Die bunte Welt der Grafikkarten

Grafikkarten werden seit Anfang der 80er Jahre als zusätzliche Hardwarekomponenten in PCs verbaut, um die Grafikausgabe unabhängig von der restlichen Architektur des PCs zu halten und es damit auch zu ermöglichen, unabhängig vom unterliegenden Betriebssystem spezielle Funktionen zur Darstellung und Beschleunigung der Grafik anzubieten. Einer der ersten Grafikstandards, der VGA-Standard, ist auch heute noch auf allen Grafikkarten verfügbar und stellt bei allen modernen PCs sicher, dass bei der erstmaligen Installation eines Betriebssystems ohne Vorhandensein eines Hardwaretreibers die notwendigen Ausgaben über einen Softwaretreiber auf dem Bildschirm erscheinen.

War es in den Anfangsjahren noch so, dass es ausschließlich Grafikkarten für die 2D-Darstellung der Betriebssystemoberfläche und deren Anwendungen gab, so kamen Anfang der 90er die ersten 3D-Beschleuniger auf den Markt, die speziell zum Rendern von komplexen 3D-Szenen entwickelt wurden. Diese sorgten zum einen für eine angemessene Geschwindigkeit der 3D-Szenen, ähnlich wie bei Fernsehern sollten die Bilder pro Sekunde auf einem Computerbildschirm bei mindestens 20-25 liegen, und zum anderen hatten diese Grafikkarten spezielle Treiber und neue 3D-Grafikstandards, welche über spezielle Befehle auf den GPUs (Graphics Processor Units) das Rendern der in 3D-Szenen hauptsächlich benutzten Polygone erheblich verbesserten.

Ihre Anwendung

Angetrieben wurde diese Entwicklung hauptsächlich von der Computerspielindustrie sowie deren Bedürfnissen, was auch heute noch den größten Antrieb darstellt, immer bessere und schnellere Grafikkarten zu entwickeln. Davon profitieren jedoch schon lange nicht mehr nur Spielefreaks sondern auch andere Anwendungen wie beispielsweise die Video- und Bildbearbeitung. Zudem haben die modernen Grafikkarten der heutigen Generation spezielle Recheneinheiten, welche auch für andere Zwecke als die Grafikausgabe benutzt werden können. So können die programmierbaren GPUs auch dafür eingesetzt werden, besonders aufwendige Berechnungen auszuführen, was durch die besonders schnellen Speicherbausteine und parallele Berechnungen zu völlig neuen Möglichkeiten beispielsweise bei der Berechnung und Anwendung von physikalischen Phänomenen geführt hat. Dies kann man beispielsweise in Spielen beobachten, wenn die Grafikkarten Gegenstände physikalisch korrekt und in Echtzeit durch die virtuelle Welt fliegen lassen, aber auch in Simulationen von komplexen wissenschaftlichen Vorgängen und Reaktionen von Gasen, Flüssigkeiten und ähnlichen kann dies benutzt werden.

ATI und Nvidia

Heutzutage gibt es auf dem Bereich der Grafikkarten eigentlich nur noch zwei namhafte Hersteller von GPUs. Dabei handelt es sich um ATI und Nvidia, die sich zudem ein permanentes Rennen um die schnellsten Karten und die besten zusätzlichen Features liefern. Als Standard für die 3D-Darstellung unterstützen jedoch beide den OpenGL- und den DirectX-Standard, so dass es, außer man möchte die zusätzlichen Einheiten der GPUs nutzen wie beispielsweise die Physikengine, problemlos möglich ist, die meisten 2D- und 3D-Funktionen eines Programms einheitlich auf unterschiedlichen PC-Plattformen darzustellen. Auch bei den Schnittstellen zum Mainboard sind die Karten einheitlich, so dass je nach Mainboard und dessen Grafikslot, sei es AGP oder PCI und PCI-Express, ein beliebiger Hersteller gewählt werden kann.

Die Unterschiede zwischen den Herstellern liegen daher eher bei den GPUs selbst, welche sich durch die Anzahl der programmierbaren Einheiten, die Taktfrequenzen von GPU und Speicher sowie dessen Größe auseinander halten lassen. Ein weiteres Kriterium der Grafikkarten ist die Anzahl der Ausgänge, ältere Modelle bieten hier beispielsweise noch einen VGA-Ausgang an, moderne Geräte haben jedoch meist nur noch einen DVI-Ausgang für digitale Monitore, zusätzlich ist häufig ein HDMI-Ausgang für Fernsehgeräte vorhanden.