Grafische kaarten zijn niet alleen interessant voor gamers, maar ook voor de wetenschap. De vele rekenkernen die nodig zijn om de mooiste spelwerelden tevoorschijn te toveren, zijn bijvoorbeeld ook uitermate geschikt voor DNA-onderzoek. PCM zoekt het uit.

Door de hoge snelheid waarmee de grafisch processor (gpu) kan rekenen kunnen er 3D-werelden worden gecreëerd met gedetailleerde en grote weidse vlaktes om in te verdwalen. Om deze werelden te kunnen zien, bestaat elke 3D-wereld uit punten die gecombineerd vlakken vormen en daardoor als herkenbare objecten op het scherm komen. Lees ook: Linux 4.10 ondersteunt virtuele gpu's.

GPU in games

Als je in een spel met een slagschip over een virtuele zee vaart, bestaat alles geheel uit een verzameling van deze punten en vlakken. Het aantal punten dat tijdens het modelleren van het schip wordt gebruikt, heeft invloed op de hoeveelheid details die je van het schip ziet. Om dan een brandslang er rood en beschadigd uit te laten zien en op het dek van het schip een houten vloer te kunnen zien liggen, worden over alle vlakken afbeeldingen gelegd. Vergelijkbaar met een autodeur die je met een heel grote sticker beplakt.

Bij het bewegen van het schip worden alle punten opnieuw berekend, wat in de huidige spellen al snel kan oplopen tot zestig keer per seconde. Om al deze berekeningen zo snel uit te kunnen voeren, wordt er van zoveel mogelijk cores van een gpu gebruikgemaakt. Bij de meest recente grafische kaarten worden al processoren gebruikt met ruim 3800 cores (rekenkernen) aan boord, wat veel berekeningen tegelijkertijd mogelijk maakt om zo ontzettend veel detail in de 3D-werelden aan te brengen.

©PXimport

GPGPU

Doordat de gpu steeds krachtiger wordt, is het interessant geworden om ook ándere rekenintensieve applicaties gebruik te laten maken van de gpu. Door middel van ‘General-Purpose computing on Graphics Processing Units’ (GPGPU) is het mogelijk om software te schrijven die op de gpu wordt uitgevoerd. Taken die van origine op de cpu uitgerekend werden, zijn nu met aanzienlijke tijdswinst door de gpu uit te voeren. Je zou in eerste instantie denken dat de hoeveelheid cores hiervoor verantwoordelijk is. Het verschil in snelheid wordt echter voornamelijk veroorzaakt door de sterk afwijkende architectuur tussen beide processoren.

Van oorsprong heeft de cpu de taak om berekeningen uit te voeren evenals om alle componenten binnen de computer en de aangesloten randapparatuur aan te sturen. Om de verschillende taken in goede banen te leiden, heeft de cpu onder andere de mogelijkheid om bepaalde taken tijdelijk in de wacht te zetten en andere taken voorrang te geven. Denk hierbij aan het registreren van een toetsaanslag of het uitvoeren van een berekening met prioriteit. 

Ieder programma krijgt in de vorm van een thread om de beurt rekentijd

Deze eigenschap zorgt ervoor dat meerdere programma’s naast elkaar op de computer kunnen draaien. Ieder programma, in de vorm van een thread, krijgt om de beurt wat rekentijd en kan zo de benodigde berekeningen uitvoeren. Threads zorgen voor een afgebakende omgeving waarbinnen de programmacode wordt uitgevoerd.

Door voor rekenintensieve programma’s meerdere threads te starten, kunnen de threads op een cpu met meerdere cores verdeeld worden over de beschikbare cores. Hiermee voorkomt de applicatie dat het zelf bevroren op het scherm staat en verhoogt het de snelheid waarmee gerekend wordt.

Het cachegeheugen

De gegevens waarmee gerekend wordt, staan opgeslagen in het interne geheugen van de computer. Dit is relatief traag geheugen, doordat het buiten de cpu geplaatst is. Daarnaast is er tijdens het productieproces gebruikgemaakt van zeer verfijnde technieken, die het mogelijk maken om op een klein oppervlak zeer veel geheugen te creëren, wat wel ten koste gaat van de snelheid. De wachttijd voor het benaderen van dit geheugen kan daardoor oplopen tot honderden processor-kloktikken. 

Processorfabrikanten lossen dit op door in de cpu zelf snel cachegeheugen aan te bieden, waardoor er nog maar vier processorkloktikken nodig zijn om een berekening te voorzien van gegevens. Omdat dat cachegeheugen kostbaar is en er niet oneindig ruimte beschikbaar is binnen de chip, maken weinig geraadpleegde gegevens ruimte voor gegevens die vaker nodig zijn. Deze weinig geraadpleegde gegevens moeten dan wel, wanneer ze opnieuw geraadpleegd worden, weer uit het tragere intern geheugen worden gehaald. 

