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Hannover Messe 2016: 3D-Echtzeit-Visualisierung & GPU Computing

Auf dem Gemeinschaftsstand des CAE Forum wurde kurz das 3-Echtzeit-Visualiserung (3D Real-Time Data) vorgestellt. Außerdem noch ein paar Eindrücke der Hannover Messe 2016.

3-Echtzeit-Visualiserung

3D Real Time ist eine Live-Visualisierung. Es wird also in Echzeit mit einem Computer das Bild- Videomaterial generiert. Es entsteht ein 3D-Animationsvideo per GPU (Graphic Processor Unit). Ähnlich wie bei Google Streetview hat der Nutzer die Möglichkeit sich im Video mit der Maus an verschiedene Positionen zu bewegen, da alles in Echtzeit berechnet wird.

Die Daten sind so komprimiert, dass sie nur wenige Megabyte groß sind und auf einen USB-Stick passen. Als Grafik-Subsystem wird im Industriebereich OpenGL oder DirectX (meistens nur für Spiele) verwendet.

Ursprung der GPU

tesla-k80-3qtr

Das ursprüngliche Entwicklungsziel der GPU-Hardware war die schnelle und hochauflösende Bildschirmausgabe. Mit Hilfe einer Programmiersprache (CUDA) lässt sich diese Rechenleistung für allgemiene Berechnungsaufgaben wie der 3D-Visualisierung nutzen.

Anwendungen

Strömungsberechnungen von:

  • Flugzeugen in einem virtuellen Windkanal
  • Analyse von Schiffen und Windkraftanlagen
  • langfristige Klimaprognosen
  • Kurzfristige Wettervorhersagen

(Bild: Nvidia, TESLA K80 GPU)

Durch die leistungsstarken Grafikkarten lassen sich die Simulationen in Echtzeit berechnen und visualisieren. Die Berechnung von 120 Sekunden Strömungsverhalten für die oben genannten Beispiele benötigt auf einer Grafikkarte etwa 120 Sekunden Rechenzeit.

Performance und Kosten

In den letzten Jahren haben Grafikkarten die CPU-Prozessoren bei der Rechenleistung deutlich überholt. Die vor kurzem vorgestellte NVIDIA Tesla K80 verfügt über 24 GB GDDR5 Speicher (12 GB pro GPU) und eine Rechenleistung von bis zu 8,74 Tflops.

Merkmale Tesla K80 Tesla K40
Grafikprozessor 2x Kepler GK210 1 Kepler GK110B
Maximale Double-Precision

-Gleitkommaleistung

2.91 Tflops (GPU Boost Taktung)
1.87 Tflops (Base-Taktung)
1.66 TFlops (GPU Boost Taktung)
1.43 Tflops (Base-Taktung)
Maximale Single-Precision

-Gleitkommaleistung

8.74 Tflops (GPU Boost Taktung)
5.6 Tflops (Base-Taktung)
5 Tflops (GPU Boost Taktung)
4.29 Tflops (Base-Taktung)
Speicherbandbreite
(ECC deaktiviert)
480 GB/s (240 GB/s pro Grafikprozessor) 288 GB/s
Speichergröße (GDDR5) 24 GB (12 GB pro Grafikprozessor) 12 GB
CUDA Recheneinheiten 4992 (2496 pro Grafikprozessor) 2880

k80 performance

Bilder aus der Vortrag zum 3D Real-Time Data:

Hannover Messe 2016
Hannover Messe 2016 – 3D Visualisierung
3D Beitrag Bild2
Hannover Messe 2016 – 3D Visualisierung

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