Topstream-Raytracing: Desktop-System soll Äquivalent von 800 TFLOPS erreichen

Das Echtzeit-Raytracing-System Topstream (Task-oriented parallel Stream) basiert auf einem Netz von neun spezialisierten Chips, welche durch eine Host-CPU kontrolliert und gesteuert werden. Die einzelnen Chips sollen mit ihren jeweils 130 Millionen Gates in 45nm-Technologie rund 17 mm² Silizium-Fläche belegen und mit 750 MHz getaktet sein. Die angegebene Leistung von 800 TFLOPS ist eine Größenordnung, die ein solches System auf Platz 4 der aktuellen Top-500-Supercomputer-Liste katapultieren würde - das Ganze jedoch in der Größe eines Desktop-Systems und bei einer elektrischen Leistungsaufnahme von 1.000 Watt.

Während die Texte des Originalberichts auf Techon von einem IC mit 800 TFLOPS Spitzenleistung sprechen, ist das ebenfalls in der Quelle zu findenden Diagramm deutlich spezifischer und glaubwürdiger - wir beziehen uns hier also hauptsächlich auf jenes, sowie auf das technische Whitepaper, welches nach einer Registrierung bei Topscom heruntergeladen werden kann.

Dort wird von einem "800-TFLOPS-Äquivalent" gesprochen, also der Entsprechung von 800 TFLOPS. Wahrscheinlich ist die Gesamtleistung gemeint, die ein [nicht genanntes] System mit General-Processing-Hardware, also Standard-CPUs, bieten müsste, um die Echtzeit-Raytracing-Leistung des Topstream in der HD-Darstellung mit 1.920x1.080 Bildpunkten zu erreichen.

Diese immer noch enorme Größe teilt sich wie folgt auf:
Innerhalb des Topstream-Systems arbeitet ein Netz aus Prozessoren bestehend aus der Host-CPU, welche die bis zu neun angeschlossenen Spezial-ASICs steuert und kontrolliert. In jedem dieser neun hochspezialisierten Chips arbeiten acht Cluster mit jeweils neun teils unterschiedlichen Kernen und einer Steuerungs-CPU. Dabei existieren Spezial-Kerne für:
• Strahlerzeugung
• Pixel-Traversierung (als 2-Wege-SIMD)
• die Bounding Boxes (als 2-Wege-SIMD) zur Frühverwerfungsberechnung, also Effizienzsteigerung
• das Intersection-Processing (8-Wege-SIMD), also die Berechnungen, wo der Strahl auf eine Oberfläche trifft
• nicht näher benannte, sonstige Berechnungen
• 3x Write-Processing (sogenannte Light-Cores)

Alle verfügen über eigene Registersätze und sind über drei 128-Bit-Busse intern miteinander verbunden. Ein solcher Cluster soll bereits 11 TFLOPS äquivalente Rechenleistung erreichen. Nach Angaben von TOPS Systems Corporation skaliere die Topstream-Architektur mit steigender Kern-Anzahl nahezu linear, während andere System zunehmend Probleme bekämen.


Bereits zuvor berichtete PC Games Hardware ausführlich über Raytracing. Erst kürzlich stellte ein Startup-Unternehmen Caustic RT vor, welches 20-fach effizienter als herkömmliche Systeme beim Raytracing arbeiten soll.

Einige der folgenden Artikel bieten weitergehende Hintergrundinformationen, andere aktuelle Berichte über die Forschung in diesem Bereich:
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