De groeiende hoeveelheid cachegeheugen van moderne processors verkleint de kans dat een waarde niet meer in de cache past: een belangrijke reden waarom computers sneller worden. Programma’s hebben daardoor vaker direct toegang tot gegevens uit het cachegeheugen wat de algehele prestatie van de computer vergroot.

Verschil CPU en GPU

Een gpu heeft, net als de cpu, de beschikking over cachegeheugen en kan ook berekeningen op meerdere cores uitvoeren. Toch kan de gpu niet zomaar de cpu vervangen en kan bestaande software niet zomaar op de gpu uitgevoerd worden. Om niet afhankelijk te zijn van het interne geheugen van de computer heeft de grafische kaart beschikking over eigen geheugen.

Er zijn vier verschillende soorten geheugen op een GPU aanwezig

Er zijn vier verschillende soorten geheugen op de grafische kaart aanwezig. De bekendste wordt altijd gebruikt om mee te adverteren en is het grootste maar tevens traagste geheugen. Op de gpu zelf zijn de drie overige typen geheugen geplaatst. Er is lokaal en gedeeld geheugen waar de cores toegang tot hebben. Per core is er een zeer kleine hoeveelheid cache aanwezig, ongeveer 10 KB, een stuk kleiner dan de ruim 2 MB waarmee de meest recente cpu’s uitgerust worden.

Wanneer waardes uit het geheugen nodig zijn, worden deze uit het algemene geheugen gehaald en in het snel toegankelijke cachegeheugen geplaatst. De gpu is zo slim om bij elke opvraging eerst te kijken of de waarde nog in de cache aanwezig is. Doordat de cache per core klein is, zullen weinig gebruikte waardes snel uit de cache komen te vervallen. Bij een volgend gebruik zal dan eerst de waarde opnieuw uit het lokale of algemene geheugen gehaald moeten worden. Een techniek die ook in de cpu toegepast wordt, maar bij de gpu veel sneller voorkomt door de veel kleinere cache. 

Threads en cores

Om hiervoor een oplossing te kunnen bieden, is de architectuur van de grafische processor zo ingericht dat wanneer er te lang op geheugen moet worden gewacht, de thread tijdelijk uit de core gehaald kan worden. Zo kan een andere thread in de core worden gezet, waarmee het verlies van snelheid bij het wachten op geheugen verlaagd wordt. Om dit in goede banen te kunnen leiden, worden alle threads gesynchroniseerd. Ze voeren daardoor altijd exact dezelfde regel programmacode uit. Het is dus niet mogelijk dat een thread alvast de volgende som berekent en daarmee vooruit loopt op andere threads.

Voor het schrijven van GPGPU-code wordt gebruik gemaakt van CUDA of OpenCL. NVIDIA is de ontwikkelaar van CUDA en werkt alleen op NVIDIA-kaarten. Het opensource-project OpenCL is platform-onafhankelijk en werkt op zowel NVIDIA-, AMD- als Intel-processoren. Beide implementaties zijn een dialect van de programmeertaal C, maar wijken onderling sterk af als het gaat om het aansturen van de gpu. Het is dan ook niet mogelijk om zomaar een stukje bestaande C-code met GPGPU uit te voeren.

Voor het schrijven van GPGPU-code wordt gebruikgemaakt van CUDA of OpenCL

Niet alleen dient de programmeur een nieuw dialect aan te leren, het gebruik van geheugen met een gpu verschilt ook flink met die van de cpu. Op het moment dat code op een cpu uitgevoerd wordt, kan het eenvoudig nieuwe delen geheugen reserveren en deze ook direct gebruiken. Een algoritme kan daardoor actief inspelen op het soort data dat het te verwerken krijgt. 

Bij een gpu heeft de code alleen beschikking over vooraf gereserveerd geheugen. Voordat een berekening start, moet het dus al bekend zijn hoeveel geheugen er precies nodig is. Dit vergt van de programmeur wederom meer kennis over de data en het probleem wat opgelost moet worden om zo alsnog een goed werkend algoritme te bouwen.

