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Die Grafikkarte

Ursprünglich war die Grafikkarte nur dazu gedacht, die digitalen Bildinformationen des Computers in analoge Signale für den Bildschirm umzuwandeln. Mittlerweile jedoch übernimmt die Grafikkarte jedoch (besonders bei Spielen) Aufgaben, die früher die CPU zu erledigen hatte. Während der Prozessor früher Befehle wie "mach das Pixel mit den Koordinaten 300 und 423 blau" für jeden Bildpunkt einzeln zur Grafikkarte schickte, reicht heute "mach ein Dreieck in blau mit folgenden Koordinaten: ...". Das bedeutet eine enorme Arbeitsersparnis für den Prozessor, da nicht die Eigenschaften von jedem einzelnen Pixel zur Grafikkarte übertragen werden müssen, sondern nur noch die "Bauanleitung" für geometrische Figuren.
Die Grafikkarte erhält ihrer Anweisungen über einen Bus (AGP oder PCI, früher auch ISA), die Aufgaben werden im Grafikprozessor abgearbeitet und im Bildspeicher abgelegt. Der Bildspeicher wird mit der eingestellten Bildwiederholfrequenz von RAMDAC ausgelesen (das hat nichts mit der Taktfrequenz der Speicherbausteine zu tun) und dann in analoge Signale für den Monitor umgewandelt.
Bauteile

Wesentliche Bestandteile einer Grafikkarte (Bsp. hier: ELSA Winner II):
1. Grafik-Chip, hier durch Kühlkörper verdeckt2. Bild-Speicher3. Schnittstellen für Monitor4. RAMDAC: wandelt digitale in analoge Signale um5. AGP-Interface Entscheidende Kenngrößen einer Grafikkarte sind Größe und Art des Bildspeichers, die Leistungsfähigkeit des Grafik-Chips und des RAMDACs sowie das Interface. Der AGP-Bus ist wesentlich leistungsfähiger als der PCI-Bus, allerdings macht sich der Geschwindigkeitsvorteil nur bei einigen Spielen bemerkbar, da auch der PCI-Bus eine relativ hohe Übertragungsrate bietet. Zum Bildspeicher lässt sich sagen, dass jede heutige Grafikkarte die Anforderungen für normale Anwendungen wie Office-Pakete und Bildverarbeitung (im normalen Rahmen) erfüllt. Bei Spielen und komplexer 3D-Konstruktionssoftware kann man nur sagen, dass der Speicher möglichst groß und schnell sein sollte.
Auf Grund der enormen Vielfalt und der extrem schnellen Entwicklung im Segment der Speicherbausteine, will ich hier nur die wichtigsten Arten erwähnen. Bis vor etwa 3 Jahren gab es nur zwei Sorten Speicher für Grafikkarten, den schon bekannten DRAM und en VRAM. Der Unterschied zwischen beiden besteht darin, dass man VRAM gleichzeitig beschreiben und auslesen kann, was zu einer Geschwindigkeitsverdopplung führt, bei DRAM hingegen ist das nicht möglich. In der letzten Zeit werden auf Grafikkarten vor allem SDRAM und SGRAM verwendet, wobei SGRAM momentan das schnellste ist.
Bei den Grafik-Chips gilt das gleiche wie bei CPUs: je teurer, je mehr Transistoren und je höher die Taktfrequenz, desto besser der Chip. Moderne Grafikchips haben auf Grund der rasanten Entwicklung teilweise mehr Transistoren als eine CPU.
Beim RAMDAC ist entscheidend, wie groß der Pixeltakt ist, d.h. wieviel Pixel pro Sekunde zum Monitor geschickt werden können. Davon hängen Zeilenfrequenz (Anzahl der Zeilen, die der Monitor pro Sekunde erzeugt) und die Bildwiederholfrequenz (Anzahl der pro Sekunde komplett aufgebauten Bilder) ab. Damit das Bild nicht flimmert, sollte eine Bildwiederholfrequenz von mindestens 75 Hz in der gewünschten Auflösung erreichbar sein.
Ein Beispiel: Ein Monitor soll bei einer Auflösung von 1024*768 Punkten und 100 Hz betrieben werden. Man multipliziert die Anzahl der Bildpunkte (1024*768 = 786432) mit der Anzahl der Bilder pro Sekunde (hier 100). Man erhält ein Ergebnis von etwa 78 Mio. Pixel/sek. Dazu muss man noch etwa 10% dazuaddieren (Verwaltungsaufwand). Daraus folgt ein minimaler Pixeltakt von 87 MHz. Dieser Wert wird von allen modernen Grafikkarten erreicht, der Flaschenhals bei dieser Thematik ist der Monitor, der weiter unten besprochen wird.

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