Grafikkarte – Aufbau, Funktion, Nutzung und Unterschiede

Videokarten verfügen über einen eigenen Prozessor (genannt Grafikprozessor oder GPU). Der Grafikprozessor unterscheidet sich vom Hauptcomputerprozessor (als Zentraleinheit oder CPU bezeichnet). Die Aufgabe der CPU besteht darin, die für die Funktion des Computers erforderlichen Berechnungen zu verarbeiten. Die Aufgabe des Grafikprozessors ist es, die Grafikberechnungen zu verarbeiten. 3D-Grafikberechnungen nehmen viel CPU-Leistung in Anspruch, so dass eine Grafikkarte für die Grafikberechnungen die CPU auch an anderen Dingen wie der Ausführung von Computerprogrammen arbeiten lässt.

Auch Videokarten verfügen über einen eigenen, vom Hauptspeicher des Computers getrennten Speicher. Er ist in der Regel auch viel schneller als der Arbeitsspeicher des Hauptcomputers. Dadurch kann der Grafikprozessor seine Grafikberechnungen noch schneller durchführen. Bei den meisten Videokarten kann ein Computer auch mehrere Computerbildschirme gleichzeitig verwenden. Die Grafikkartenhersteller Nvidia und AMD (Advanced Micro Devices) verfügen über spezielle Technologien, die es ermöglichen, zwei identische Karten in einem einzigen Computer miteinander zu verbinden und so eine viel schnellere Leistung zu erzielen. Nvidia nennt ihre Technologie SLI und AMD nennt ihre Technologie CrossFire. Einige moderne Grafikkarten können sogar physikalische Berechnungen verarbeiten, um noch realistischer wirkende 3D-Welten zu erzeugen.

Videokarten werden in der Regel über den Peripheral Component Interconnect (PCI), den Advanced Graphics Port (AGP) oder den Peripheral Component Interconnect Express (PCI Express oder PCI-E) an eine Hauptplatine angeschlossen. PCI-E ist die neueste und schnellste Verbindung, die fast alle modernen Videokarten und Hauptplatinen über diese Verbindung verfügen. Bevor PCI-E verwendet wurde, war AGP der Standardanschluss für Grafikkarten. Vor AGP wurden Videokarten für PCI (manchmal als "reguläres" PCI bezeichnet) entwickelt.

In den frühen Computerjahren war die Grafikverarbeitung sehr einfach und konnte von der CPU zusammen mit allen anderen Verarbeitungen durchgeführt werden. Als Computerspiele jedoch immer weiter voranschritten und 3D-Grafiken verwendeten, hatte die CPU zu viel zu tun, und die CPU-Hersteller konnten nicht damit mithalten, sie schneller zu machen. Schließlich wurden Grafikkarten mit einer eigenen GPU erfunden, um dieses Problem zu lösen. Dadurch kann die CPU mehr von ihrer eigenen Arbeit erledigen, da sie keine Zeit für fortgeschrittene Grafikberechnungen aufwenden muss; sie kann diese Berechnungen einfach an den Grafikprozessor weitergeben, um sie auszuführen.

Die ersten Grafikkarten, die über die ISA-Verbindung an die Hauptplatine angeschlossen wurden. Die ersten populären Nicht-IBM-Grafikkarten wurden von einer Firma namens Hercules Computer Technology, Inc. hergestellt. Im Laufe der Jahre hat die Bedeutung von Videokarten zugenommen. Im Zuge ihrer Entwicklung wurde ein neuer Verbindungsstandard mit der Bezeichnung Advanced Graphics Port (AGP) entwickelt. Dies war die erste Hauptplatinenverbindung, die ausschließlich für Videokarten entwickelt wurde. Sie ermöglichte eine wesentlich schnellere Übertragung von Informationen zwischen der Videokarte und dem Rest des Computers. Irgendwann veraltete die AGP-Verbindung, und eine neue Verbindung mit der Bezeichnung PCI Express (PCI-E) wurde zum Standard für Grafikkarten. Die meisten heute hergestellten Grafikkarten verwenden PCI-E für den Anschluss an die Hauptplatine.