Die erste GeForce und T&L

[greks]

Hi,

etwas, dass mir letztens eingefallen ist. Erinnert noch jemand die Einführung der ersten Geforce Karten? Damals wurde die "Transform and Lighting" Technologie eingeführt und die Grafikkarten nahmen das erste Mal Arbeit von der CPU ab. Ich erinnere auch, wie in einer Gamestar Ausgabe gar stand, dass bald eine 300MHz Pentium II CPU ausreichen würde alle Games zu spielen, da die Grafikkarten die ganze Arbeit übernehmen und die CPU nur noch KI und Physik berechnen muss. Nun, davon sind wir ja eigentlich ziemlich weit entfernt, oder? Selbst bei Spielen mit keiner oder kaum Physik ist die CPU meist noch ordentlich am schwitzen und überhaupt ist der Fortschritt bei der KI kaum feststellbar. Physiktechnisch hat sich zwar einiges getan, aber nicht soviel, wie man ja theoretisch hätte vermuten können. Woran genau lag/liegt das? War/ist T&L doch nicht das, was es hätte werden sollen? Ich meine mit einer 300Mhz CPU ist heute bei kaum einem Spiel was zu reissen, selbst mit den allerneusten Grafikkarten im SLI/CF Modus braucht man eine sehr potente CPU, insbesondere im Vergleich zu damals. Wir reden hier immerhin von 4-8 Kernen mit 3-4Ghz statt einem Kern mit 300Mhz...

 

[Casecooler91]

und schau dir mal die leistung deiner geforce karte an in vergleich zu aktuellen karten und bedenke wie sich die grafik entwickelt hat und dann überleg mal wohin die cpu leistung fließt...

 

[IRID1UM]

Doch, T&L hat einiges bewirkt, gerade im Bereich Beleuchtung und dynamischer Schattenwurf. Damals waren farbige oder mehrere Lichtquellen noch das A und O oder auch sowas wie volumetrischer Nebel war recht neu.
Im Falle KI hat sich viel getan, das siehst du falsch. Früher waren Gegner wandelnde Zielscheiben, jetzt agieren sie bereits viel besser.
Ich erinnere mich, meine Matrox G400 Max hatte etwa so viel Leistung wie meine Geforce 1, außer in Spielen mit T&L, da war die Geforce deutlich schneller. Die Matrox hatte dafür Environmental Bump Mapping und eine ausgezeichnete 2D Qualität.

 

[samsungtr]

Vergleich einfach mal 3d-Spiele wie Half Life oder Tomb Raider mit heutigen Spiele ala Battlefield 3 oder Crysis, dann sieht man wohin die Performance fliesst.

 

[greks]

Mir scheint, als hätte bisher keiner so richtig verstanden worauf ich hinaus wollte... egal... : )

 

[Cat Toaster]

Da ist bald 13 Jahre her mit der GeForce256 -> http://de.wikipedia.org/wiki/Nvidia-GeForce-256-Serie

Im Jahr 2000 wurden Spiele wie, Diablo2, DeusEx oder C&C:RA2 veröffentlicht. In welcher Auflösung hat man das gespielt? 1024x768?

DeusEX:HR spielte ich in 5292x1050 und das sah doch irgendwie besser aus als der erste Teil. Von 0.8 auf 5.5MP bei deutlich gesteigerter Bildqualität. Die Füllrate ist von 0.48GT/s auf 128.8 GT/s gestiegen.

CPUs sind derweil vor allem in "die Breite" gegangen und wie viele "ProGamer" bis heute weigern anzuerkennen nützen der Kerne 4-8 in Spielen herzlich wenig. Übrig bleiben Pentium3 CPUs mit 4GHz und ein bis maximal vier nutzbarer Kerne. Eine vergleichsweise übersichtliche Entwicklung. Die 1-2 meist beschäftigten Kerne müssen nun aber ein ganz andere Volumen wuppen als noch vor 12 Jahren.

 

[iks-deh]

Früher hat man eben alles auf der CPU gerechnet weil es nicht anders ging. Dann hat man angefangen viele Berechnungen (auch abseits der Grafik-Berechnung) auf die Grafikkarte zu verlagern. Heutige GPUs sind aber derart schnell, dass man eben auch eine schnelle CPU braucht um die Karte mit Daten zu versorgen. Eine lahmer Prozessor würde die GPUs eben nicht voll ausreizen können.

