Grafikkarte

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AGP 8x-Grafikkarte "Sapphire Radeon X800GT", 256MB Speicher, mit Zubehörlufter, aus dem Jahr 2005
AGP-Grafikkarte "MSI MS8808/TNTM64", 32MB Speicher, aus dem Jahr 1999/2000

Grafikkarte - die Grafikkarte ist ein Bauteil in einem PC-System, das für die Verarbeitung/Erstellung von Bilddaten zur Ausgabe auf einem Monitor zuständig ist. Die am häufigsten verwendete Bauform ist die Steckkarte, wobei aber auch Mainboards hergestellt werden, auf denen Grafikchips direkt auf der Hauptplatine aufgebracht sind.

Eine solche Grafikkarte besteht hauptsächlich aus einer Platine, einem Grafikprozessor (auch GPU "Graphics Processing Unit" genannt), einem oder mehreren Grafikspeicherbausteinen, einem Chip mit dem Video-BIOS (dem Grundbetriebssystem), einem Digital/Analog-Wandler (RAMDAC) und den Anschlüssen für die Ausgabe der Bilddaten an ein externes Wiedergabegerät. Oft kommen bei neueren Modellen noch Bausteine zur Kühlung zum Einsatz, damit die Grafikprozessor oder Grafikspeicher nicht durch Überhitzung Schaden nehmen. Die Kühlung kann hierbei passiv (durch Kühlkörper) oder aktiv (zusätzlich durch Lüfter) erfolgen.

Inhaltsverzeichnis

PCI, AGP und PCI-Express

Ein wesentlicher Unterschied verschiedener Grafikkartentypen ist das Bussystem, über das eine Grafikkarte an das Mainboard angebunden ist, hierbei unterscheidet man bei aktuellen Modellen zwischen PCI, AGP oder PCI-Express, wobei der wesentlichste Unterschied zwischen den Bussystemen in der maximalen Datenübertragungsrate liegt. Der mittlerweile veraltete PCI-Bus (verwendet seit 1994) bot eine maximale Übertragungsrate von 133MB/sekunde bei 32bit Busbreite und einer Taktrate von 66MHz. Diese Grenze reichte nach einiger Zeit für Grafikanwendungen nicht mehr aus, so dass 1997 ein neues Bussystem für Grafikkarten, der AGP-Bus, eingeführt wurde, um den gestiegenen Anforderungen an Schnelligkeit und Datendurchsatz gerecht zu werden. Der AGP-Bus wird dabei ausschließlich zur Anbindung von Grafikkarten und zur 3D-Beschleunigung genutzt, wobei der PCI-Bus bis heute zur Nutzung von anderen Erweiterungskarten im Einsatz ist. Der parallele AGP-Bus erlaubte nun Datenraten von 266MB/sek (AGP1x) bis 2133MB/sek (AGP8x), was eine erhebliche Steigerung der Möglichkeiten in der Entwicklung von Grafikanwendungen erlaubte. Dieses Bussystem ist bis heute bei Grafikkarten noch sehr weit verbreitet, allerdings stellt der AGP8x-Bus die technische Grenze in der Entwicklung dieses Systems dar, da sich die Geschwindigkeit nicht ohne weiteres erhöhen lässt. Aus diesem Grund wurde das 2004 eingeführte Bussystem PCI-Express entwickelt, das nun nach und nach den AGP-Bus ablösen soll. In naher Zukunft sollen keine Mainboards mit AGP-Port mehr angeboten werden, so dass Grafikkarten mit PCI-Express zum Standard werden.

Grafikprozessor (GPU)

Der Grafikprozessor ist zuständig für die Berechnung aller grafikrelevanten Daten wie der Berechnung von zweidimensionalen und dem Rendern dreidimensionaler Bilder. Bei 3D-Bildern übernimmt die GPU auch das Errechnen von Beleuchtung, Transformation und Texturen, wodurch der Hauptprozessor des PCs entlastet wird. Die Rechengeschwindigkeit des Grafikprozessors wird ähnlich der des Hauptprozessors als Taktfrequenz bezeichnet und in Megahertz angegeben, wobei die Obergrenze aktueller Karten zur Zeit (01/06) bei etwa 650MHz Chiptakt liegt (ATI Radeon X1900XTX).

Grafikspeicher (VRAM)

Im Grafikspeicher werden die zur Berechung durch die GPU benötigten Daten abgelegt. Dabei begrenzt die Grösse des Speichers auch direkt die maximal darstellbare Auflösung (z.B. 1280x1024 Pixel) und die Farbtiefe (beispielweise "32 bit"). Auch die Daten, die beim Rendern durch die GPU bearbeitet werden, wie z.B. Texturen, werden im Grafikspeicher abgelegt. Durch die heutzutage immer höher auflösenden Objekte in 3D-Anwendungen und die hohe Menge an zu bearbeitenden Daten wird es notwendig, den Grafikkarten immer mehr und schnelleren VRAM zur Verfügung zu stellen. Aktuelle Oberklasse-Grafikkarten verfügen zur Zeit über bis zu 512 Megabyte Grafikspeicher.

Video-BIOS

Das Video-BIOS ist das Grundbetriebssystem der Grafikkarte, das in einem Speicherbaustein auf der Platine aufgebracht ist und die zum Betrieb der Karte notwendigen Daten enthält, ähnlich dem BIOS des Mainboards.

Digital/Analog-Wandler (RAMDAC)

Der RAMDAC ("RandomAccessMemoryDigitalAnalogConverter") wandelt die digitalen Bilddaten, die vom Grafikprozessor berechnet werden, in analoge Daten um, um sie auf einem Wiedergabegerät (wie z.B. einem Monitor) darzustellen.



to be continued... --nachtwache 21:54, 28. Jan 2006 (CET)