Aufbau, Ausstattung & Anschlüsse

Der interne Aufbau ist bei allen Grafikkarten ähnlich. Der zentrale Grafikprozessor (die GPU), an dem die Befehle zur Ausgabe von zum Beispiel Buchstaben, einzelnen Pixeln, Polygonen mit oder ohne Texturen gesendet werden, ist über ein schnelles Transportsystem (heutzutage PCI-Express, früher auch AGP, PCI) mit der Hauptplatine und dem Hauptprozessor des Rechners (CPU) verbunden. Aktuelle Grafikkarten weisen deswegen einen PCIe-x16-Anschluss auf, der maximal 16G Byte/s übertragen kann. Der mittlerweile überholte AGP8x-Standard konnte maximal 2 GB/s, PCI gar nur 133 MB/s zwischen GPU und CPU hin- und herschicken.

Der GPU ist ein eigener, sehr schneller (bis 160 GB/s bei GDDR5) Speicher zugeordnet, der lokale Grafikspeicher. In ihm finden alle Daten Platz, die letztendlich für die Bilddarstellung auf dem Bildschirm benötigt werden. Aktuelle Grafikkarten haben mindestens 128 MB eigenen Speicher, sie können bei größeren Aufgaben noch zusätzlichen Speicher aus dem Hauptspeicher reservieren. Da aber dieses Verfahren starke Leistungseinbußen nach sich zieht, werden die besseren Modelle mit 512 MB, die Topmodelle bis zu mittlerweile 16 GB eigenem Speicher ausgestattet.

Von der GPU aus werden die fertig berechneten Daten in einen Steuerchip zur Aufbereitung der Bildsignale für das entsprechende Ausgabegerät geschickt, die RAMDAC. Hier werden zum Beispiel die Bildzeilen (analoger Ausgang) bzw. Pixel (digitale Ausgänge) generiert, die dann über die externen Anschlüsse (VGA, DVI, HDMI, Composite-Out usw.) an einen analogen Röhrenmonitor, einen analogen oder digitalen TFT-Monitor, Beamer oder Fernseher geschickt werden.

Die als analoger VGA-Anschluss bezeichnete 15-polige Sub-D-Buchse überträgt dabei neben den Farbinformationen für Rot, Grün und Blau ein horizontales und vertikales Synchronisationssignal noch mehrere bidirektionale Steuerleitungen, die das automatische Erkennen des angeschlossenen Monitors ermöglichen. Da die Übertragung analog erfolgt, hat man bei hohen Auflösungen (ab 1280x1240 mit 85 Hz Bildwechselfrequenz) häufiger das Problem eines unscharfen Bilds mit Doppelkonturen o.ä. Die Gründe liegen dann u.a. in minderwertigen oder zu langen Kabeln (3 m Länge sind schon kritisch), einer zu ökonomisch dimensionierten Ausgangselektronik der Grafikkarte oder der Bildelektronik im Monitor.

Diese lästigen Probleme hat man bei digitalen Displays - u.a. TFT-Monitore, Beamer - nicht mehr, da die Übertragung volldigital und weitgehend verlustfrei erfolgt. Die dazu nötigen HDMI- oder DVI-Ausgänge finden sich an jeder halbwegs aktuellen (jünger als 5 Jahre) Grafikkarte.

Apple geht an seinen Macinstosh-Rechnern seit 2006 eigene Wege mit dem "Displayport", einer HDMI-ähnlichen Schnittstelle, die allerdings mit höheren Auflösungsreserven (bis 4096x2560 Pixel, 60 Hz; Kabellänge dann aber nur noch 2 m) aufwarten kann. Es gibt preisgünstige Displayport-HDMI/DVI-Adapter, um die Applerechner mit normalen Monitoren oder Apple-Monitore mit normalen PCs zu verbinden.

HDMI als aktueller Industriestandard ist dabei die Weiterentwicklung von DVI mit integrierten Audio- und Kopierschutzsignalen, höherer Übertragungsgeschwindigkeit bei gleichzeitig durch den Wegfall der analogen Signalwege von DVI-A verkleinertem Steckerformat. Die Kabellänge darf bei HDMI 15 m nicht überschreiten, die Maximalauflösung des Anzeigegeräts bei HDMI liegt derzeit bei 2560x1600 Pixeln bei 75 Hz. Es gibt auch hier wieder Adapter zwischen HDMI und DVI.

Der Einbau mehrerer Grafikkarten ist möglich, um mehrere Anzeigegeräte anzusteuern. Eine Zusammenschaltung mit dem Ziel des Leistungsgewinns ist ebenso möglich. AMD/ATi nennt diese Lösung "CrossFireX", nVidia seine Variante "SLI".



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