Grafikkarte - alles was Sie wissen müssen

Im Zeitalter der Spielecomputer hat die Grafikkarte genauso viel oder fast mehr an Bedeutung gewonnen als die CPU. Tatsächlich vermeiden viele Benutzer den Kauf leistungsfähiger CPUs, um Geld in diese wichtige Komponente zu investieren, die für die Verarbeitung von allem verantwortlich ist, was mit Texturen und Grafiken zu tun hat. Aber wie viel wissen Sie über diese Hardware? Nun, hier erklären wir alles oder etwas weniger alles, was wir für am wichtigsten halten.

Inhaltsverzeichnis

Die Grafikkarte und die Gaming-Ära

Zweifellos ist der am häufigsten verwendete Begriff für die Bezeichnung von GPUs der einer Grafikkarte, obwohl er nicht genau derselbe ist und wir ihn erläutern werden. Eine GPU oder Grafikverarbeitungseinheit ist im Grunde ein Prozessor, der für die Verarbeitung von Grafiken ausgelegt ist. Der Begriff klingt offensichtlich sehr ähnlich zu CPU, daher ist es wichtig, zwischen den beiden Elementen zu unterscheiden.

Wenn wir über eine Grafikkarte sprechen, sprechen wir wirklich über die physische Komponente. Diese besteht aus einer vom Motherboard unabhängigen Platine und ist mit einem Anschluss ausgestattet, normalerweise PCI-Express, mit dem sie an das Motherboard selbst angeschlossen wird. Auf dieser Platine haben wir die GPU installiert und auch den Grafikspeicher oder VRAM zusammen mit Komponenten wie VRM, Anschlussports und dem Kühlkörper mit seinen Lüftern.

Ohne Grafikkarten gäbe es kein Spielen, insbesondere wenn es sich um Computer oder PCs handelt. Am Anfang wird jeder wissen, dass Computer keine grafische Oberfläche hatten, wir hatten nur einen schwarzen Bildschirm mit einer Eingabeaufforderung zur Eingabe von Befehlen. Diese Grundfunktionen sind noch lange nicht in der Gaming-Ära, in der wir Geräte mit einer perfekten grafischen Oberfläche und enormen Auflösungen haben, die es uns ermöglichen, Umgebungen und Charaktere fast so zu handhaben, als wäre es das wirkliche Leben.

Warum GPU und CPU trennen?

Um über proprietäre Grafikkarten zu sprechen, müssen wir zuerst wissen, was sie uns bringen und warum sie heute so wichtig sind. Heute könnten wir uns keinen Spielecomputer ohne eine physisch getrennte CPU und GPU vorstellen.

Was macht die CPU?

Hier haben wir es ganz einfach, weil wir alle eine Vorstellung davon bekommen können, was der Mikroprozessor in einem Computer tut. Es ist die Zentraleinheit, durch die alle von den Programmen erzeugten Anweisungen und ein großer Teil der von den Peripheriegeräten und dem Benutzer selbst gesendeten Anweisungen geleitet werden. Die Programme werden durch eine Folge von Anweisungen gebildet, die ausgeführt werden, um eine Antwort basierend auf einem Eingabestimulus zu generieren. Dies kann ein einfacher Klick, ein Befehl oder das Betriebssystem selbst sein.

Jetzt kommt ein Detail, an das wir uns erinnern müssen, wenn wir sehen, was die GPU ist. Die CPU besteht aus Kernen und einer großen Größe, die wir sagen können. Jeder von ihnen ist in der Lage, einen Befehl nach dem anderen auszuführen, je mehr Kerne vorhanden sind, da mehr Befehle gleichzeitig ausgeführt werden können. Es gibt viele Arten von Programmen auf einem PC und viele Arten von Anweisungen, die sehr komplex und in mehrere Stufen unterteilt sind. Die Wahrheit ist jedoch, dass ein Programm nicht viele dieser Anweisungen parallel generiert. Wie stellen wir sicher, dass die CPU jedes von uns installierte Programm „versteht“? Was wir brauchen, sind wenige Kerne, sehr komplex und sehr schnell, um die Anweisungen schnell auszuführen. Wir werden also feststellen, dass das Programm flüssig ist und auf unsere Fragen reagiert.