Videokaart niet alleen voor games

Een grafische kaart wordt dus niet alleen maar gebruikt voor games. Veel programma’s voeren weinig en sterk van elkaar verschillende soorten berekeningen uit. Ze maken daarvoor gebruik van de cpu en benutten het cachegeheugen van de processor optimaal. Er zijn ook momenten waarop bekende programma’s als Excel, Spotify of Photoshop veel wiskundige berekeningen moeten uitvoeren in een zo kort mogelijke tijd. Daarvoor wordt bij deze acties gebruik gemaakt van GPGPU, zoals Photoshop doet bij het toepassen van een blur-filter. 

©PXimport

Ook wordt GPGPU steeds meer toegepast in de wetenschappelijke wereld, zoals bij het uitvoeren van analyses op grote verzamelingen data. Zo worden er met software bloedbaansimulaties berekend, zoekt men naar buitenaardse radiosignalen met het SETI-project en vindt er onderzoek plaats naar het uitvoeren van DNA-analyses voor nieuwe behandelmethodes.

Het moge inmiddels duidelijk zijn dat de grafische kaart tot véél meer in staat is dan alleen het er zo realistisch mogelijk uit te laten zien van games. Je zou daarom wel kunnen stellen dat de naam ‘grafische kaart’ hooguit nog als marketingterm correct is. Wellicht wordt het langzamerhand tijd om de benaming ‘grafisch’ laten varen en de nieuwe krachtpatser wat meer eer aan te doen?

Tekst: Maarten Pater

Bij ID.nl zijn we gek op producten waar je niet de hoofdprijs voor betaalt. Een paar keer per week speuren we daarom binnen een bepaald thema naar zulke deals. Is het weer tijd om te klussen en moet je materialen op maat zagen? Met een decoupeerzaak wordt het zware werk je uit handen genomen. Wij vonden vijf mooie exemplaren voor je.

Een decoupeerzaag is perfect voor het fijnere zaagwerk. Denk aan het zagen van cirkels, het afronden van hoeken, het zagen van laminaat of het uitzagen van kleine stukken uit een materiaal. Dankzij de grote wendbaarheid kun je met een decoupeerzaag makkelijk aan de slag voor allerlei klusjes in en om het huis, of je nu met hout, metaal of kunststof werkt. Hieronder vind vijf decoupeerzagen voor al jouw klusjes.

Black & Decker BES610K

De Black & Decker BES610K is een robuuste decoupeerzaag die je helpt bij allerlei zaagklussen. Hij heeft een 650W motor en variabele snelheid, waardoor je nauwkeurig en gecontroleerd kunt werken. De pendelfunctie is instelbaar en de led-werklamp en stofblazer geven je een goed zicht op de zaaglijn. En dankzij de gereedschapsloze zaagbladwissel en de mogelijkheid om de zaaghoek tot 45 graden in te stellen, is deze zaagmachine voor alle toepassingen geschikt.

DeWalt DW331K

Deze decoupeerzaag is geschikt voor zowel de professionele klusser als de serieuze doe-het-zelver. Met zijn sterke motor en variabele snelheid zaag je moeiteloos door diverse materialen. De zaag ligt prettig in de hand dankzij de softgrip en het anti-vibratiesysteem, waardoor je geen last krijgt van je handen. Het snelspansysteem maakt het wisselen van zaagbladen eenvoudig, en met de instelbare zaaghoek kun je ook schuine snedes maken. Een degelijke machine van een gerenommeerd merk.

Makita 4351FCT

De Makita 4351FCT valt op vanwege de beugelgreep. Daardoor kun je deze zaag perfect sturen, zelfs als je een bocht of een detail wilt zagen. Je hebt hier veel meer controle over. Wisselen van zaagjes gaat vlot dankzij het snelspansysteem. De zaaghoek van deze Makita is instelbaar, waardoor je zelfs schuine snedes kunt maken. En met de stevige koffer erbij blijft alles netjes bij elkaar.

Bosch EasySaw 18V-70

De Bosch EasySaw 18V-70 is een handige zaag die je er makkelijk even bij pakt als je wat klusjes in en om het huis moet doen. Omdat hij op een accu werkt, zit je niet meer vast aan snoeren die altijd in de weg zitten. De zaag ligt lekker in de hand en is zo licht dat je er lang mee kunt doorwerken zonder lamme armen te krijgen. De zaagbladen wissel je in een handomdraai, geen gedoe met extra gereedschap. Houd er wel rekening mee dat je de accu en lader er los bij moet kopen, maar als je al Bosch-gereedschap in huis hebt, kun je die accu's gewoon gebruiken.

