Wissenschaftliche Forschung: So bleiben Grafikkarten frisch

Grafikkarten werden längst nicht mehr nur für die Darstellung von Grafik etwa bei Computerspielen verwendet. Man nutzt sie heute auch für besonders rechenintensive Aufgaben in völlig anderen Bereichen - etwa in der wissenschaftlichen Forschung.

Das Problem bei diesem Einsatzzweck: Die Leistung der Grafikkarten verschlechtert sich nach und nach, weil die einzelnen Prozessorkerne der Karten aufgrund von Alterungseffekten nicht mehr optimal zusammenspielen. An der TU Wien wurde jetzt in Zusammenarbeit mit der University of California (Irvine) eine verbesserte Chip-Management-Methode entwickelt, mit der die Rechenlast klüger verteilt werden kann.

Laut Prof. Muhammad Shafique vom Institut für Computer Engineering an der TU Wien sind die Prozessorkerne niemals völlig identisch: "Die Strukturen sind sehr klein, produktionsbedingt kommt es immer zu gewissen Abweichungen." Daher wirkt sich auch die Alterung des Chips unterschiedlich auf die unterschiedlichen Prozessorkerne aus. Unter hoher Belastung liefern die einzelnen Kerne irgendwann unterschiedliche Leistung. Das aber ist ein Problem, wenn man eine Aufgabe auf viele Prozessorkerne verteilt und für den nächsten Schritt warten muss, bis alle fertig gerechnet haben. Denn dann bestimmt der jeweils langsamste Prozessorkern zwangsläufig, wie schnell es weitergeht. Und darunter leidet die Gesamtperformance.

Durch ein besseres Management können die Wissenschaftler dieses Problem lösen. Dazu ist es entscheidend, zunächst den aktuellen Status der einzelnen Prozessorkerne zu kennen, dann können die Rechenaufgaben so zugewiesen werden, dass der physische Stress möglichst gleichmäßig auf die unterschiedlichen Kerne verteilt wird. Prozessorkerne mit ähnlichen Eigenschaften werden zu "Clustern" zusammengefasst, die dann auf genau vorherberechnete Weise mehr oder weniger stark belastet werden. So lässt sich der Alterungsprozess bremsen, die Gesamtleistung des Systems verbessert sich in immerhin 95 Prozent der Fälle.