Research@Intel - Zwei Tage im Silicon Valley

Bereits zum neunten Mal hat Intel zu einem Presseevent eingeladen, um die interessantesten Showcases aus den Intel Labs, den Entwicklungslaboren des weltweit führenden Halbleiterherstellers, vorzustellen. Ganz in der Nähe des Firmensitzes im Silicon Valley erhielt ich am ersten Tag im Computer History Museum interessante Einblicke in aktuelle Projekte der weltweiten Entwicklungslabore von Intel und konnte direkt mit den Entwicklern über ihre Zukunftsvisionen sprechen.

Am zweiten Tag standen dann Vorträge zu Themen wie Cloud Computing, Open Data Center Alliance, Thunderbolt oder die Zukunft der Prozessoren auf dem Vortragsprogramm. So war das Programm insgesamt schon recht umfangreich und mit vielen interessanten Informationen gespickt. Eine kleine Tour durch das Silicon Valley war somit zeitlich leider nicht möglich, aber allein die Fahrten vom Airport in San Francisco zum Tagungsort Santa Clara und zum Computer History Museum in Mountain View haben mir einen ersten Eindruck vermittelt. Das Silicon Valley ist eine gigantische Aneinanderreihung von riesigen Bürokomplexen, die in der Ferne gelegentlich von einigen grünen Bergen eingerahmt werden. So befand sich direkt vor meinem Hotel der Gründungssitz von Yahoo und ein Wegweiser über der Straße zeigte den Weg in Richtung Cupertino, dem Sitz von Apple. Wie eng hier alles beisammen ist, verdeutlicht vielleicht auch die Tatsache, dass ich die Apple Keynote im Moscone Center in San Francisco nur um wenige Stunden verpasst habe. Keine Frage, für IT-Begeisterte lohnt sich ein Ausflug in die Bay Area und das Silicon Valley ganz sicher.

Das GHz-Rennen der Prozessoren war gestern

Noch vor wenigen Jahren gehörte die Entwicklung neuer Prozessorgenerationen zu den heißesten Themen in den IT-Medien. Und das war auch kein Wunder, denn die CPU war der Flaschenhals bei der Performance von PCs. Doch seitdem hat sich viel getan und das Rennen um die CPU mit der höchsten GHz-Rate steht längst nicht mehr im Fokus, denn Multicoresysteme haben für einen Performancesprung gesorgt, der quälend langsame Anwendungen vergessen gemacht hat. Hinkten die CPUs früher noch hinter den performancelastigen Anwendungen hinterher, hat sich in den letzten Jahren das Blatt gewendet: Aktuelle Multikernsysteme werden noch nicht von allen Anwendungen unterstützt und können damit auch noch nicht ihre gesamten Möglichkeiten ausspielen.

Um diesen einen kleinen Schritt voraus zu sein, müssen sich die Chipentwickler immer wieder neue Gedanken über Möglichkeiten zur Steigerung der Performance machen. Besonders wichtig ist dabei nicht mehr die reine Taktfrequenz, sondern vielmehr das Wissen um die vielen kleinen Anwendungsbereiche, die von einer effizienteren CPU-Ansteuerung besonders profitieren können. Doch so ein Prozessor braucht einige Entwicklungszeit. Intel spricht hier von etwa sieben Jahren von der Planungsphase bis zur Marktreife. In dieser langen Zeitspanne haben sich die Anforderungen an die CPU aber bereits mehrfach dramatisch verändert. Den Entwicklern bleibt also nur der Blick in die Zukunft. Statt dafür einen Blick in eine trübe Glaskugel zu werfen, arbeitet man bei Intel intensiv an vielen verschiedenen Softwareprojekten, die sich mit den Trends von morgen beschäftigen. Die Softwareentwickler formulieren dabei auch bestimmte Anforderungsprofile an die Hardware der Zukunft. Was muss ein Prozessor von morgen leisten, welche Bereiche werden wichtiger und was muss effizienter werden? Nur über diese Informationen kann die Prozessorentwicklung auch in der Zukunft ihren Vorsprung gegenüber den Anwendungen behaupten.

