1.4.5.8    Grafikkarten

Die Schnittstelle zur visuellen Ausgabe von Daten ist die Grafikkarte. An ihr wird der Bildschirm angeschlossen, der dann die Darstellung der Benutzerschnittstelle zum Betriebssystem oder Anwendungsprogramm übernimmt.

Seit dem die ersten Computer entwickelt wurden, haben sich die Grafikkarten zu einer Komponente entwickelt, die maßgeblich die Systemleistung und Eigenschaften eines Computers bestimmt.

Neben der Grafikkarte als Erweiterungskarte gibt es auch Onboard-Varianten. Entweder als separater Chip auf dem Motherboard oder in den Chipsatz integriert. Beide Varianten haben den Nachteil, das sie nicht besonderns Leistungsfähig sind und einen Teil des Arbeitsspeichers als eigenen Grafikspeicher benötigen.

Onboard-Grafik oder Grafikkarte ist nach der Anwendung auszuwählen. Bildbearbeitung, Videoschnitt und (Action-)Spiele erfordern zwangsläufig eine leistungsfähige Grafikkarte für den AGP-Steckplatz. Einfache Büro- und Internet-Anwendungen kommen auch mit einer günstigen Grafikkarte oder Onboard-Lösung aus.

Die erste Grafikkarte, aus den 80ziger Jahren, war in dem Sinne keine Grafikkarte, denn sie konnte die einzelnen Pixel eines Bildschirms nicht ansteuern.Anzumerken wäre noch, daß die Darstellung auf Bildschirmen nur in zwei Farben (monochrom) möglich war.

Bei einer Auflösung von 720 x 350 Pixel(!) war es nur möglich in einem Textmodus eine Ansammlung von Bildpunkten auf einer Fläche von 9 x 14 Pixel anzuzeigen. Dadurch ergab sich eine Textauflösung von 80 Spalten(Zeichen) und 25 Zeilen. Für zeichenorientierte Anwendungen, wie Textverarbeitung und Tabellenkalkulation, war das mehr als ausreichend.

Der erste Farbgrafikstandard war CGA. Mit ihm war es möglich in einer Auflösung von 320 x 200 vier Farben darzustellen. Im reinen Textmodus war, im Gegensatz zu MDA, nur eine Auflösung von 640 x 200 möglich. Es hat sich dabei praktisch um einen technischen Rückschritt gehandelt.

Die EGA-Grafikkarte war die erste Grafikkarte, die Auflösung und Farbdarstellung in akzeptabler Weise möglich machte. Bei einer Grafikauflösung von 640 x 350 Pixel waren 16 Farben aus einer Farbpalette von 64 möglich.

Im Textmodus war eine Auflösung von 80 x 25 Standard. Je nach Hersteller waren auch andere Textauflösungen möglich. Im PC-Bereich spielte die EGA-Grafikkarte fast keine Rolle. Statt dessen wurde hier schnell der VGA-Standard eingeführt.

Der VGA-Standard ist praktisch immer noch ein aktueller Standard. Das bezieht sich zwar nur auf den reinen Textmodus, damit lässt sich aber z. B. das BIOS konfigurieren.

Die Standard-VGA-Grafikkarten unterstützten eine Auflösung von 640 x 480 Pixel mit 16 Farben. Je nach dem, wie groß der Bildspeicher einer Grafikkarte war, sind z. B. auch 256 oder mehr Farben möglich gewesen.

Die Weiterentwicklung des VGA-Standards ermöglichte eine Auflösung von 800 x 600 Pixel bei 256(Standard), 65536(HiColor) oder 16,7 Mio.(TrueColor) Farben.

WUXGA ist die Bezeichnung für die Auflösung eines Wide-Screen-Displays mit dem Bildformat 16:10. Ein Flachbildschirm stellt 1920 x 1200 Bildpunkte bei 16,7 Millionen Farben dar.

Üblicherweise wird dieses Format für TV-Displays verwendet. Im Notebook-Bereich setzt sich dieser Standard langsam durch. Mit ihm lassen sich Filme ohne schwarze Balken, oben und unten, ansehen.

Die heutigen Grafikkarten sind nicht mehr an eine Auflösung gebunden. Allerdings wird der VGA- und SVGA-Standard durchgängig eingehalten. Die Größe der Auflösung, die Anzahl der Farben und die 3D-Leistung sind fast nur von der Größe des Bildspeichers der Grafikkarte abhängig.

Aufgrund des hohen Datenaufkommens zwischen Prozessor und Grafikkarte, werden Grafikkarten mit einem eigenen Prozessor ausgestattet, der speziell auf die Berechnung von grafischen Objekten zuständig ist.

In diesem Zusammenhang spricht man auch von Accelerator-Karten, sogenannte Beschleunigerkarten, die den Prozessor mit parallel laufenden Rechenoperationen entlasten soll.
Heute werden durchgängig 3D-Grafikkarten eingesetzt.
Während mit einer Accelerator-Karte das Zeichnen von Kreisen und Rechtecken und das Verschieben und Kopieren von Bildschirmausschnitten möglich war, geht eine 3D-Grafikkarte einige Schritte weiter. Die Räumliche Darstellung von Gegenständen mit Schatten und bewegten Szenen ist das Anwendungsgebiet einer 3D-Grafikkarte.

Um die dabei aufkommenen Datenmengen zwischen Prozessor, Arbeitsspeicher und Grafikkarte bewältigen zu können, hat Intel einen Steckplatz nur für eine Grafikkarte auf dem Motherboard eingeführt. Es handelt sich dabei um den AGP. Ein paar Jahre später hat auch das nicht gereicht. Der AGP wurde zusammen mit dem PCI durch den PCI Express (PCIe) ersetzt.

Grafikkarte mit TV- und Radio-Tuner	Grafikkarte mit Dual-Head-DVI	Standard-Grafikkarte

Die Komplexität einer Grafikkarte ist nicht weit von der eines Prozessors entfernt.
Wichtiger Bestandteil einer Grafikkarte ist der RAM-DAC. Das ist die Ausgangsstufe, die die digitalen Informationen des Bildspeichers in ein Analogsignal umwandelt, das der Monitor darstellen kann. Die Leistungsfähigkeit des RAM-DAC wird durch seine Geschwindigkeit in MHz bestimmt. Je höher dieser Wert, desto höhere Auflösungen und Farbtiefen(Farbanzahl) sind möglich.

Das Herz der Grafikkarte ist der Grafikchip selber, der die wesentlichen Leistungsmerkmale einer Grafikkarte bestimmt.

Bei einer heute üblichen 3D-Grafikkarte ist dieser Chip auch für die 3D-Berechnungen zuständig. Es gibt auch Grafikkarten, da ist er zweimal vorhanden und muss aufgrund seiner hohen Rechenleistung mit einem Kühlkörper oder sogar Lüfter gekühlt werden.

Für die enormen Datenmengen, die diese 3D-Chips verarbeiten müssen steht ein Bildspeicher zwischen 16 und 64 MByte zur Verfügung. Im Normalfall wird auch eine spezielle Speicherart eingesetzt. Z. B. SGRAM oder VRAM. Mit dieser Hardwareausstattung ist es möglich realistische Animationen mit flüssigem Ablauf auf einem Bildschirm darzustellen.