Hardwarebeschleunigungen

Hardwarebeschleunigung bezeichnet die Nutzung spezialisierter Hardwarekomponenten zur Ausführung bestimmter Aufgaben, die ansonsten von der allgemeinen CPU erledigt würden. Ziel ist eine höhere Leistung und oft eine geringere Energieaufnahme. Typische Einsatzgebiete umfassen Grafikrendering, Videocodecs, Kryptografie und maschinelles Lernen. Durch Offloading wird Rechenlast und Speicherbandbreite effizienter genutzt, was zu flüssiger Bedienung, höherer Frame-Rate oder schnelleren Verarbeitungszeiten führt.

Technische Umsetzung erfolgt über spezialisierte Beschleuniger wie GPUs, ASICs oder FPGAs. Der Zugriff erfolgt über Treiber, Laufzeitbibliotheken und plattform- oder anwendungsspezifische APIs (zum Beispiel DirectX, OpenGL/Vulkan für Grafik, VA-API oder MediaCodec für Video, NVENC/AMF für hardwarebasierte Codierung). Betriebssysteme koordinieren Kontextwechsel, Speichernutzung und Energiemanagement; Anwendungen nutzen Beschleuniger durch entsprechende Codepfade oder Web-APIs. Vorteile sind gesteigerte Leistung, geringere CPU-Auslastung und oft bessere Energieeffizienz; Nachteile können plattform- oder treiberspezifische Unterschiede, Stabilitäts- oder Sicherheitsrisiken sowie potenziell geringere Vorhersagbarkeit bzw. Genauigkeit sein, wenn Kompromisse eingegangen werden.

Beispiele umfassen hardwarebasierte Video-Decodierung/Encoding (H.264/HEVC), GPU-gestützte Renderpfade in Browsern sowie KI-Inferenz auf spezialisierten Prozessoren wie GPUs, TPUs oder NPUs. Die Verfügbarkeit hängt von Hardware, Treibern und Softwareunterstützung ab, weshalb Entwickler und Nutzer oft zwischen Aktivierung und Deaktivierung abwägen.