6600GT_GPU.jpg Der Grafikprozessor (englisch Graphics Processing Unit, daher oft GPU - neuerdings auch zunehmend VPU Visual Processing Unit) - dient zur Berechnung der Grafikinformationen für die Bildschirmausgabe. Er befindet sich entweder auf einer Erweiterungskarte (Grafikkarte) oder auf der Hauptplatine (OnBoard) eines Computers. Grafikprozessoren werden zum Beispiel von ATI (VPU), NVidia (GPU) oder 3dlabs (VPU) hergestellt und von verschiedenen Grafikkartenherstellern (z.B. ABit, Asus, Gainward, MSI, Sapphire) auf ihren Karten verwendet.

Der Grafikprozessor übernimmt rechenintensive Aufgaben der 3D-Computergrafik und entlastet dadurch den Hauptprozessor (CPU). Die freigewordene Prozessorzeit kann somit für andere Aufgaben verwendet werden. Mitte der 1990er wurden vor allem reine 3D-Beschleunigerkarten mit 3dfx-Chipsätzen eingesetzt. Mittlerweile besitzen alle gängigen Grafikkarten einen leistungsstarken Prozessor, was zusätzliche Beschleunigerkarten überflüssig gemacht hat.

In den letzten Jahren hat die Entwicklung der Grafikprozessoren große Fortschritte gemacht. Zu nennen sind Techniken wie Anti-Aliasing, Anisotropes Filtering. Durch NVidias Scalable Link Interface oder ATI's Pendant Crossfire (Grafik) ist es nun möglich einem Motherboard zwei Grafikkarten anzuschließen und somit mit mehreren Grafikprozessoren zu arbeiten.

Die technische Definition einer GPU lautet: Ein Prozessor mit integrierten Transform-, Lighting-, Triangle-Setup/Clipping- und Rendering-Engines, der in der Lage ist, Millionen rechenintensiver Prozesse zu verarbeiten. Als eine Kennzahl für die Leistungsfähigkeit wird hier gerne die Anzahl der berechneten Polygone pro Sekunde herangezogen.

GPUs sind echte Prozessoren auf dem Niveau der CPUs, denen sie entsprechen. Beispielsweise enthält Nvidias Geforce3 57 Mio. Transistoren bei einem 0,15 Mikrometer (µm) Fertigungsprozess, während Intels Pentium 4 mit Willamette Kern zu diesem Zeitpunkt 42 Mio. Transistoren bei 0,18 µm enthielt. Da Fertigungsprozesse mit höherer Dichte schnellere Transistoren ermöglichen, war zumindest physikalisch betrachtet der Geforce3 der leistungsstärkere Prozessor.

Der Leistungszuwachs bei Grafikprozessoren hat mit einem jährlichen Faktor von 2,4 sogar das Mooresche Gesetz übertroffen, und auch die Funktionalität hat sich deutlich vergrößert. So kann nahezu jede Komponente der GPU neu programmiert werden, und sämtliche Berechnungen lassen sich mit vollen 32bit Gleitkommawerten ausführen. Da ein Grafikbefehl gleichzeitig mit mehreren Daten (einem Vektor) arbeitet, kann die GPU eher als SIMD (engl.: single instruction multiple data) Parallelprozessor beschrieben werden, was diesen auch für wissenschaftliche Anwendungen interessant macht.

Hersteller

Aufgrund des starken Wettbewerbs und der damit verbundenen hohen Entwicklungskosten sind einige dieser Hersteller inzwischen aufgekauft worden (3dfx, 3DLabs) oder konzentrieren sich auf einen Nischenmarkt.

So ist z.B. Intel bei integrierten Grafikchips auf Hauptplatinen marktführend, während bei steckkartenbasierten Grafiklösungen (welche leistungsfähiger und besonders für PC-Spieler interessanter sind) ATI und nVidia das Feld unter sich aufteilen. Matrox hat sich nach erfolglosen Versuchen im Consumermarkt auf den professionellen CAD Bereich spezialisiert.

Siehe auch

• Accelerated Graphics Port
• Anisotropische Filterung
• Bilineare Filterung
• Direct3D
• Glide
• GPGPU
• Northbridge / Southbridge
• OpenGL
• PCI-Express
• Pixel-Shader
• Trilineare Filterung
• Unified Memory Architecture
• Unified-Shader-Architektur
• Vertex-Shader

Weblinks

• techPowerUp! :: GPU Database (englisch)
• General-Purpose Computation Using Graphics Hardware (englisch)

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