GCMUC09: 3D-Games und Multicore-Programmierung

Um 15 Uhr war Aaron Coday von Intel auf dem GameCamp Munich 2009 mit seiner Techsession “3D-Games und Multicore-Programmierung” dran. Zwar war der Raum nicht ganz voll, dafür war die Diskussion umso lebhafter und brachte den Anwesenden wohl eine ganze Menge an Erkenntnissen:

Aspekt #1: Single-Core-Maschinen werden immer mehr von Multicore-Rechnern abgelöst. Das hat damit zu tun, dass sich der CPU-Takt nicht weiter erhöhen lässt.

Problem #1: 3D-Game-Programmierung ist nicht trivial, weder sequenziell noch parallel. Was schon geschieht ist ein zeitversetztes “Update World” und “Rendering” (z.B. auf der Xbox 360).

Hoffnung #1: Viele Dinge bei der 3D-Programmierung lassen sich parallelisieren, z.B. Rendering, Physics, KI, Particles.

Herausforderung #1: Wie verteile ich das Spiel auf die notwendigen Threads und auf die vorhandenen Ressourcen (= Core)?

Parallele 3D-Programmierung #1: Mach aus einzelnen Tasks – wie KI, Physics, Rendering, Update World – Subtasks!

Herausforderung #2: Definiere Abhängigkeiten der einzelnen Tasks!

Lösung #1: Intel TBB hilft Gaming-Entwicklern dabei, die anfallenden Tasks möglichst gut auf die vorhandenen Cores zu verteilen. Hierzu bedient sich Intel TBB eines Thread Pools, der für jeden Task einen eigenen Thread bereit hält.

Analogie #1: Beim Verwalten von Tasks geht es genauso zu wie im Supermarkt: Sobald ein Task-Queue frei wird (=Kasse), wird ein bereits wartender Task in eine freie Queue verschoben ( =Task-Stealing).

Lösung #2: Die “Größe” einer Task wird vom Task Partitioner bestimmt, um ein Load Imbalancing zu vermeiden.

Lehre #1: Wenn mehr Game Designer mehr über parallele Programmierung und deren Grenzen/Möglichkeiten wüssten, würden sich die Spieleprogrammierer ein gutes Stück leichter tun.

Ausblick #1: Larrabee wird eine Manycore-GPU-Lösung sein, die wohl Ende nächsten Jahres auf den Markt kommen wird.

Ausblick #2: Eines Tages werden CPUs und GPUs verschmelzen und zu einer leistungsfähigen Einheit mutieren.

Ausblick #3: OpenCL wird die Programmiermethoden verändern (und hoffentlich verbessern).