Makita JV0600K Decoupeerzaag

De Makita JV0600K is een handige decoupeerzaag waarmee je flexibel aan de slag kunt. Het apparaat ligt fijn in de hand en is niet te zwaar. Hij is krachtig genoeg om netjes door hout en zelfs metaal te zagen, en door het lichte gewicht kun je er lang mee werken zonder dat je polsen moe worden. Bij deze zaag krijg je een stevige kunststof koffer, dus je kunt 'm makkelijk meenemen en netjes opbergen. En als je liever heel schoon werkt, kun je hem ook aansluiten op een stofzuiger.

De Nuki Smart Lock Ultra zet de nieuwe standaard voor slimme sloten en is ontworpen voor een volledig sleutelloze levensstijl. Dit premium alles-in-één-pakket kost 349 euro en combineert een stille, razendsnelle motor met geïntegreerde wifi en een meegeleverde veiligheidscilinder.

De Nuki Smart Lock Ultra is het paradepaardje van het merk, gemaakt voor wie echt zonder sleutel door het leven wil. Het strakke ontwerp in roestvrij staal oogt modern en degelijk, terwijl onder de motorkap een nieuwe borstelloze motor zit die het slot stiller én sneller maakt dan eerdere modellen. Je kiest zelf hoe snel het moet gaan, met als snelste optie de opvallend pittige ‘Insane’-modus. Omdat wifi standaard is ingebouwd, heb je geen aparte bridge meer nodig – alles wat je nodig hebt, zit al in het slot zelf.

Wat de Ultra extra bijzonder maakt, is de meegeleverde veiligheidscilinder met SKG***-keur. Die vervangt je bestaande cilinder en is speciaal ontworpen om perfect samen te werken met het slimme slot. Zo zit je meteen goed qua veiligheid én gebruiksgemak. En ook aan de toekomst is gedacht: met ondersteuning voor Matter over Thread haak je moeiteloos aan bij platforms als Apple Home en Google Home. De verbinding is volledig versleuteld, dus je digitale sleutels blijven net zo veilig als je voordeur.

©Wesley Akkerman

Pro of Ultra?

Het grootste verschil met de Nuki Smart Lock Pro zit 'm in de manier waarop je het slot installeert. Bij de Ultra vervang je de cilinder helemaal, terwijl je de iets goedkopere Pro gewoon over je bestaande slot en sleutel heen schuift. Die laatste is dus een zogenaamde retrofit-oplossing, wat hem iets dikker maakt – hij steekt net wat meer uit aan de buitenkant. Verder zijn de twee modellen in de basis gelijk: allebei hebben ze die snelle motor, ingebouwde wifi en ondersteuning voor Matter. De keuze komt dus vooral neer op hoe je het wilt installeren en hoeveel je eraan wilt uitgeven.

Volgens Nuki gaat de ingebouwde accu van de Ultra tot zes maanden mee. Na een maand intensief gebruik – vooral in de eerste weken klikten we de deur vaak open en dicht – zagen we het accuniveau dalen tot zo'n 60 procent. Daarna vlakte het verbruik duidelijk af. Of die zes maanden echt gehaald worden, kunnen we na één testperiode nog niet met zekerheid zeggen, maar bij normaal gebruik lijkt dat een realistische verwachting. Met een paar keer per dag ont- en vergrendelen moet je het moeiteloos een paar maanden redden.

Opladen doe je met een usb-c-kabel die via een magnetisch klikmechanisme aan het slot bevestigt. Die magnetische kop – speciaal door Nuki ontwikkeld – is afneembaar, en dat is handig. Als iemand per ongeluk de deur opent terwijl het slot aan de lader hangt, schiet de kop los zonder schade aan kabel of poort. De kabel valt gewoon op de grond en het slot blijft werken. Wel jammer: je bent voor een nieuwe kabel aangewezen op Nuki zelf.

©Wesley Akkerman

Het slimme slot installeren

De installatie van de Nuki Smart Lock Ultra verloopt over het algemeen soepel, al zijn er een paar momenten waarop je graag iets meer houvast zou willen. Het vervangen van de cilinder zelf is rechttoe rechtaan en werkt zoals je verwacht. Wat lastiger is, is het bepalen welke verlengstukken je nodig hebt voor jouw deur. Die worden netjes meegeleverd voor verschillende diktes, maar de instructies in de app laten op dat punt wat te wensen over. Uiteindelijk kwamen we er wel uit – een kwestie van logisch nadenken en gewoon even proberen – maar echt intuïtief is het niet.

Een tweede puntje: het is niet meteen duidelijk dat je de montageplaat, waar het slot op vastklikt, moet vastzetten met een klein schroefje. Als je die stap overslaat, merk je dat pas zodra de deur voor het eerst draait: dan komt het slot los. Een beetje technisch inzicht helpt dus wel bij het afronden van de installatie. Op dit vlak doen merken als Tedee en Yale het net iets beter, met helderdere instructies en meer begeleiding. Gelukkig is dit een eenmalige handeling, dus echt storend wordt het niet.