3D für HTML5 und Ray Tracing definieren die Anforderungen der nächsten Prozessor-Generation

Zwei der etwa 40 Projekte, die Intel der Presse in dieser Woche in Mountain View vorstellte, werden in deutschen Intel-Labs entwickelt oder werden von deutschen Mitarbeitern geleitet. Aus dem Intel Visual Computing Institute an der Universität des Saarlandes stammt das Projekt XML3D. Prof. Dr.-Ing. Phillipp Slusallek und sein Team beschäftigt sich dabei mit der Implementierung von 3D in HTML5, so dass Web-Entwickler eine fertige Auszeichnungssprache an die Hand bekommen, mit der sie auf einfachste Art und Weise 3D-Grafiken für den Browser erstellen können. Dank HTML5 und CSS3 werden dafür dann weder spezielle neue Kenntnisse auf Seiten der Programmierer, noch Zusatzsoftware oder Plugins auf Seiten der Nutzer notwendig sein. Was in vielen 3D-Games schon lange zum Standard gehört, soll damit auch endlich den Weg ins Web finden.

Noch einen Schritt weiter geht das Projekt „Cloud-based Ray Tracing“ von Daniel Pohl. Bei Ray Tracing handelt es sich um einen Rendering Algorithmus, der in diesem Fall für Bewegtbilder eingesetzt wird und für besonders realistische Darstellungen von Lichtbrechungen sorgen soll. Auch wenn Ray Tracing selbst nicht wirklich neu ist, wird das Projekt durch die Aspekte Real-Time und Cloud-Streaming zu einer Besonderheit. Zum einen bekommt die Technologie durch den Echtzeitansatz sehr viel mehr Handlungsspielraum, denn jede Reflektion wird genau dann berechnet, wenn sie dargestellt werden soll. Man kennt das sonst aus Videospielen eher so, dass aufwändige Szenen als Video laufen und die Echtzeitelemente ohne rechenintensive Elemente auskommen müssen. Zum anderen macht die Nutzung der Cloud die Anwendung von Ray Tracing in Realtime sehr viel flexibler, denn auch Geräte mit vergleichbar geringer Prozessorleistung wie wie Notebooks, Tablets oder Smartphones können die gestreamten Inhalte einfach darstellen, da die Berechnung auf einem leistungsstarken Server stattfindet. Das folgende Video zeigt einige Szenen aus dem Videospiel Wolfenstein, das mit dem neuen Ray Tracing Verfahren bearbeitet wurde. Besonders beeindruckende Ergebnisse liefern dabei spiegelnde Oberflächen ab, wie beispielsweise am Kotflügel des Autos zu erkennen ist:

Künftige Anwendungsfelder sind natürlich vor allem das Gaming, aber auch für den medizinischen Bereich dürfte das cloudbasierte Ray Tracing interessante Möglichkeiten bieten.

Ray Tracing in Echtzeit, das scheiterte bislang am horrenden Ressourcenhunger der Technologie. So läuft die Demoanwendung beispielsweise auf einer experimentellen Multicore-Architektur, da alle auf dem Markt verfügbaren Systeme mit den Anforderungen hoffnungslos überfordert wären. Damit sich das irgendwann ändert, werden die Anforderungen an die Hardware, die von diesem speziellen Projekt ausgehen, in die nächste Prozessorgeneration einfliessen.

So tragen die vielen kleinen und größeren Softwareprojekte alle ihren Teil dazu bei, das Anforderungsprofil für die CPUs von morgen zu definieren.

Wer sich übrigens wundert, dass Intel auch Software entwickelt: nach eigenen Angaben ist Intel sogar der sechstgrößte Softwareentwickler der Welt. Warum das so ist, wurde mir im Silicon Valley sehr deutlich bewusst: Prozessorentwicklung ohne Einflussnahme der Softwareentwicklung ist bei Intel nicht denkbar.