Mathematische Coprozessoren

Allgemeines

Die Idee rechenintensive Operationen in einen dafuer spezialisierten eigenen Prozessor auszulagern ist nicht Neues.

Der Intel 80387 ist ein 1987 eingeführter mathematischer Coprozessor (Floating-Point Unit, FPU), der speziell zur Entlastung des Mikroprozessors Intel 80386 bei Gleitkomma- und Trigonometrieberechnungen entwickelt wurde.

In diesem Zusammenhang fallen mir immer wieder FPGAs ein.

Mit dem Wunsch die KI-spezifischen Operationen von den Grafikkarten, die ja nur als "Nebenprodukt" fuer allgemeine KI-Berechnungen herhalten muss, zu loesen, bin ich vermutlich nicht alleine.

Dann schauen wir mal.

GPUs und ihre Cores

Vergleich der Kern-Bezeichnungen (Core Names) von NVIDIA, AMD und Intel

Hersteller	Kern-Typ	Offizieller Name (Marketing)	Interne / Technische Bezeichnung	Hauptaufgabe / Fokus
NVIDIA	Standard-Rechenkern	CUDA Core	ALU / SP (Streaming Processor)	Universelle Gleitkomma- (FP32/FP64) und Ganzzahlberechnungen (INT32).
	KI- / Matrix-Kern	Tensor Core	Tensor Cores (verschiedene Generationen)	Spezialisierte Matrix-Multiplikationen für Deep Learning und KI (FP8, FP16, BF16, INT8, INT4).
	Raytracing-Kern	RT Core	BVH Traversal / Triangle Intersection Unit	Beschleunigung von Lichtstrahlen- und Dreiecksberechnungen (Raytracing in Spielen/Rendering).
AMD	Standard-Rechenkern	Stream Processor (Stream-Prozessor)	Compute Unit (CU) / Dual Compute Unit / Work Group Processor (WGP)	Universelle mathematische Berechnungen (Grafik-Pipeline, FP32).
	KI- / Matrix-Kern	AI Accelerator (ab RDNA 3)	Matrix Core (CDNA-Architektur für Rechenzentren)	Matrix-Operationen und Wellenform-Befehle (Wave Matrix Multiply-Accumulate / WMMA).
	Raytracing-Kern	Ray Accelerator	Ray Accelerator (RA)	Dedizierte Hardware für Box-Sorting und Ray-Triangle-Schnittmengenberechnungen.
Intel	Standard-Rechenkern	Execution Unit (EU) / Xe-core	Vector Engine (XVE)	Standardmäßige Vektor- und Thread-Verarbeitung für Grafik und allgemeine GPU-Berechnungen.
	KI- / Matrix-Kern	Intel XMX (Xe Matrix Extensions)	Matrix Engine (XME)	Hochleistungs-Matrix-Rechenwerke für KI-Skalierung (XeSS) und Deep Learning (DP4a, Systolic Arrays).
	Raytracing-Kern	Ray Tracing Unit	Ray Tracing Unit (RTU)	Hardwarebeschleunigung für Bounding Box- und Primitiven-Tests (ab Xe-HPG / Arc-Grafikkarten).

FPGA

TODO

NVIDIA MicroArchitektur

TODO