GHz-Larrabee-Kernen skalierte. Am besten kam dabei die Flüssigkeitssimulation weg, welche auch mit 64 Kernen noch einen Steigerungsfaktor von rund 60 aufwies - Rigid-Bodies kamen hingegen mit derselben Anzahl an Kernen nur auf eine Steigerung um circa Faktor 38, da der Code offenbar einen größeren Anteil serieller Anweisungen aufweist.
Larrabee New Instructions und Architektur Auch zu den Instruktionen und zum Design des Larrabee-Chips tauchten einige neue Informationen auf: So machte Intel sich viele Gedanken, um auch die Transformation stetiger Geometrieinformationen in das Raster der Bildschirmpixel sowie die Erzeugung der Dreiecke parallelisieren zu können. Mithilfe einer Unterteilung des Bildschirms in mehrere Kacheln konnte man auch diesem Prozess etwas mehr Parallelismus entlocken. Zugute kam den Ingenieuren dabei, dass nur 10 Prozent der Chipfläche für grafikspezifische Funktionen aufgewandt werden mussten - in der Hauptsache dürften dies die Textureinheiten sein - während der Rest komplett programmierbar ist.
Larabee-Architektur: Skalare- und Vektor-Pipeline [Quelle: siehe Bildergalerie]
Im Larrabee arbeitet neben der vom Pentium übernommenen, skalaren in-order-Pipeline, die laut Intel "no surprises", also keine Überraschungen aufweisen soll, eine SIMD-Vektoreinheit mit einer Breite von 16 parallelen Ausführungseinheiten. Diese können über mehr als 100 neue Instruktionen (Larrabee New Instructions, LRBni) programmiert werden und sind laut (unklaren!) Aussagen Intels entweder alle oder fast alle in einem Taktzyklus bei einer Latenz von 4 bis 9 Zyklen zu "schedulen", also in Auftrag zu geben. Intel hat, wie Nvidia, offenbar einer pseudo-skalaren Anordnung der SIMD-Einheit den Vorzug vor einer extrem hohen ALU-Dichte gegeben. Dadurch laufen die Einheiten nur selten leer und lediglich die Ausführungszeit variiert mit der Anzahl der genutzten Kanäle, wenn die Compiler für alle 16 ALUs einer SIMD-Einheit bzw. eines Larrabee-Kerns genug zu tun finden. Sowohl die skalare wie auch die Vektoreinheit beherrschen vierfaches Hyperthreading um die anfallenden Latenzzeiten bei Speicher- oder Cache-Zugriffen zu kaschieren.
Für eine hohe Nutzbarkeit bei GPGPU-Aufgaben wie dem Raytracing und einer guten Dynamic-Branching-Performance kommen wie auch bei modernen GPUs Gather/Scatter-Anweisungen für das Schreiben bzw. Lesen eines Wertes auf/aus mehrere(n) verstreute(n) Speicherzellen.
Schematische Darstellung Intel Larrabee [Quelle: siehe Bildergalerie]
Intel Larrabee: Die Hardware Der Larrabee wird aus einer bislang unbestimmten Anzahl - vermutlich im Bereich von 32 - abgewandelten Pentium-Kernen bestehen, welche im Grunde auf die ab 1992 benutzte In-Order-Architektur der originalen Pentium-CPUs von Intel zurückgreifen. Dadurch werden Threads vom Prozessor nur nacheinander abgearbeitet werden. Im Gegensatz dazu sind aktuelle Hochleistungs-CPUs Out-of-Order-Modelle. Die Kerne des Larrabee verfügen über einen eigenen Cache und werden über den L2-Cache miteinander gekoppelt und synchronisiert. Durch die im Vergleich zum alten Pentium verkleinerte Fertigungsgröße werden die einzelnen Larrabee-Kerne nur einen Bruchteil der Leistungsaufnahme besitzen.
Intel Larrabee: Die Software Durch die x86-Kerne kann der Larrabee neben OpenGL und DirectX auch generische C/C++-Programme ausführen. Mit dieser CPU-ähnlichen Programmierbarkeit versucht Intel auf der GDC auch das Interesse bei kleinen Spieleentwicklern zu wecken. Vorhandene Spiele können durch die OpenGL- und DirectX-Unterstützung ohne Neuprogrammierung weiter genutzt werden. Intel arbeitet parallel an dem Spiel
Project Offset, um die Vorteile des Larrabees bei Verkaufsstart in Szene zu setzen. Zusätzlich soll spätestens mit dem Larrabee 2 das langerwartete Raytracing in Spielen Einzug halten. Entgegen anfänglicher Meldungen wird der Larrabee keine reine Raytracing-Platform.
Intel Larrabee: Ausblick Bis mindestens Ende des Jahres wird der Larrabee noch auf sich warten lassen. Sollte sich Intel beschließen den Larrabee gleich in 32 Nanometern zu fertigen, wird sich die Produktvorstellung weiter nach hinten verschieben.
Intel vs Nvidia: Rechtsstreit wirft Schatten auf Larrabee Nvidia hat wegen des Rechtstreits mit Intel jetzt damit gedroht die Larrabee-Entwiklung zu unterbinden. So nutze Intel laut Nvidias Aussage beim Larrabee und jedem integrierten Grafikchip die sogenannte "Nvidia IP", ohne dieser soll es Intel nicht möglich seine GPUs zu betreiben. Grund der neuen Anschuldigungen seitens Nvidia ist der Streit um das Cross-Licensing-Abkommen, in dem Intel nicht die Grundlage für Chipsätze mit integrierten Speicherkontrollern für Mikrprozessoren von Nvidia sieht.
