Digitale Bildverarbeitung auf Cell-Prozessoren (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Betrachtet man die Entwicklung der Prozessoren in den letzten drei Jahrzehnten, so stellt man fest, dass sich deren Leistung beachtlich gesteigert hat. Die moderne Auslegung des Mooreschen Gesetzes, nach der sich die Anzahl der Transistoren eines Prozessors alle 18 Monate verdoppelt, ist bis heute gültig. Die damit einhergehende Verkleinerung der Transistoren bringt diverse Vorteile mit sich. Verkleinert man einen Transistor, so verringert sich dessen Stromverbrauch, und es kann mit einer geringeren Spannung gearbeitet werden. Des weiteren verringert sich seine Schaltzeit, was eine höhere Betriebsfrequenz des gesamten Schaltnetzes mit sich bringt. Allerdings führt diese Miniaturisierung auch zu einigen Problemen. Durch die hohe Anzahl von Transistoren pro Fläche wird es zunehmend schwieriger, die entstehende Wärme abzuleiten. Ausserdem treten bei Schaltnetzen im kleinen Massstab Leckströme und ungewollte Tunneleffekte auf. Aus diesen Gründen ist ein Ende dieser Steigerung zu erwarten, da die Miniaturisierung der Transistoren über kurz oder lang an diese physikalischen Grenzen stossen wird. Die Entwicklungspläne der Prozessorenhersteller werden die Einhaltung des Mooreschen Gesetzes noch eine ganze Zeit lang sicherstellen.
Es ist aber natürlich sinnvoll, sich schon wesentlich früher über Alternativen zur Leistungssteigerung Gedanken zu machen. Aus diesem Grund verfolgt man schon seit längerem das Konzept der Parallelisierung. Es soll dazu beitragen, den Bedarf an Rechenleistung auch weiterhin decken zu können. Die Idee ist sowohl nahe liegend als auch simpel. Man teilt das zu lösende Problem in Teilprobleme auf und verteilt diese system-intern oder über ein Netzwerk an mehrere eigenständige Prozessoren, die dann gleichzeitig die Teillösungen berechnen. Die Teillösungen werden dann wieder zu einer Gesamtlösung zusammen gesetzt. Im Idealfall ist die resultierende Rechenleistung gleich der Summe der Rechenleistung der eingesetzten Prozessoren. Dieses Konzept des parallelen Rechnens findet seit langem bei Supercomputern und Rechenzentren Anwendung. Der Massenmarkt der ¿Consumer-PCs¿ bot bis vor kurzem allerdings ausschliesslich Computer mit Singlecore-Prozessoren.
Seit im Januar 2006 die Hersteller AMD und Intel die ersten Dualcore-Prozessoren auf den Markt brachten, hat sich dies geändert. Damit einhergehend wurden Multicore-Prozessoren in grossen Stückzahlen gefertigt, was deren Preis stark sinken liess. Diese Diplomarbeit steht [...]