Grafikkarten: Funktionen, Spezifikationen und Geschichte

Die Grafikkarte

Die Grafikkarte, historisch auch der Videoadapter genannt, kümmert sich seit jeher primär um die Berechnung und Ausgabe der Computergrafik und stellt abseits der CPU und des RAM, eines der wichtigsten und für die Leistung relevantesten Bauteile eines jeden Computersystems dar.

In diesem Artikel erhalten Sie kompakt alle relevanten Informationen zu den wichtigsten Funktionen und Spezifikationen sowie der bis in das Jahr 1977 zurückreichenden und sehr bewegten Geschichte der Grafikkarte und der verschiedensten Grafikprozessoren ("GPUs").

Funktionen der Grafikkarte

Die Grafikkarte steuert in einem Computersystem, ganz gleich ob Desktop-PC, Notebook oder Convertible, die Grafikberechnung und Grafikausgabe. Bei der Ausführung eines Programms respektive einer Anwendung oder eines Spiels berechnet der jeweilige Hauptprozessor, die sogenannte CPU ("Central Processing Unit"), die anfallenden Daten und leitet diese dann anschließend an die Grafikkarte weiter. An der Stelle kommt der Grafikprozessor, die sogenannte GPU ("Graphics Processing Unit") zum Einsatz, welcher sich um die Bildberechnung, das sogenannte Rendering, und die Bildausgabe kümmert.

Die Funktionen einer Grafikkarte stellen sich wie folgt dar:

• Eine Grafikkarte beeinflusst in Kombination mit dem Prozessor und entsprechender Software die Qualität der Bildschirmanzeige eines Computers.
• Eine Grafikkarte verarbeitet die vom Prozessor übermittelten Daten, die zur Darstellung nötig sind und wandelt Informationen in Pixel um, die der Bildschirm dann ausgibt.
• Eine Grafikkarte beschleunigt und rendert 2D-Grafiken für Benutzeroberflächen ("GUI") und 3D-Grafiken von Spielen und professionellen Anwendungen.
• Als GPGPU ("General Purpose Computation on Graphics Processing Unit") erfüllen moderne Grafikkarten außerdem weitere Aufgaben in den Bereichen Künstliche Intelligenz ("KI") und High-Performance Computing ("HPC") und Maschinelles Lernen ("ML").

Der Grafikprozessor ("GPU")

Der Grafikprozessor, die sogenannte Graphics Processing Unit ("GPU"), ist ein auf die Berechnung von Grafiken spezialisierter und optimierter Prozessor für Computersysteme, Spielkonsolen und andere elektronische Geräte, wie beispielsweise Smartphones, Tablets und Smart-TVs. Ein Grafikprozessor ist aber nicht nur für die Berechnung der Grafik, sondern insbesondere auch für deren Ausgabe auf Anzeigegeräten verantwortlich.

Quelle: AMD Der RDNA-3-Grafikprozessor Navi 31 XTX mit 6.144 Shadereinheiten Grafikprozessoren finden sich heute nicht nur als eigenständiger Chip auf Grafikkarten wieder, sondern werden auch als integrierte Grafikeinheit auf dem Die von Prozessoren, sogenannter Central Processing Units ("CPUs"), und Accelerated Processing Units ("APUs") umgesetzt.

Die Shadereinheiten ("ALUs")

Einer der wichtigsten und für die Leistung der Grafikkarte relevantesten Maßeinheiten ist die Anzahl der zur Verfügung stehenden Ausführungseinheiten, der sogenannten Shadereinheiten oder FP32-ALUs. Nvidia spricht in diesem Bereich von CUDA-Cores, während AMD diese als Stream-Prozessoren bezeichnet.

Die weiteren wichtigen Bestandteile einer Grafikkarte sind:

• Video Display Controller ("VDC")
• Random Access Memory Digital/Analog Converter ("RAMDAC")
• Grafikspeicher oder Videospeicher ("VRAM")
• Grafikspeicherinterface

Während man bei dedizierten Grafikkarten, also Erweiterungskarten mit einem Grafikprozessor von einer dGPU spricht, handelt es sich bei integrierten Grafikeinheiten in Prozessoren oder APUs um eine sogenannte iGPU.