 

[Suxxess]

Ich glaube die Frage geht eher in die Richtung warum die Grafikkarte die CPU noch nicht abgelöst hat. Sprich warum es nicht reicht einfach der Grafikkarte einen kleinen CPU Coprozessor mitzugeben um damit einen heutigen Computer zu versorgen.

Um das zu erklären muss man die Unterschiede zwischen einer CPU und einer GPU erläutern. Eine GPU ist im Grunde simpel aufgebaut und kann deutlich weniger als eine CPU. Allerdings kann die Grafikkarte das was sie kann deutlich schneller als die CPU.

Um es mal zu verdeutlichen:

Sagt mir innerhalb 0,1 Sekunden wieviel ist 1+1?
GPU: 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2
CPU: 1+1=2 , 1+1=2

Ok dann sagt mir innerhalb von 0,1 Sekunden wieviel ist 2+2?
GPU: Keine Antwort möglich
CPU: 2+2=4 , 2+2=4

 

[iks-deh]

Ok dann sagt mir innerhalb von 0,1 Sekunden wieviel ist 2+2?
GPU: Keine Antwort möglich
CPU: 2+2=4 , 2+2=4

Was soll dieses Beispiel verdeutlichen bzw. überhaupt aussagen ?

 

[Casecooler91]

Das Beispiel soll verdeutlich dass deine Grafikkarte nicht "rechnen" kann sondern nur bilder berechnen.

 

[greks]

Ich glaube die Frage geht eher in die Richtung warum die Grafikkarte die CPU noch nicht abgelöst hat. Sprich warum es nicht reicht einfach der Grafikkarte einen kleinen CPU Coprozessor mitzugeben um damit einen heutigen Computer zu versorgen.

Um das zu erklären muss man die Unterschiede zwischen einer CPU und einer GPU erläutern. Eine GPU ist im Grunde simpel aufgebaut und kann deutlich weniger als eine CPU. Allerdings kann die Grafikkarte das was sie kann deutlich schneller als die CPU.

Um es mal zu verdeutlichen:

Sagt mir innerhalb 0,1 Sekunden wieviel ist 1+1?
GPU: 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2 , 1+1=2
CPU: 1+1=2 , 1+1=2

Ok dann sagt mir innerhalb von 0,1 Sekunden wieviel ist 2+2?
GPU: Keine Antwort möglich
CPU: 2+2=4 , 2+2=4

Ja eben, das verdeutlich es ja nochmal. Die Grafikkarte ist "hochspezialisiert" und schnell in dem, was sie überhaupt kann. Anderes kann sie dafür garnicht. Daher ja die Frage, warum die T&L Technik nicht viel weiter vorrangeschritten ist und die CPU bei Spielen eine viel kleinere Rolle spielt, als sie es ja heute tut. Wäre für den Konsumenten auch einfacher, wenn das Aufrüsten der Grafikkarte für viele Jahre reichen würde, statt eines irgendwann notwendigen Systemwechsels, bzw. CPU-Wechsels...

Wir reden hier ja praktisch nur von Polygonberechnungen und da hat sich ja nicht so arg viel verändert. Es wurden immer mehr Polygone, aber die Technik hat sich nicht geändert im Sinne von "Wechsel zu Voxeln" oder sowas...

 

[Casecooler91]

wenn das Aufrüsten der Grafikkarte für viele Jahre reichen würde, statt eines irgendwann notwendigen Systemwechsels, bzw. CPU-Wechsels...

Haha und dann wären alle Grafikkartenhersteller pleite...und dann haben wir davon was?

 

[greks]

Hab es vielleicht ungünstig formuliert. Ich meinte, dass der regelmäßige Wechsel der Grafikkarte für viele Jahre reicht. Also alle paar Monate/Jahre eine neue Graka, statt, dass auch irgendwann ein System/CPU-Wechsel notwendig wird...
Sollte eigentlich auch aus dem restlichen Beitrag so hervorgehen...

 

[Nai]

Um das zu erklären muss man die Unterschiede zwischen einer CPU und einer GPU erläutern. Eine GPU ist im Grunde simpel aufgebaut und kann deutlich weniger als eine CPU. Allerdings kann die Grafikkarte das was sie kann deutlich schneller als die CPU.

