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GTC 2016: Vulkan-API ist gekommen um zu bleiben

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nvidia gtcHinsichtlich der möglichen Neuvorstellungen war am ersten Tag der GPU Technology Conference noch recht wenig zu erwarten, auch wenn es mit der Quadro M5500 und einem VR-Ready-Programm für Workstation eine Ankündigung gab. Somit standen zum Auftakt einige Grafik-APIs im Fokus und hier spielten neben DirectX 12 auch Vulkan und andere APIs der Khronos Group eine Rolle. Die Vulkan-API versucht sich an einer Leistungssteigerung durch einen geringeren Overhead, ein Trend der mit Mantle von AMD begann und mit DirectX 12 wohl auch eine breite Umsetzung finden wird. Die Khronos Group sucht mit Vulkan ihre Lücke dort, wo Anwendungen auf unterschiedlichen Systemen funktionieren sollen – vom Smartphone, über das Tablet bis hin zum Desktop.

Bildergalerie: Khronos Group auf der GTC 2016
Bildergalerie: Khronos Group auf der GTC 2016

Zur Reduzierung des Overheads und der tiefergehenden Kontrolle über die Ressourcen der Hardware wurden aus dem Treiber (OpenGL ES und OpenGL) alle Aufgaben entfernt, die besser in der Anwendung aufgehoben sind – der Entwickler der Anwendung kennt die Anforderungen der eigenen Software und kann die Ressourcen daher besser zuteilen, als es die beste Vorhersage eines Treibers könnte. Diese explizite Kontrolle der Hardware wird so auch für DirectX 12 und Metal sowie andere Low-Level-APIs angewendet. Per Debug und Validation Layer können Fehler abgefangen werden. Somit wird das Risiko der tiefergehenden Kontrolle und dem Ressourcenmanagement auf der Hardware etwas minimiert bzw. Fehler können im Vorfeld abgefangen werden. Allerdings verlangt auch Vulkan den Entwicklern einen Mehraufwand und ein vorsichtiges Vorgehen ab, um letztendlich auch von den Vorteilen profitieren zu können.

Ein Vergleich zwischen Vulkan und Metal zeigt, dass Metal recht wenig Mehraufwand im Vergleich zu OpenGL ES erfordert, allerdings fehlen hier Funktionen wie Geometry Shader und Tessellation. Vulkan bietet trotz des höheren Aufwands das Potenzial für einen deutlichen größeren Zugewinn an Leistung – der Mehraufwand soll sich laut Khronos mehr als auszahlen.

Bildergalerie: Khronos Group auf der GTC 2016
Bildergalerie: Khronos Group auf der GTC 2016

Neil Trevett, Präsident der Khronos Group wurden während des Vortrags aber nicht müde zu wiederholen, dass Vulkan nicht das Ende von OpenGL bzw. OpenGL ES bedeuten wird. Beide APIs werden weiter bestehen und auch weiterentwickelt werden. Für bestimmte Anwendungsbereiche können beide APIs Vorteile besitzen, die durch Vulkan nicht abgedeckt werden. Allerdings hat die Khronos Group auch erkannt, dass die Vulkan-API gerade erst am Anfang steht und man für eine möglichst breite Unterstützung die notwendigen Anwendungen in Form von Spielen benötigt. Daher wurde angekündigt, dass beispielweise die Unreal Engine 4 bereits zu einem Großteil in Vulkan umgesetzt wurde. Engines und SDKs wie Lunar G, VALVE Portal Engine 2 und Unity haben ebenfalls die Unterstützung von Vulkan angekündigt bzw. schon umgesetzt. Für die Leistungsmessung steht derzeit nur eine Beta-Version von The Talos Principle zur Verfügung – wir haben einige Benchmarks damit durchgeführt – allerdings erscheinen in Form des GFXBench, Bassmark, Futuremark Slingshot einige synthetische Benchmarks mit Vulkan-Unterstützung, die eine einfache Leistungsmessung möglich machen.

OpenVX, OpenGL SC und OpenKCam

OpenGL und OpenCL sowie jetzt Vulkan sind die Leuchtturm-APIs der Khronos Group. In Arbeit und bereits in Verwendung sind aber einige weitere APIs, wie OpenVX, OpenCL SC und OpenKCam. OpenVX ist eine Schnittstelle für die Echtzeit-Verarbeitung von Sensordaten und Kameras. Sie soll im mobilen und embedded Bereich Anwendung finden. OpenVX kann auf mehreren CPUs und GPUs angewendet werden. Spezialanwendungen sind auch auf DSPs und ISPs hin optimiert. Die Effektivität erreicht OpenVX über die Zuteilung auf mehreren CPUs und GPUs, durch ein gutes Speichermanagement und eine Aufbereitung der Daten zur Auswertung.

Eine weitere neue API ist OpenCL SC, wobei das SC für Safety Critical steht. OpenCL SC ist für die Flugzeugindustrie entwickelt worden, findet aber auch mehr und mehr Verwendung in der Automotive-Industrie – dann als OpenGL SC 2.0 Verwendung. OpenKCam greift in etwa in den gleichen Bereich wie OpenVX, konzentriert sich aber noch etwas mehr auf die Auswertung von Kameradaten. Auch hierfür sieht die Khronos Group die Automotive-Markt als Zielmarkt vor.

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