Symbolbild Grafikkarten © Bildagentur PantherMedia Scharfsinn

Grafikkarten

Die Grafikkarten in einem Computer steuern die Grafikausgabe und sorgen dafür, dass auf dem Monitor flüssige Bilder entstehen. Wenn bei einem Computer ein Programm gestartet wird, werden von einem Prozessor die Daten berechnet und dieser leitet dann die damit entstehenden Informationen an die jeweilige Grafikkarte weiter. In der Grafikkarte erfolgt dann die Umwandlung der übertragenen Daten so, dass die Informationen als Bild an dem Monitor wieder gegeben werden kann. Bei den neuesten Ausführungen ist die Einbindung der Grafikkarte so weit fortgeschritten, dass deren Funktion auch der Hauptprozessor übernehmen kann.

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Die Hauptbestandteile

Die Hauptbestandteile sind der Grafikprozessor (GPU), der Grafikchip (RAMDAC) und der Grafikspeicher (Video-RAM). Die Unterscheidung erfolgt durch die verschiedenen Schnittstellen an dem Mainboard und den Ausstattungsvarianten. Eine der bekanntesten Grafikkarte-Schnittstellen sind PCI (Peripheral Compenent Interconnect), AGP (Accelerated Graphics Port) und PCI Express (PCle). Dabei ist von Bedeutung, dass die Schnittstellen bei einer Grafikkarte untereinander nicht miteinander kompatibel sind. Deshalb sollte man vor dem Kauf einer solchen Grafikkarte im Inneren seines Computers nachschauen, welche Schnittstelle dort vorhanden ist, um nicht die falsche Grafikkarte zu erhalten.

Funktionsweise und Aufbau

Hardwareschnittstellen direkt zum System

Die dabei bekanntesten Hardwareschnittstellen für eine Grafikkarte sind PCI, PCI Express und AGP. Bei diesen Schnittstellen handelt es sich entweder um Direktverbindungen oder Bussysteme, die dann mit dem jeweiligen Buscontroller eine Verbindung zur Grafikkarte herstellen. Die Spezifikation der Schnittstellen erfolgt häufig durch Interessenverbände. In diesen Verbänden sind die Grafikchip- oder Grafikkartenhersteller und die Controller Mitglied. Diese Schnittstellen sind in allen konformen Karten-Ausführungen mit den jeweiligen Controllern funktionsfähig.

Grafikspeicher

Die Aufgabe des Grafikspeichers besteht darin, die Ablage der im Grafikprozessor (GPU) verarbeiteten Daten vorzunehmen. Ebenso wird der Grafikspeicher als Bildspeicher verwendet. Hierbei handelt es sich um digitale Bilder, die dann später auf einem Computer-Bildschirm oder in Form von einem Projektor ausgegeben werden.

Dabei bestimmt die Größe eines Grafikspeichers die Bildauflösung und die maximal vorhandene Farbtiefe. Heutzutage kommen fast ausschließlich Grafikkarten mit umfangreicherer Speicherkapazität zum Einsatz, als dies zur reinen Bildspeicherung erforderlich wäre. Dabei haben die immer höher auflösenden Texturen zu einem erhöhten Anstieg der Speichergröße gesorgt.

Der Grafikprozessor (GPU)

Mit Hilfe des Grafikprozessors wird die Bildschirmausgabe berechnet. In den 90er Jahren waren die ersten 3D-Beschleuniger marktreif. Die damaligen Prozessoren waren in der Lage, dreieckbasierte Algorithmen (zum Beispiel Z-Puffern oder Texture-Mapping) und Antialiasing selbst durchzuführen.

Heutzutage sind die Grafikprozessoren aufgrund ihrer zwischenzeitlich erreichten Spezialisierung den damaligen GPUs weit überlegen. Die Rechenkapazität, die aktuell auf solchen Grafikkarten zur Verfügung steht führt dann auch dazu, dass die Benutzer zur Erreichung einer maximalen Rechenleistung mehrere dieser Karten in einem Rechner einsetzen.

Die Kühllösungen

Bedingt durch die bei einer Grafikkarte entstehenden hohen thermischen Verlustleistungen durch die immer weiter fortschreitende Komplexität der Prozessoren müssen hier ähnliche aufwendige Kühllösungen , wie bei Prozesskühlern, eingesetzt werden. Dabei verbraucht eine Grafikkarte mit einem dazugehörenden Grafikprozessor bis zur 195 Watt Leistung, die dann als Wärmeenergie abgeführt wird.

Hier kommen dann als Kühllösungen entweder eine aktive Luftkühlung (Abgabe der thermischen Energie durch einen Kühlkörper an die Außenumgebungsluft), eine passive Luftkühlung (dabei wird durch einen vorhandenen Kühlkörper die thermische Energie in Form von Konvektion (Einsatz von einem Fluid) an die Außenweltluft abgegeben) oder eine Wasserkühlung vorgenommen werden.

Fazit

Die Anforderungen an grafische Darstellung sind in den letzten Jahren im Internet stark angestiegen. Dadurch hat sich auch die Leistung der Grafikkarte noch oben verändert, damit bei den aktuellen PC-Spielen auch realitätsnahe Darstellungen möglich sind. Ebenso sind auch Grafiker oder Architekten auf leistungsstarke Grafikkarten-Ausführungen angewiesen, damit deren Arbeit erfolgreich ausgeführt werden kann.
Wenn es jedoch dagegen um einfachere Anwendungen für das Büro oder allgemein um das Surfen im Internet geht, kann hier eine einfache und somit auch günstige Grafikkarte verwendet werden. Deshalb sollte man hier auch die Angebote der Hersteller miteinander vergleichen.

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