GPU (Grafikprozessor) steigern Verarbeitungsleistung

Darum machen GPUs den Rechner so schnell

Eine Graphics Processing Unit (GPU) übernimmt grundsätzlich rechenintensive 2D- und 3D-Grafikberechnungen und befindet sich in der Regel auf der Grafikkarte oder auf dem Motherboard. Die Rechenleistung moderner GPUs ist vergleichbar mit denen von CPUs.

Mit ihrer Arbeitsweise unterstützen sie die verschiedensten Funktionen der Grafikbearbeitung wie das Antialiasing, Rendering, Shading, Mapping, Alphablending oder Fogging. Grafikprozessoren haben viele hundert Rechenwerke (ALU), die sie in Gruppen zu SIMD-Rechnerarchitekturen bündeln. Jede einzelne davon arbeitet im Gleichtakt dasselbe Grafikprogramm ab, wobei sie Vektoren, Endpunkte und Fragmente für einen jeweils eigenen Datenstrom berechnen. Diese so entstehende GPU-Architektur mit vielen SIMDs kommt vor allem beim Berechnen von Computergrafiken zum Einsatz. Durch die parallele Abarbeitung liegt die Rechenleistung dieser Grafikprozessoren bei mehreren hundert Milliarden Rechenoperationen pro Sekunde. Grafikprozessoren haben eine Integrationsdichte aufgebaut in Strukturbreiten von unter 50 nm und bestehen aus mehreren hundert Millionen Transistoren.

GPU-beschleunigtes Computing dient mittlerweile aber auch oder insbesondere bei den unterschiedlichsten Enterprise in Verbindung mit CPUs, um HPC-, Deep Learning-, Analyse- und Engineering-Anwendungen signifikant zu beschleunigen. Compute-intensive Anwendungsteile werden dabei auf den GPUs ausgeführt und die verbleibenden Aufgaben übernimmt die CPU.