In diesem Buch wird die Architektur und Funktionsweise des Cell-Prozessors ausführlich beschrieben. Sowohl Faltung als auch Fourier Transformation werden daraufhin auf ihre Parallelisierbarkeit hin untersucht. Die gewonnen Erkenntnisse führen dann zu einer Software, welche die Faltung parallel auf den Kernen des Cell-Prozessors ausführt. Die außerordentliche Leistungsfähigkeit des Cell-Prozessors, die Möglichkeit, parallel an Problemlösungen zu arbeiten, und die Verarbeitung von Vektor-Datentypen führen zu einem sehr leistungsfähigen Bildverarbeitungs-System. Obwohl nicht das volle Potential des Systems genutzt werden kann und für die Parallelisierung ein deutlicher Mehraufwand betrieben werden muss, wird gezeigt werden, dass mit dem entwickeltem System eine erhebliche Beschleunigung von Bildverarbeitungs-Operationen gegenüber herkömmlichen Singlecore-Systemen möglich ist. Die Messwerte, die während eines Experiments erhoben wurden, werden anschließend einer differenzierten Betrachtung unterzogen und diskutiert. So wird dann ein deutliches Indiz für den Flaschenhals des Systems identifiziert. Anschließend wird im Ausblick eine Reihe von möglichen Verbesserungen beschrieben.

Textprobe: Kapitel 4.2.1 Funktionsumfang Die Software soll im Groben folgende Funktionen zur Verfügung stellen. 1. Laden und ggf. Dekomprimieren der Eingangsdaten 2. Teilen der Daten in Blöcke von fester Grösse 3. Lieferung eines Datenblocks an eine SPU 4. Bearbeitung des Datenblocks mit Hilfe eines SPU-Programms 5. Abholen des Ergebnisses von der SPU 6. Zusammenfügen der Ergebnisse 7. Ggf. Komprimieren und Speichern der Ergebnisdaten Offensichtlich ist hierbei, dass die Funktionen 3, 4 und 5 nur auf einem System mit Cell-Prozessor - also z.B. der PlayStation 3 - implementiert werden können. Geht man nun davon aus, dass es sich bei den Eingangsdaten um eine Liste von Bildern von beliebiger Grösse handelt, die zusammengenommen mehrere hundert Gbyte gross sind, erschliesst sich schnell, dass sich bei der Umsetzung der Funktionen 1 und 7 auf der PlayStation 3 einige Probleme ergeben. Selbst wenn man das Problem des begrenzten Festplattenspeichers umgehen würde (z.B. durch direktes Einlesen der Bilddaten über ein Netzwerkprotokoll wie Samba oder FTP), so würde ein grösseres Bild schnell den Umfang des 256 Mbyte grossen Arbeitsspeichers der PlayStation 3 sprengen zumal es wegen der Weiterverarbeitung ja unkomprimiert in diesem abgelegt werden musste. Hinzu kommt, dass die - ohnehin mit dem Betriebssystem belastete PPU - das möglicherweise nötige Dekomprimieren und Komprimieren der Bilddaten übernehmen müsste.Das Aufteilen der Software in Client- und Serverteil stellt eine Lösung dieser Problemedar. Wie oben beschrieben verbleiben die Funktionen 3, 4 und 5 auf dem Server (dem System mit Cell-Prozessor), und die Funktionen 1, 2, 6 und 7 werden auf dem Client implementiert. Der Client kann so auf einem herkömmlichen PC laufen, der die nötigen Ressourcen an Festplatten- und Arbeitsspeicher mitbringt. Da dieser auch das Aufteilen der Eingangsdaten und Zusammensetzen der Ergebnisse übernimmt, kann sich der Server dann voll auf das Verwalten der SPUs und die eigentliche Bearbeitung der Daten konzentrieren. Abbildung 4.2 zeigt einen schematischen Aufbau der Software und an welchen Stellen des Systems die jeweiligen Funktionen implementiert sind.Die Client/Server-Architektur bringt allerdings auch ein mögliches Problem mit sich. Sowohl die gesamten Eingangsdaten als auch die gesamten Ergebnisdaten werden über eine Netzwerkverbindung übertragen. Betrachtet man die Transferraten der anderen Übertragungsstrecken des Datenstroms, so dräangt sich die Vermutung auf, dass diese Netzwerkverbindung der Flaschenhals der gesamten Übertragungsstrecke sein köonnte. Dieses potentielle Problem soll in Kapitel 5.3 näher untersucht werden.

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Philipp Brüll, Diplom-Ingenieur, Studium an der TU Berlin und der École Polytechnique Montpellier. Tätig als Software-Entwickler im Bereich Location Based Services.