Diese grundlegenden Anweisungen werden auf mathematische Operationen mit ganzen Zahlen, logischen Operationen und auch einigen Gleitkommaoperationen reduziert. Letztere sind am kompliziertesten, da es sich um sehr große reelle Zahlen handelt, die in kompakteren Elementen in wissenschaftlicher Notation dargestellt werden müssen. Die CPU wird von RAM unterstützt, einem schnellen Speicher, in dem laufende Programme und deren Anweisungen zum Senden über einen 64-Bit-Bus an die CPU gespeichert werden.

Und was macht die GPU?

Genau die GPU ist eng mit diesen Gleitkommaoperationen verbunden, über die wir zuvor gesprochen haben. Tatsächlich verbringt ein Grafikprozessor praktisch seine ganze Zeit damit, diese Art von Operationen auszuführen, da sie viel mit grafischen Anweisungen zu tun haben. Aus diesem Grund wird es oft als mathematischer Coprozessor bezeichnet, tatsächlich gibt es einen innerhalb der CPU, aber viel einfacher als die GPU.

Woraus besteht ein Spiel? Nun, im Grunde die Pixelbewegung dank einer Grafik-Engine. Es ist nichts weiter als ein Programm, das sich darauf konzentriert, eine digitale Umgebung oder Welt zu emulieren, in der wir uns bewegen, als ob es unsere eigene wäre. In diesen Programmen haben die meisten Anweisungen mit Pixeln und ihrer Bewegung zur Bildung von Texturen zu tun. Diese Texturen haben wiederum Farbe, 3D-Volumen und physikalische Eigenschaften der Lichtreflexion. All dies sind im Grunde Gleitkommaoperationen mit Matrizen und Geometrien, die gleichzeitig ausgeführt werden müssen.

Daher verfügt eine GPU nicht über 4 oder 6 Kerne, sondern über Tausende von Kernen, um all diese spezifischen Vorgänge immer wieder parallel auszuführen. Sicher, diese Kerne sind nicht so "intelligent" wie die CPU-Kerne, aber sie können viel mehr Operationen dieses Typs gleichzeitig ausführen. Die GPU hat auch einen eigenen Speicher, GRAM, der viel schneller als normaler RAM ist. Es hat einen viel größeren Bus, zwischen 128 und 256 Bit, um viel mehr Anweisungen an die GPU zu senden.

In dem Video, das wir Sie verlinken lassen, emulieren die Mythosjäger den Betrieb einer CPU und einer GPU sowie die Anzahl der Kerne beim Malen eines Bildes.

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Was die CPU und die GPU zusammen machen

Zu diesem Zeitpunkt haben Sie vielleicht bereits gedacht, dass die CPU in Spielecomputern auch die endgültige Leistung des Spiels und seiner FPS beeinflusst. Offensichtlich und es gibt viele Anweisungen, die in der Verantwortung der CPU liegen.

Die CPU ist dafür verantwortlich, Daten in Form von Eckpunkten an die GPU zu senden, damit sie "versteht", welche physischen Transformationen (Bewegungen) sie an den Texturen vornehmen muss. Dies wird als Vertex Shader oder Bewegungsphysik bezeichnet. Danach erhält die GPU Informationen darüber, welche dieser Scheitelpunkte sichtbar sind, wodurch das sogenannte Pixel-Clipping durch Rasterung erfolgt. Wenn wir die Form und ihre Bewegung bereits kennen, ist es an der Zeit, die Texturen in Full HD, UHD oder einer beliebigen Auflösung und die entsprechenden Effekte anzuwenden. Dies wäre der Pixel Shader- Prozess .

Aus demselben Grund gilt: Je mehr Leistung die CPU hat, desto mehr Vertex-Anweisungen kann sie an die GPU senden und desto besser wird sie gesperrt. Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Elementen liegt also im Spezialisierungsgrad und im Grad der Parallelität bei der Verarbeitung für die GPU.

Was ist eine APU?

Wir haben bereits gesehen, was eine GPU ist und welche Funktion sie in einem PC hat und in welcher Beziehung sie zum Prozessor steht. Es ist jedoch nicht das einzige vorhandene Element, das 3D-Grafiken verarbeiten kann. Deshalb verfügen wir über die APU oder Accelerated Processor Unit.

Dieser Begriff wurde von AMD erfunden, um seine Prozessoren mit einer im selben Paket integrierten GPU zu benennen. In der Tat bedeutet dies, dass wir innerhalb des Prozessors selbst einen Chip oder besser gesagt einen Chipsatz haben, der aus mehreren Kernen besteht und mit 3D-Grafiken genauso arbeiten kann wie eine Grafikkarte. Tatsächlich haben viele der heutigen Prozessoren diesen Prozessortyp, IGP (Integrated Graphics Processor) genannt, in sich.