Weitere Details finden Sie in unserem
Artikel zur Vorstellung von Intels Larrabbe-Architektur. und bei Intel selbst:
•
Game-Physics-Performance-on-Larrabee •
Rasterization on Larrabee & SIMD-Programming on Larrabee sowie bei
PC-Watch (jap.).
Alle Artikel zu
Grafikkarten von Nvidia und AMD/Ati finden Sie auf der Grafik-Themenseite. Eine aktuelle Grafikkarten-Kaufberatung finden Sie im Artikel
Ati- und Nvidia-Grafikkarten: Test-Übersicht und aktuelle Kauf-Tipps. Mehr zum
Geforce-Entwickler Nvidia und
Radeon-Entwickler AMD erfahren Sie in unseren Themen-Specials.
Moderator
06.04.2009 00:40
Pöser Spille
Aber der geringer angesetzte Takt könnte auch schlichtweg an der Komplexität, dem Stromverbrauch, den SIMDs oder dem riesigen Cache liegen - nicht an einer anderen Kernarchitektur.
PC-Selbstbauer
05.04.2009 22:16
Nein?
Aber so nach und nach kristallisieren sich bei mir zwei Fragen bezüglich Larrabee heraus:
1. Ist der x86 Bereich mit Atom verwandt?
2. Geht es wirklich gegen Nvidia und Ati?
Das Ding könnte ne passable Grafikleistung bringen, vor allem aber ist es
- x86 kompatibel und damit für alle Aufgaben einschließlich OS, Physik, Ki,... geeignet
- hochflexibel was die Verteilung der Leistung auf diese Bereiche angeht
- hochskalierbar was die Gesamtleistung=Kernzahl angeht
- in Grafikleistung pro Transistor nicht vermutlich nicht voll Konkurrenzfähig (universelle Architekturen haben ihren Preis)
Nun fällt einem folgendes auf:
- Die Wii hat eine kleine CPU von IBM
- Die PS3 hat eine große CPU von IBM
- Die XBox360 hat eine mittlere CPU von IBM
- Die PS3 hat eigentlich die leistungsfähigere CPU, muss aber regelmäßig im Vergleich zur XBox360 klein beigeben, weil ihre GPU schwächer ist und das Gesamtdesign nicht flexibel genug ist, um diesen ursprünglichen Planungsfehler auszugleichen
- Zusammen stellen die drei den mit Abstand größten geschlossen Markt für Halbleiter dar
- Die aufwendige Portierung zwischen den dreien und dem PC ist ein sehr großer Kostenfaktor für die Spieleindustrie und die Sparmaßnahmen dabei ein Hauptgrund für die schlechte Nutzung aktueller x86-CPUs
- alle drei sind noch soweit von großen Speichermengen entfernt, das 32Bit (z.B. Larabee) bequem für die nächste Generation reicht
- zumindest die XBox 360 müsste nächstes/spätestens übernächstes Jahr einen Nachfolger erhalten
- Der Vorgänger war bereits IA32 basiert
- die PS3 könnte enventuell nächstes, eher übernächstes Jahr einen Nachfolger erhalten
- die Wii hat zwar aktuell markttechnisch keinen Nachfolger nötig, hat sich aber auch schon rentiert und ist technisch ausgereizt, ein Nachfolger nächstes oder übernächstes Jahr wäre sinnvoll, wenn man seinen Marktanteil weiter ausbauen möchte
- Larrabee sollte nächstes Jahr in Serie gehen.
Ich hab da irgendwie so einen Verdacht, was Intel wirklich vorhat und warum sie zur Zeit kein Problem damit haben, Physik-Lösungen mit AMD zu entwickeln oder SLI-Plattformen für Nvidia zu fertigen, sondern sich ausschließlich dann querstellen, wenn jemand in den den Markt für universelle CPUs oder hochintegrierte Chipsätze eindringen will...
Nvidia hat da sicherlich sehr gute Beziehungen, bei ATI zweifelt man häufiger daran.
Intel hat mit aktuellen Spieleentwicklungen eher wenig zu tun (gewährt aber auch Unterstützung z.B. in Sachen SSE und stellt sowieso hochentwickelte Compiler,... zur Verfügung - auch wenn die für Entwickler, die auch AMD-Performance bieten müssen, nicht immer brauchbar sind), aber eigene Forschungsabteilungen, die sich mit verwandten Fragen beschäftigen (z.B. Raytraycing) und vor allem: Sie haben die Kohle, um in 0,nix etwas derartiges aus dem Boden zu stampfen.
Hmm - verdichten sich die Hinweise klar zu einem "kann alles, aber nichts richtig". Allerdings wird es ja auch bislang nicht als reine GPU beworben, Intel dürfte sich also im klaren darüber sein, dass man mit einer universellen Architektur keinen spezialisierten Chip auf seinem Spezialgebiet schlagen kann. (zumindest nicht in Sachen Effizienz - dank eigener Fertigung kann Intel aber ggf. mit Masse statt Klasse gleichziehen und zusätzlich Flexibilität bieten)
Aber gerade Nvidia versucht in letzter Zeit massiv, abseits dieses Spezialgebietes auf sich aufmerksam zu machen - d.h. ggf. ist die GTX460 gar kein so hoch effizientes Grafikdesign mehr...
Ich hatte in dem Artikel auch drin stehen, dass der Atom ein Nebenprodukt des Larrabee sein könnte, ist aber rausgekürzt worden
Der Atom ist auch In-Order-Architektur und sowohl Takt, als auch Stromverbrauch, sollten auf Niveau eines Larrabeekerns liegen.
Allerdings sind bisher meist von 1Ghz die Rede gewesen.
PCGH-Community-Veteran
05.04.2009 21:56
Ja, aber nicht um die Konsumenten und Komplett-PC.Hersteller für den Kauf eines Larabees zu bezahlen oder ihn fast für lau anzubieten