Weitere, vertiefende Artikel auf PCGH.de zu Grafikkarten

Bevor wir kurz die Geschichte von Grafikkarten streifen, möchten wir auf weitere Artikel auf PCGH.de hinweisen, die bestimmte Themen vertiefen. Ans Herz legen können wir Ihnen unter anderem die Grafikkarten-Rangliste zu Arc, Geforce und Radeon. Nach Lektüre dieses Artikels und der Grafikkarten-Benchmarks wissen Sie, wo sich Nvidia Geforce, AMD Radeon und Intel Arc einordnen. Interessieren Sie sich rein für das Preis-Leistungs-Verhältnis aktueller Grafikkarten, empfehlen wir Ihnen einen anderen PCGH-Artikel. Wenn Sie sich besonders für das Thema Raytracing interessieren, haben wir auch hier eine spezielle Grafikkarten-Rangliste mit Fokus auf Raytracing. Der beliebten Benchmark-Suite 3D Mark widmen wir ebenfalls einen separaten und stets gepflegten Artikel mit der 3D-Mark-Rangliste. Welche GPUs in der nahen und fernen Zukunft erscheinen, erklärt die PCGH-Grafikkarten-Roadmap. Wenn Sie sich fragen, welcher Grafikkarten-Hersteller eigentlich empfehlenswert ist, dann empfehlen wir den PCGH-Basisartikel zum Thema. Hier noch mal alle erwähnten Artikel in einer Übersicht:

• Lesetipp 1: Grafikkarten-Rangliste allgemein
• Lesetipp 2: Grafikkarten-Rangliste Raytracing
• Lesetipp 3: Preis-Leistungs-Verhältnis von Grafikkarten
• Lesetipp 4: 3D-Mark-Rangliste bei Grafikkarten
• Lesetipp 5: Grafikkarten-Roadmap für Radeon, Geforce und Arc
• Lesetipp 6: Welcher Grafikkarten-Hersteller ist empfehlenswert?

Geschichte der Grafikkarte

Das Prinzip der Grafikkarte reicht bis in das Jahr 1977 zurück und kam erstmals beim Apple II, einem der ersten Heimcomputer überhaupt, zum Einsatz. Der erste IBM-PC von 1981 beherrschte mit seinem Monochrome Display Adapter ("MDA") lediglich eine einfarbige Darstellung von Texten, die zwischen 1982 und 1984 nach und nach von den Standards CGA und EGA abgelöst wurde.

Zu Beginn der 1990er kamen Farb-Grafikkarten nach VGA-Standard mehr und mehr in Mode und die ersten eigenständigen GPUs zur Beschleunigung von Grafiken in 2D hielten Einzug. Bis zu diesem Zeitpunkt wurden Grafiken noch von der CPU berechnet und lediglich über die Grafikkarte ausgegeben.

Mitte der 1990er dann waren es die sogenannten 3D-Beschleuniger, wie die legendäre 3dfx Voodoo Graphics, die mit 2D-Grafikkarten kombiniert wurden und erstmals 3D-Grafiken wie Polygonen rendern konnten. Mit der Zeit wurden die 2D- und 3D-Fähigkeiten kombiniert und die Grafikkarten, wie wir sie heute kennen, erblickten das Licht der Welt.

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Grafikkarten: Funktionen, Spezifikationen und Geschichte Die Grafikkarte, historisch auch Videoadapter genannt, kümmert sich primär um die Berechnung und Ausgabe der Computergrafik und ist neben dem Hauptprozessor, der sogenannten CPU ("Central Processing Unit"), eines der wichtigsten und für die Leistung ausschlaggebendsten Bauteile eines jeden modernen Computersystems. Hier erhalten Sie alle relevanten Informationen zu den Funktionen und Spezifikationen sowie deren Geschichte.

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