Aber natürlich können wir a priori die Leistung einer Grafikkarte nicht mit Tausenden von internen Kernen mit einem in die CPU selbst integrierten IGP vergleichen. Die Verarbeitungskapazität ist also in Bezug auf die Bruttoleistung immer noch viel geringer. Hinzu kommt die Tatsache, dass der dedizierte Speicher nicht so schnell wie die GDDR der Grafikkarten ist, da ein Teil des RAM-Speichers für die Grafikverwaltung ausreicht.

Wir nennen unabhängige Grafikkarten dedizierte Grafikkarten, während wir IGP- interne Grafikkarten nennen. Die Intel Core ix-Prozessoren verfügen fast alle über eine integrierte GPU namens Intel HD / UHD Graphics, mit Ausnahme der Modelle mit dem "F" am Ende. AMD macht dasselbe mit einigen seiner CPUs, insbesondere dem Ryzen der G-Serie und dem Athlon, mit Grafiken namens Radeon RX Vega 11 und Radeon Vega 8.

Ein bisschen Geschichte

Weit entfernt sind die alten Nur-Text-Computer, die wir jetzt haben, aber wenn etwas in allen Zeitaltern vorhanden war, ist der Wunsch, immer detailliertere virtuelle Welten zu schaffen, um in uns einzutauchen.

In der ersten allgemeinen Consumer-Ausrüstung mit Intel 4004, 8008 und Firmenprozessoren hatten wir bereits Grafikkarten oder ähnliches. Diese beschränkten sich nur darauf, den Code zu interpretieren und auf einem Bildschirm in Form von Klartext mit etwa 40 oder 80 Spalten und natürlich in Schwarzweiß anzuzeigen. Tatsächlich hieß die erste Grafikkarte MDA (Monocrome Data Adapter). Es hatte einen eigenen RAM von nicht weniger als 4 KB, um perfekte Grafiken in Form von einfachem Text in 80 × 25 Spalten zu rendern.

Nachdem die CGA-Grafikkarten (Color Graphics Adapter) kamen, begann IBM 1981 mit der Vermarktung der ersten Farbgrafikkarte. Es war in der Lage, 4 Farben gleichzeitig aus einer internen 16-Palette mit einer Auflösung von 320 × 200 zu rendern. Im Textmodus konnte die Auflösung auf 80 × 25 Spalten oder 640 × 200 erhöht werden.

Wir machen weiter, mit der HGC- oder Hercules-Grafikkarte verspricht der Name! Eine monochrome Karte, die die Auflösung auf 720 × 348 erhöhte und neben einem CGA mit bis zu zwei verschiedenen Videoausgängen arbeiten konnte.

Der Sprung zu Karten mit reichhaltiger Grafik

Oder besser gesagt EGA, der 1984 entwickelte Enharced Graphics Adapter. Dies war die erste Grafikkarte selbst, die mit 16 Farben und Auflösungen von bis zu 720 × 540 für ATI Technologies- Modelle arbeiten kann. Kommt Ihnen das bekannt vor?

1987 wird eine neue Auflösung erstellt, und der ISA- Videoanschluss wird aufgegeben, um den VGA-Anschluss (Video Graphics Array), auch Sub15-D genannt, zu übernehmen, einen analogen seriellen Anschluss, der bis vor kurzem für CRTs und sogar Panels verwendet wurde. TFT. Die neuen Grafikkarten haben ihre Farbpalette auf 256 und ihren VRAM-Speicher auf 256 KB erhöht. Zu dieser Zeit begannen sich Computerspiele mit viel größerer Komplexität zu entwickeln.

Es war 1989, als Grafikkarten keine Farbpaletten mehr verwendeten und anfingen, Farbtiefe zu verwenden. Mit dem VESA-Standard als Verbindung zum Motherboard wurde der Bus auf 32 Bit erweitert, sodass sie dank der Monitore mit SuperVGA-Anschluss bereits mit mehreren Millionen Farben und Auflösungen von bis zu 1024 x 768p arbeiten konnten. Karten wie das ATI Match 32 oder Match 64 mit einer 64-Bit-Schnittstelle gehörten zu den besten der Zeit.