"Können" tun beide weitestgehend das selbe. Die Frage ist eher wie effizient sie etwas können. Denn die GPU ist ein Parallelprozessor, während die CPU ein Sequentieller Prozessor ist. Um den Forentypischen Autovergleich hier einzubauen:
Wenn beide ein Fahrzeug wären, dann wäre die CPU der zweisitzige Ferrari und die GPU der Omnibus mit 50 Sitzplätzen. Wenn man nun alleine in den Urlaub fahren will, so ist der Ferrari mit seinem 300 kmh dem Omnibus mit seinem 100 kmh weit überlegen; für die Fahrt wird er dementsprechend nur ein drittel der Zeit benötigen.
Würde man nun jetzt noch seine 50 Facebookfreunde mitnehmen wollen, so müsste man mit dem Ferrari (das Auto telepotiert sich auf wundersame Art und weise nach der Ankunft immer zurück an den Startort) 25 mal fahren, während man mit dem Omnibus nur einmal fahren müsste. Hier wäre dann der Omnibus um den Faktor 25/3 schneller.

Das Beispiel soll verdeutlich dass deine Grafikkarte nicht "rechnen" kann sondern nur bilder berechnen.

Kann sie doch, siehe GPGPU

Daher ja die Frage, warum die T&L Technik nicht viel weiter vorrangeschritten ist

Ist sie doch. Graphikpipeline ganz früher:
Prozessor schickt transformierte Vertexe und Attribute an Graka, welche diese dann zu Polygonen auffüllt und texturiert.
mit T&L:
Prozessor schickt Untransfomierte Vertexe und Attribute an die Graka, sowie die Lichtquellen und Lichteigenschaften und die Transformationsmatrizen an die Graka, welche die Vertexe dann transformiert, dann einfärbt, dann auffüllt und texturiert.
Diese T&L Karten hatten immer noch keinerlei Programmierbarkeit und konnten nur Vertexe einfärben und dann die Farben Interpolieren. Komplexere Operationen auf Pixelbasis ausser Texturierung waren afaik nicht möglich.
.......
.......
.......
.......
Heute:
VertexShader ("frei" programmierbar ) -> Tessellation Control Shader ( "frei" programmierbar ) -> Tessellator (konfigurierbar) -> Tessellation Evaluation Shader ( "frei" programmierbar ) -> Geometry Shader ("frei" programmierbar) -> Rasterisierer (konfigurierbar) -> Fragment Shader ("frei" programmierbar)


Wie man sehen kann, hat sich seit dem T&L viel verändert.

und die CPU bei Spielen eine viel kleinere Rolle spielt, als sie es ja heute tut

Weil die GPUs eben auf einfachen parallelen Code hin optimiert worden sind und diverse Spielteile, wie KI Scripting eben komplexer sequentieller Code ist, wofür die GPU nicht geschaffen worden ist. Ausserdem würde man die GPU auf sequentiellen Code optimieren, so wäre sie automatisch schlechter in den einfachen parallelen Berechnungen.

Wir reden hier ja praktisch nur von Polygonberechnungen und da hat sich ja nicht so arg viel verändert. Es wurden immer mehr Polygone, aber die Technik hat sich nicht geändert im Sinne von "Wechsel zu Voxeln" oder sowas...

Das ganze liegt am Aufwand, der verschiedenen Darstellungsmethoden:
Raytracen: Hier muss man sich ersteinmal eine Datenstruktur bauen, was teuer ist, und dann die Strahlen und die neu entstehenden sekundären Strahlen durch diese Datenstruktur verfolgen, was ebenfalls teuer ist. Dann kommt noch Berechnungsaufwand für das Texturieren Einfärben und Schattieren hinzu. Dafür kann man Effekte wie Schattenwurf Reflexionen Transparenzen oder Ambient Occlusion "leicht" herbekommen, was im Rasterisierer nur schlecht oder durch Tricks geht.
Im Moment reicht die Rechenleistung gerade für einfache Szenen mit wenigen Millionen Polygonen und einer Lichtquelle aus; bei Rasterisierer kann man im Moment schon mehrere hundert Millionen Polygone mit vielen Lichtquellen in Echtzeit darstellen.

Voxel: Bei Oberflächenmodellen hat man kaum Vorteile gegenüber Polygonen, dafür aber diverse Nachteile, weshalb sich das ganze nur wirklich bei Volumetrischen Modellen, wie CT Daten lohnt. Da hat man allerdings VoxelZahl^3 als Speichergrösse. Somit belegt eine 3D Textur mit 4 byte pro Texel und einer Seitenlänge von je 1024 hat bereits 4 GB an Speicher. Der Zeichenaufwand wächst ebenfalls je nach Darstellungsmethode mit der dritten Potenz der Voxel. Falls sich hier jemand mal State of the Art so anschauen will: http://www.youtube.com/watch?v=DhBKPJWQGkg