AMD und ARM als OpenCL-Partner

Mit der Entwicklerkonferenz AMD Fusion Developer Summit (AFDS) will AMD Flagge zeigen und – rund fünf Jahre nach der Ankündigung von Nvidia CUDA – die Programmierung von angepasster Software für die eigenen CPU-GPU-Kombiprozessoren stimulieren. AMD spricht von Accelerated Processing Units (APUs) und setzt bei deren Programmierung auf den OpenCL-Standard – doch noch ist kaum OpenCL-Software für Desktop-PCs, Notebooks oder x86-Tablets zu finden. AMD sucht deshalb Kooperationspartner und setzt unter anderem auf die britische CPU-Schmiede ARM.

Obwohl OpenCL als offener Standard unter anderem etwa auch von Apple, Intel und Nvidia offiziell unterstützt wird, hat AMD hat zurzeit das größte Eigeninteresse an OpenCL: Nvidia ist mit CUDA bereits viel weiter, insbesondere bei Supercomputern und Intel setzt stärker auf CPU-Leistung. AMD-APUs könnten mit OpenCL-Software hingegen Intel-Kombiprozessoren überholen.

Weil einerseits auch AMD auf Tablet-Prozessoren setzt und andererseits ARM auf Note- und Netbooks sowie Server schielt, stehen zwar ARM und AMD ebenfalls in Konkurrenz zueinander – bisher jedoch sind die Reibungsflächen noch sehr klein. So konnte ARM-Fellow und Entwicklungschef für Media Processing, Jem Davies, bei seiner AFDS-Keynote die Gemeinsamkeiten betonen: Er hält ARM und x86 für die einzigen noch relevanten Prozessorachitekturen.

Sie würden auch für Computer-Produkte der nächsten Jahrzehnte noch entscheidend bleiben – auch wenn das Mooresche Gesetz seiner Ansicht nach die Performance nicht mehr steigern wird. Zum Beweis skizzierte Davies die künftige Entwicklung der Strukturverkleinerung in der Halbleiterfertigung, die demnach im Jahr 2020 7 Nanometer erreichen wird. Bisher sei man bei jedem Verkleinerungsschritt von einer Frequenzsteigerung um 20 Prozent ausgegangen. Selbst bei gleichbleibendem Verhältnis von Leckströmen zur Chipfläche sei dies aber nicht weiterzuführen.

Die Folge nennt Davies "Dark Silicon": Bloß kleine Bereiche eines Chips können jeweils arbeiten, der Großteil der Transistoren muss abgeschaltet bleiben. Dies gefährde insbesondere bei Mobilkomponenten den bisherigen Trend, nach dem bei Strukturverkleinerungen auf der gleichen Chip-Fläche stets neue Funktionen integriert werden können. Nur noch ganze zehn Prozent des Transistorbudgets, glaubt der ARM-Fellow, würden beim Fortsetzen bisheriger Chip-Technologien im 7-nm-Bereich noch nutzbar sein.

ARMs Gegenmittel besteht in heterogenen Prozessoren, also genau den von AMD propagierten Hybriden aus CPU-Kernen und Parallel-Arrays, gemischt mit funktionsspezifischen Prozessoren und kombiniert mit aggressiver Energieverwaltung. Damit schloß Davies den Kreis zu der von AMDs Parallelsoftware-Spezialist Phil Rogers vorgestellten Strategie des "Power Sloshing" (etwa: Hin- und Herschwappen des Energiebudgets): Dabei verlagern heterogene Architekturen Energieressourcen stets auf jene Bereiche, die für die aktuelle Anforderung von ihrer Speicheranbindung und Leistungscharakteristik die effizientesten Ergebnisse liefern.

DRAM- und Bus-Bandbreite seien zwei der größten Stromfresser, sie sollten deshalb so sparsam wie möglich genutzt werden. Als Beispiel dafür nannte Davies ARMs jüngste GPU-Architektur Mali T-604: 64 GFlops Rechenleistung bei einem Stromverbrauch von einem Watt. Grundsätzlich seinen GPUs aber nur für durchsatzorientierte Aufgaben sinnvoll, Programme mit langen Sequenzen bei CPUs gut aufgehoben. Problematisch sei bei dieser Kombination, dass effiziente Steuerung sehr komplex sind: Sie sei nur bei standardisierten, wiederverwenbaren Lösungen wirtschaftlich sinnvoll realisierbar. Ohne die von AMD propagierte Grafikarchitektur OpenCL beim Namen zu nennen, plädierte der ARM-Technologiechef für eine branchenweite Standard-Entwicklungsumgebung. Zu konkreten Kooperationen mit AMD wollte sich Davies zwar nicht äußern, man sei aber bereits seit längerem in Diskussionen über die Software-Unterstützung für heterogene Prozessoren. (Erich Bonnert) / (ciw)