Der PCI-Steckplatz kommt und damit die Revolution

Der VESA-Standard war ein verdammt großer Bus, und so entwickelte er sich 1993 zum PCI-Standard, den wir heute mit seinen verschiedenen Generationen haben. Diese erlaubte uns kleinere Karten, und viele Hersteller wie Creative, Matrox, 3dfx schlossen sich der Party mit ihren Voodoo und Voodoo 2 an, und eine Nvidia mit ihren ersten RIVA TNT- und TNT2-Modellen, die 1998 veröffentlicht wurden. Zu dieser Zeit erschienen die ersten spezifischen Bibliotheken für die 3D-Beschleunigung, wie DirectX von Microsoft und OpenGL von Silicon Graphics.

Bald wurde der PCI-Bus zu klein, mit Karten, die 16 Bit und 3D-Grafiken mit einer Auflösung von 800 x 600p adressieren konnten, und so wurde der AGP-Bus (Advanced Graphics Port) erstellt. Dieser Bus hatte eine 32-Bit- PCI-ähnliche Schnittstelle , erhöhte jedoch seinen Bus um 8 zusätzliche Kanäle, um schneller mit dem RAM zu kommunizieren. Sein Bus arbeitete mit 66 MHz und 256 Mbit / s Bandbreite, wobei bis zu 8 Versionen (AGP x8) bis zu 2, 1 GB / s erreichten und 2004 durch den PCIe-Bus ersetzt wurden.

Hier haben wir die beiden großen 3D-Grafikkartenhersteller wie Nvidia und ATI bereits sehr gut etabliert. Eine der ersten Karten, die die neue Ära kennzeichneten, war die Nvidia GeForce 256, die die T & L-Technologie (Beleuchtungs- und Geometrieberechnungen) implementierte. Dann rangiert es über seinen Konkurrenten, weil es der erste 3D-Polygon-Grafikbeschleuniger und Direct3D-kompatibel ist. Kurz darauf veröffentlichte ATI seine erste Radeon und prägte damit die Namen beider Hersteller für seine Gaming-Grafikkarten, die auch nach dem Kauf von ATI durch AMD bis heute Bestand haben.

Der PCI Express-Bus und aktuelle Grafikkarten

Und schließlich kommen wir zur aktuellen Ära der Grafikkarten, als 2004 die VGA-Schnittstelle nicht mehr funktionierte und durch PCI-Express ersetzt wurde. Dieser neue Bus ermöglichte Übertragungen von bis zu 4 GB / s gleichzeitig nach oben und unten (250 MB x 16 Spuren). Anfangs würde es mit der Nordbrücke des Motherboards verbunden sein und einen Teil des RAM für Videos mit dem Namen TurboCaché oder HyperMemory verwenden. Später mit dem Einbau der Nordbrücke in die CPU selbst würden diese 16 PCIe-Lanes in direkte Kommunikation mit der CPU gehen.

Die Ära von ATI Radeon HD und Nvidia GeForce begann und wurde zu den führenden Vertretern von Gaming-Grafikkarten für Computer auf dem Markt. Nvidia würde bald die Führung mit einer GeForce 6800 übernehmen, die DirectX 9.0c unterstützt, im Vergleich zu einer ATI Radeon X850 Pro, die etwas zurückliegt. Danach entwickelten beide Marken mit ihrer Radeon HD 2000 und ihrer GeForce 8- Serie die einheitliche Shader-Architektur. Tatsächlich war die leistungsstarke Nvidia GeForce 8800 GTX eine der leistungsstärksten Karten ihrer Generation, und selbst die, die danach kamen, war Nvidias endgültiger Sprung in die Vorherrschaft. Im Jahr 2006 kaufte AMD ATI und ihre Karten wurden in AMD Radeon umbenannt.

Schließlich stehen wir auf Karten, die mit DirectX 12, Open GL 4.5 / 4.6- Bibliotheken kompatibel sind, wobei die erste die Nvidia GTX 680 und die AMD Radeon HD 7000 ist. Nachfolgende Generationen stammen von den beiden Herstellern. Im Fall von Nvidia haben wir die Architekturen Maxwell (GeForce 900), Pascal (GeForce 10) und Turing (Geforce 20), während AMD die Architekturen Polaris (Radeon RX) und GCN (GCN) hat Radeon Vega) und jetzt die RDNA (Radeon RX 5000).

