Kapitel 20. Marktübersicht Grafikkarten

Inhaltsverzeichnis
Einführung
OpenGL
Technische Merkmale der Graphikkarten
Testumgebung
Benchmark
Quellen

von Yousef Abdel Qader

Einführung

Mit den ständig voranschreitenden Leistungssteigerungen der Prozessoren steigen natürlich die Anforderungen der Benutzer an die Darstellungsgeschwindigkeit und Darstellungsqualität. Vorbei sind die Zeiten der Klötzchengrafik, der grobpixeligen und flachen Bildchen auf den Monitoren. Natürlich wuchsen die Ansprüche an die Darstellung besonders bei den 'Spielern', die immer komplexere, möglichst fotorealistische Darstellungen wünschten, und dies selbstverständlich mit den größtmöglichen Frameraten. Dies läßt sich jedoch nicht allein mit wachsender Prozessorgeschwindigkeit realisieren, somit begann man mit der Entwicklung spezieller Grafikkarten, die den Prozessor entlasten sollen, ihn also für wichtigere Aufgaben freihalten sollen. Nach und nach halten 3D Grafikarten Einzug in viele private Computer. Jedoch nicht nur 'Spieler' wollen die Leistungsfähigkeit dieser speziellen Karten nutzen, auch bei den professionellen Anwendern wächst das Interesse an beschleunigter Darstellung, beispielsweise um 3D Objekte in 3D CAD Software nicht mehr nur im Wireframe-Mode oder im Point-Mode drehen zu können, sondern diese Objekt in Echtzeit mit Texturen zu belegen, somit schon während der Entwicklungszeit eine Vorstellung vom fertigen Objekt zu Bekommen. Um diese äußerst rechenaufwendigen Prozesse durchführen zu können, sind die in dieser Abhandlung besprochenen Computerkomponenten nötig. Hat sich die 3D-Technik am PC erst einmal richtig etabliert, rücken Zukunftsvisionen wie dreidimensionale Betriebssysteme und Benutzeroberflächen ein gewaltiges Stück näher. Einen Vorgeschmack darauf liefern virtuelle Welten, die sich dank der neuen Technik etwas schneller bereisen lassen. Bei der eventuellen Anschaffung ist jedoch zu beachten, in welchem Gebiet diese Karten jeweils zum Einsatz kommen sollen, d.h. die Leistungsfähigkeit muß im richtigen Verhältnis zu den tatsächlichen Ansprüchen des Benutzers stehen. So wird es zum Beispiel nicht nötig sein, daß ein Benutzer, der vorangig die 3D-Beschleunigung für Spiele benötigt, sich eine Highend-Karte kauft, die zwar enorm leistungsfähig ist, dafür jedoch auch eine Menge Geld kostet. Neben der Anwendung als Spiele-Beschleuniger oder für CAD-Anwendungen wird in naher Zukunft die Dreidimensionalität, damit auch die Notwendigkeit der Beschleunigung, in das weltweite Datennetz Internet Einzug halten. Um dies realisieren zu können werden VRML Browser zum Einsatz kommen. Weiterhin ist zu beachten, daß keine Grafikkarte ohne die richtigen Treiber einwandfrei funktioniert. In diesem Zusammenhang ist auch zu beachten, daß der Zugriff auf die Beschleunigungsfunktionen bisher fast ausschließlich über spezielle Software, die möglichst standardisiert sein muß, erfolgt. Das heißt, ohne Treiber, keine schnellere 3D-Darstellung, es sei denn, das Programm ist direkt auf einen speziellen Typ von Grafikkarte angepaßt. Dies soll jedoch durch die Standardisierungen der 3D-Funktionen umgangen werden. Auf eben diese Standardisierungen wird im Verlaufe dieser Abhandlung eingegangen werden. Damit ist erkennbar, daß der Einsatz der 3D-Technologie an sehr wesentliche Voraussetzungen gebunden ist, zum einen sind genau definierte Schnittstellen notwendig, an den sich alle Softewarehersteller halten müssen, zum anderen müssen diese Schnittstellen von der Hardware unterstützt werden. Und in eben diesem Bereich hat sich im vergangenen Jahr eine Menge getan. Weiterhin ist zu beachten, daß nicht überall, wo 3D draufsteht, auch 3D drin ist. Um mögliche Fehler bei der Anschaffung zu vermeiden, sollen in dieser Abhandlung die wichtigsten Informationen vermittelt werden, der Leser also in die Lage versetzt werden, sich bei einen eventuellen Kauf nicht zu 'verkaufen', oder bei einem Gespräch mit anderen Menschen über diesen speziellen Abschnitt der der Hardware kompetent mitreden zu können.

Von Neumann-Rechnerarchitektur und VR-Applikationen

Die meiste verbreitete Computerarchitekturen sind nach dem Von Neumann-Prinzip gebaut mit Trennung von Prozessor, Speicher, Steuereinheit sowie Ein-/Ausgabe-System.

Die Programme liegen mit den Daten gemeinsam im Speicher und werden in serieller Folge abgearbeitet. Diese Prinzip führt für ein Probleme mit VR-Applikationen.

  • VR-Applikationen sind zeitkritisch, sie verlangen parallele Abarbeitung von Prozessen

  • Beim Von Neumann-Prinzip gibt nur ein Bussystem für den Transport der Audio- und Videodaten zwischen Prozessor und Speicher, dies reicht nicht aus und belastet das System

Parallelrechner-Architektur und VR-Applikationen

Wegen den obengenannten Eigenschaften von VR-Applikationen sind Rechner mit Parallelarchitektur besser geeignet. Bei Parallelrechnern werden die Prozesse auf mehrere Transputerprozessoren verteilt, die Daten austauschen können, ohne den Datenbus zu belasten.

Ein Beispiel für eine solche Parallelrechner-Architektur ist ParSiFal. ParSiFal steht für "Parallel Simulation Facility" und wurde als ein universeller Parallelrechner an der Universität Manchester entwickelt.

Jeremy Lee: Definition von VR-Applikations-Prozessen

  • Jeder Prozeß muß in der Lage sein, zu anderen Prozessen Verbindung zum Informationsaustausch zu knüpfen

  • Jeder Prozeß muß andere Objekte oder Prozesse starten können

  • Um Leerlauf zu vermeiden und immer eine gleichmäßige Auslastung aller Prozessoren zu gewährleisten, muß es möglich sein, Prozesse während der Laufzeit auf andere Prozessoren zu verschieben. Nur wo Peripheriegeräte notwendig sind, müssen sie als "unbeweglich" gekennzeichnet sein und lokal verbleiben.