©Wesley Akkerman

Nuki Smart Lock Ultra-app

De Nuki-app biedt een ruime keuze aan instellingen waarmee je het slot precies naar wens afstemt. Zo zie je altijd direct hoe vol de batterij nog is, en kun je de helderheid van de ledverlichting op het slot aanpassen of helemaal uitschakelen. De nachtmodus is een slimme toevoeging: die vergrendelt de deur automatisch op een vast tijdstip en schakelt tegelijk over op een stillere, energiezuinige stand – ideaal als je 's avonds laat thuiskomt zonder het hele huis wakker te maken. Met functies als Autolock en Lock 'n' Go sluit de deur zich vanzelf, wat het dagelijkse gebruik net wat makkelijker maakt.

Ook handig is het logboek in de app, waarin je precies ziet wie het slot wanneer gebruikt heeft. Je kunt tijdelijke of permanente toegang verlenen aan anderen en accessoires toevoegen, zoals een keypad of sensor. De Auto-unlock-functie steekt daar wat ons betreft bovenuit: zodra je thuiskomt, gaat de deur vanzelf van het slot. Dat werkt verrassend precies: je moet echt vlak bij de deur staan voordat het systeem reageert, wat ongewenst ontgrendelen voorkomt. We zijn normaal wat sceptisch over zulke functies, maar tijdens de test werkte dit opvallend goed.

©Wesley Akkerman

Hoe bevalt-ie?

Tijdens onze test van vier weken gebruikten we het slot samen met de Nuki Keypad 2 – een accessoire dat echt iets toevoegt. Hiermee open je de deur via een pincode of je vingerafdruk. Het toetsenpaneel koppel je eenvoudig via de app aan het slot en werkt volledig lokaal, dus je hebt er geen internet voor nodig. Je kunt kiezen voor vaste of tijdelijke toegangscodes, en bij vertrek sluit je de deur met één druk op de knop. Zulke functies tillen het gebruiksgemak van een slim slot naar een hoger niveau.

Vooral de vingerafdrukscanner is een uitblinker. Binnen een paar seconden na het scannen gaat de deur open – snel, betrouwbaar en prettig in het dagelijks gebruik. Ook het invoeren van een pincode gaat vlot en zonder vertraging. Wat ons betreft is de Keypad 2 dan ook een waardevolle aanvulling op de Smart Lock Ultra. Het maakt toegang tot je huis eenvoudiger, sneller en intuïtiever. Met een simpele druk op de terugknop vergrendel je het slot weer, een functie die je via de app instelt.

Vergeleken met de bediening via de smartphone-app (die meerdere stappen vereist) is dit een stuk sneller en minder omslachtig. Hoewel de Auto-unlock op basis van locatie verrassend goed werkt, kiezen we zelf liever voor handmatige controle, om fouten uit te sluiten. En wat ons betreft blijft een fysieke sleutel onmisbaar als ultieme back-up. De Ultra levert drie sleutels mee, zodat je altijd binnenkomt, ook als de techniek je een keer in de steek laat. Dat vinden we geen luxe, maar een absolute vereiste bij slimme sloten.

©Wesley Akkerman

Nuki Smart Lock kopen?

De Nuki Smart Lock Ultra biedt een hoogwaardige en complete oplossing voor wie afscheid wil nemen van traditionele sleutels. Met een stille, vlot werkende motor, ingebouwde wifi en ondersteuning voor het nieuwe Matter-protocol, positioneert dit slimme slot zich overtuigend in het topsegment. De bijgeleverde SKG***-cilinder speelt daarbij een (ja ja) sleutelrol: die verhoogt niet alleen de veiligheid, maar zorgt er ook voor dat je altijd kunt terugvallen op een fysieke sleutel. Dankzij deze doordachte combinatie voelt de hogere prijs volledig gerechtvaardigd.

Na installatie blijkt de Smart Lock Ultra een bijzonder betrouwbaar en krachtig systeem, al mogen de montage-instructies wel iets duidelijker. De app biedt een uitgebreide set functies en het slot reageert snel en nauwkeurig. Ontgrendelen via de app vergt soms een extra handeling, maar wie kiest voor het optionele Keypad 2, opent en sluit de deur met één druk op de knop. Kleine kanttekeningen daargelaten, is dit slimme slot een uitstekende keuze voor wie zoekt naar een stil, geavanceerd en allesomvattend systeem dat jarenlang meegaat.