Teile und Hardware einer Grafikkarte

Wir werden die Hauptteile einer Grafikkarte sehen, um herauszufinden, welche Elemente und Technologien wir beim Kauf kennen müssen. Natürlich macht die Technologie große Fortschritte, daher werden wir das, was wir hier sehen, schrittweise aktualisieren.

Chipsatz oder GPU

Wir wissen bereits recht gut, welche Funktion der Grafikprozessor einer Karte hat, aber es ist wichtig zu wissen, was wir in uns haben. Es ist der Kern davon, und im Inneren finden wir eine große Anzahl von Kernen, die für die Ausführung verschiedener Funktionen verantwortlich sind, insbesondere in der Architektur, die derzeit von Nvidia verwendet wird. Im Inneren finden wir die jeweiligen Kerne und den Cache-Speicher, der dem Chip zugeordnet ist, der normalerweise L1 und L2 hat.

In einer Nvidia-GPU befinden sich die CUDA- oder CUDA-Kerne, die sozusagen für die Durchführung der allgemeinen Gleitkommaberechnungen zuständig sind. Diese Kerne in AMD-Karten werden als Stream-Prozessoren bezeichnet. Die gleiche Anzahl auf Karten verschiedener Hersteller bedeutet nicht die gleiche Kapazität, da diese von der Architektur abhängt.

Darüber hinaus bietet Nvidia auch Tensorkerne und RT-Kerne. Diese Kerne sind für den Prozessor mit komplexeren Anweisungen zur Echtzeit-Raytracing-Funktion vorgesehen, eine der wichtigsten Funktionen der Karte der neuen Generation des Herstellers.

GRAM-Speicher

Der GRAM-Speicher hat praktisch die gleiche Funktion wie der RAM-Speicher unseres Computers und speichert die Texturen und Elemente, die in der GPU verarbeitet werden sollen. Darüber hinaus finden wir sehr große Kapazitäten mit derzeit mehr als 6 GB in fast allen High-End-Grafikkarten.

Es ist ein DDR- Speicher, genau wie RAM, daher ist seine effektive Frequenz immer doppelt so hoch wie die Taktfrequenz, was beim Übertakten und bei Spezifikationsdaten zu beachten ist. Derzeit verwenden die meisten Karten die GDDR6-Technologie, wenn Sie , wie Sie hören, DDR6 verwenden, während es sich im normalen RAM um DDR4 handelt. Diese Speicher sind viel schneller als DDR4 und erreichen effektiv Frequenzen von bis zu 14.000 MHz (14 Gbit / s) mit einem Takt von 7.000 MHz. Außerdem ist ihre Busbreite viel größer und erreicht auf Nvidia manchmal 384 Bit Spitzenbereich.

Es gibt jedoch noch einen zweiten Speicher, den AMD für seine Radeon VII im Fall der HBM2 verwendet hat. Dieser Speicher hat keine so hohen Geschwindigkeiten wie GDDR6, sondern bietet uns eine brutale Busbreite von bis zu 2048 Bit.

VRM und TDP

Das VRM ist das Element, das für die Stromversorgung aller Komponenten der Grafikkarte zuständig ist, insbesondere der GPU und ihres GRAM-Speichers. Es besteht aus den gleichen Elementen wie das VRM eines Motherboards, wobei seine MOSFETs als DC-DC-Gleichrichter, seine Drosseln und seine Kondensatoren fungieren. In ähnlicher Weise sind diese Phasen für GPU und Speicher in V_core und V-SoC unterteilt.

Auf der TDP-Seite bedeutet dies genau dasselbe wie auf einer CPU. Es geht nicht um die vom Prozessor verbrauchte Leistung, sondern um die Leistung in Form von Wärme, die er bei maximaler Arbeitslast erzeugt.

Um die Karte mit Strom zu versorgen, benötigen wir einen Stromanschluss. Derzeit werden 6 + 2-Pin-Konfigurationen für die Karten verwendet, da der PCIe-Steckplatz selbst nur maximal 75 W liefern kann, während eine GPU mehr als 200 W verbrauchen kann.

Verbindungsschnittstelle

Über die Verbindungsschnittstelle kann die Grafikkarte mit dem Motherboard verbunden werden. Derzeit funktionieren absolut alle dedizierten Grafikkarten über den PCI-Express 3.0-Bus, mit Ausnahme der neuen AMD Radeon XR 5000-Karten, die auf den PCIe 4.0-Bus aktualisiert wurden.

