Wie ein Personalcomputer funktioniert - Teil 8: Grafikkarte

Artikel | Veröffentlicht am 16.09.2016
Wie ein Personalcomputer funktioniert - Teil 8: Grafikkarte

Der PC ist zentrales Arbeitsgerät, und das über sämtliche Branchen und Anwendungen hinweg. Doch wie funktioniert solch ein technisches Wunderwerk und welche Aufgaben übernehmen die eingebauten Komponenten wie Festplatte, Grafikkarte und Arbeitsspeicher? SONA Knowledge Base ist diesen und weiteren Fragen nachgegangen und liefert interessante Antworten rund um den Computer.

Dieser mehrteilige SONA Knowledge Base-Schwerpunkt zeigt mit jedem Beitrag, wie die internen Bauteile eines herkömmlichen PCs funktionieren und wie man sich das Zusammenspiel dieser Komponenten vorstellen muss. Hierfür betrachten wir genauer die interagierende Arbeitsweise von Prozessor, Mainboard, Arbeitsspeicher und Co.

Für die Bildausgabe von 2D- und 3D-Inhalten: die Grafikkarte

Grafikkarten übernehmen in aktuellen PC-Systemen diverse Aufgaben: Zum einen sind sie in Kombination mit dem Prozessor für die Berechnung der Bilddaten zuständig. Zum anderen stellen sie die 2D- und 3D-Daten am Monitor dar, sodass der Anwender auch sehen kann, was der PC im Verborgenen tut. Hierfür lässt sich die Grafikkarte an diversen Ausgabegeräten anschließen wie einem Monitor, einem Fernsehgerät oder an einem Videobeamer. Daher weist die Karte eine oder mehrere Schnittstellen auf, die bestimmen, an welchen Geräten der PC angeschlossen werden kann. Neben diesen beiden Aufgaben (Berechnung von Grafikdaten und Ausgabe derselben) werden Grafikkarten auch immer öfter für die Bewältigung komplexer Aufgaben eingesetzt, was beispielsweise bei Simulationsprogrammen häufig der Fall ist. Hierfür sind ganz spezielle Karten mit leistungsfähiger Hardware erforderlich.

Integriert oder dediziert? Diese Grafikbeschleuniger gibt es

In früheren Zeiten mit rechenschwachen Prozessoren kamen immer dedizierte Grafikkarten im PC zum Einsatz. Das hat sich mit der Entwicklung der CPUs gewandelt, da in vielen modernen Prozessoren ein eigener Grafikchip integriert ist, der für das Berechnen und Darstellen der 2D- und 3D-Daten genutzt werden kann. In diesem Fall spricht man von Onboard-Grafik. Intel- und AMD-Prozessoren weisen sehr oft diese integrierte Grafikeinheit auf.

Reicht die Rechenleistung des Grafikchips nicht aus, ist eine dedizierte Grafikkarte vonnöten, die im PC eingebaut wird. Dabei gibt es zahlreiche Unterschiede, denen wir uns in diesem Beitrag allerdings nicht näher widmen. Nur so viel sei gesagt: Die aktuellen Grafikkarten am Markt unterscheiden sich im Wesentlichen in punkto Grafikprozessor, Größe und Tempo des Grafikspeichers und der vorhandenen Anschlüsse. Davon hängt die Darstellungsqualität und -geschwindigkeit der 2D- und 3D-Bilder maßgeblich ab.

Auf die richtige Kombination kommt es an

Gerade für Hochleistungsanwendungen wie 3D-Simulationen, aber auch grafisch anspruchsvolle Computerspiele kommt es sehr auf die richtige Kombination aus Prozessor und Grafikkarte an. Denn nichts bremst die CPU mehr aus als ein lahmer Grafikbeschleuniger, der pro Zeiteinheit zu wenig 3D-Daten verarbeiten kann. Umgekehrt ist es schlecht, wenn die CPU zu langsam ist, da die aktuellen Grafikchips so viel Leistung liefern, dass sie maßgeblich von der Rechenleistung des Hauptprozessors abhängig sind. Achten Sie daher beim Kauf des neuen PCs unbedingt auf die bestmögliche Prozessor-Grafikkarten-Kombination, die für Ihre geplanten 3D-Anwendungen erforderlich ist.

Grafikkarten sind auch Hochleistungsrechenmaschinen

Spezielle Grafikkarten aus der NVIDIA Tesla-Reihe oder AMD FireStream-Serie weisen eine Vielzahl von Recheneinheiten auf, weswegen diese Grafikchips auch als GPGPU (General Purpose Computation on Graphics Processing Unit) bezeichnet werden. Mit diesen Hochleistungskarten werden vor allem Spezialaufgaben durchgeführt, die mit herkömmlichen Prozessoren nicht ansatzweise so schnell berechnet werden können. Der Grund hierfür ist zum einen der hohe Parallelisierungsgrad der GPGPU-Karten, zum anderen sorgt die entsprechende Programmierung der zugehörigen Spezialprogramme dafür, dass sich Wetterphänomene, komplexe Simulationen und 3D-Berechnungen sehr schnell durchführen lassen. Allerdings sind für diese Highend-Grafikkarten auch Hochleistungsrechner erforderlich.

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