Aus praktischen Gründen werden wir keinen Unterschied feststellen, da die Datenmenge, die derzeit auf diesem Bus mit 16 Leitungen ausgetauscht wird, viel geringer ist als seine Kapazität. Aus Neugier kann PCIe 3.0 x16 gleichzeitig 15, 8 GB / s hoch und runter transportieren, während PCIe 4.0 x16 die Kapazität auf 31, 5 GB / s verdoppelt. Bald werden alle GPUs PCIe 4.0 sein. Dies ist offensichtlich. Wir müssen uns keine Gedanken über eine PCIe 4.0-Karte und eine 3.0-Karte machen, da der Standard immer Abwärtskompatibilität bietet.

Videoanschlüsse

Last but not least haben wir die Videoanschlüsse, die wir benötigen, um unseren Monitor oder unsere Monitore anzuschließen und das Bild zu erhalten. Auf dem aktuellen Markt gibt es vier Arten von Videoverbindungen:

• HDMI: High-Definition Multimedia Interface ist ein Kommunikationsstandard für unkomprimierte Bild- und Ton-Multimedia-Geräte. Die HDMI-Version beeinflusst die Bildkapazität, die wir von der Grafikkarte erhalten können. Die neueste Version ist HDMI 2.1, das eine maximale Auflösung von 10K bietet und 4K bei 120 Hz und 8K bei 60 Hz wiedergibt. Während Version 2.0 4K @ 60Hz in 8 Bit bietet. DisplayPort: Es ist auch eine serielle Schnittstelle mit unkomprimiertem Ton und Bild. Nach wie vor wird die Version dieses Ports sehr wichtig sein, und wir müssen mindestens 1.4 haben, da diese Version die Wiedergabe von Inhalten in 8K bei 60 Hz und in 4K bei 120 Hz mit nicht weniger als 30 Bit unterstützt. und in HDR. Ohne Zweifel das Beste von heute. USB-C: USB Typ C erreicht aufgrund seiner hohen Geschwindigkeit und seiner Integration mit Schnittstellen wie DisplayPort und Thunderbolt 3 mit 40 Gbit / s immer mehr Geräte. Dieser USB-Anschluss verfügt über den alternativen DisplayPort-Modus (DisplayPort 1.3) und unterstützt die Anzeige von Bildern in 4K-Auflösung bei 60 Hz. Ebenso kann Thunderbolt 3 Inhalte in UHD unter denselben Bedingungen wiedergeben. DVI: Es ist unwahrscheinlich, dass ein Anschluss in aktuellen Monitoren gefunden wird, da VGA zu einem hochauflösenden digitalen Signal entwickelt wurde. Wenn wir es vermeiden können, besser als besser, ist DVI-DL am weitesten verbreitet.

Wie leistungsfähig ist eine Grafikkarte?

Um auf die Leistung einer Grafikkarte Bezug zu nehmen, müssen einige Konzepte bekannt sein, die normalerweise in ihren Spezifikationen und Benchmarks enthalten sind. Dies ist der beste Weg, um die Grafikkarte, die wir kaufen möchten, genau zu kennen und sie mit der Konkurrenz zu vergleichen.

FPS-Rate

Die FPS ist die Framerate oder Frames pro Sekunde. Es misst die Häufigkeit, mit der auf dem Bildschirm die Bilder eines Videos, eines Spiels oder dessen Darstellung angezeigt werden. FPS hat viel damit zu tun, wie wir Bewegung in einem Bild wahrnehmen. Je mehr FPS, desto flüssiger wird uns ein Bild sein. Bei einer Geschwindigkeit von 60 FPS oder höher wird das menschliche Auge unter normalen Bedingungen ein vollständig flüssiges Bild erkennen, das die Realität simulieren würde.

Aber natürlich hängt nicht alles von der Grafikkarte ab, da die Aktualisierungsrate des Bildschirms die FPS markiert, die wir sehen werden. FPS entspricht Hz, und wenn ein Bildschirm 50 Hz hat, wird das Spiel mit maximal 60 FPS angezeigt, selbst wenn die GPU es mit 100 oder 200 FPS spielen kann. Um zu wissen, welche maximale FPS-Rate die GPU darstellen kann, müssen wir die vertikale Synchronisierung in den Spieloptionen deaktivieren.

Architektur Ihrer GPU

Bevor wir gesehen haben, dass GPUs eine bestimmte Anzahl physischer Kerne haben, könnte dies zu der Annahme führen, dass je mehr, desto besser die Leistung, die sie uns bringen wird. Dies ist jedoch nicht genau der Fall, da die Leistung wie bei der CPU-Architektur auch bei gleicher Geschwindigkeit und gleichen Kernen variiert. Wir nennen dies IPC oder Anweisungen pro Zyklus.

Die Architektur von Grafikkarten hat sich im Laufe der Zeit zu einfach spektakulären Leistungen entwickelt. Sie unterstützen 4K-Auflösungen über 60 Hz oder sogar 8K-Auflösungen. Vor allem aber ist es die großartige Fähigkeit, Texturen in Echtzeit mit Licht zu animieren und zu rendern, genau wie es unsere Augen im wirklichen Leben tun.

Derzeit haben wir den Nvidia mit seiner Turing-Architektur, der 12-nm-FinFET-Transistoren verwendet, um die Chipsätze des neuen RTX zu bauen. Diese Architektur verfügt über zwei unterschiedliche Elemente, die bisher in Consumer-Geräten nicht vorhanden waren, die Ray-Tracing- Funktion in Echtzeit und das DLSS (Deep Learning Super Sampling). Die erste Funktion versucht zu simulieren, was in der realen Welt passiert, und berechnet, wie Licht virtuelle Objekte in Echtzeit beeinflusst. Das zweite ist eine Reihe von Algorithmen für künstliche Intelligenz, mit denen die Karte die Texturen mit einer niedrigeren Auflösung rendert, um die Leistung des Spiels zu optimieren. Es ist wie eine Art Antialiasing. Ideal ist die Kombination von DLSS und Ray Tracing.

Von AMD hat es auch Architektur veröffentlicht, obwohl es wahr ist, dass es mit den unmittelbar vorhergehenden koexistiert, um eine breite Palette von Karten zu haben, die, obwohl es wahr ist, nicht auf dem Niveau des oberen Bereichs von Nvidia liegen. Mit RDNA hat AMD den IPC seiner GPUs im Vergleich zur CNG-Architektur um 25% erhöht und damit 50% mehr Geschwindigkeit für jedes verbrauchte Watt erreicht.

Taktfrequenz und Turbomodus

Neben der Architektur sind zwei Parameter sehr wichtig, um die Leistung einer GPU zu ermitteln: die Basistaktfrequenz und die Zunahme des werkseitigen Turbo- oder Übertaktungsmodus. Wie bei CPUs können auch GPUs ihre Grafikverarbeitungsfrequenz jederzeit nach Bedarf variieren.

Wenn Sie schauen, sind die Frequenzen von Grafikkarten viel niedriger als die von Prozessoren und liegen zwischen 1600 und 2000 MHz. Dies liegt daran, dass die größere Anzahl von Kernen die Notwendigkeit einer höheren Frequenz liefert, um die TDP der Karte zu steuern.

An dieser Stelle ist es wichtig zu wissen, dass wir auf dem Markt Referenzmodelle und personalisierte Karten haben. Die ersten sind die Modelle der Hersteller Nvidia und AMD. Zweitens verwenden Hersteller GPUs und Speicher, um ihre eigenen mit leistungsstärkeren Komponenten und Kühlkörpern zusammenzubauen. Der Fall ist, dass sich auch die Taktfrequenz ändert und diese Modelle tendenziell schneller sind als die Referenzmodelle.

TFLOPS

Zusammen mit der Taktfrequenz haben wir die FLOPS (Gleitkommaoperationen pro Sekunde). Dieser Wert misst die Gleitkommaoperationen, die ein Prozessor in einer Sekunde ausführen kann. Diese Zahl misst die Bruttoleistung der GPU und auch der CPUs. Derzeit können wir nicht einfach über FLOSP sprechen, das von TeraFLOPS oder TFLOPS stammt.

Wir sollten nicht verwirrt sein zu glauben, dass mehr TFLOPS bedeuten, dass unsere Grafikkarte besser ist. Dies ist normalerweise der Fall, da Sie Texturen freier bewegen können sollten. Aber auch andere Elemente wie die Speichermenge, die Geschwindigkeit, die Architektur der GPU und der Cache machen den Unterschied.

TMUs und ROPs

Dies sind Begriffe, die auf allen Grafikkarten erscheinen und die uns eine gute Vorstellung von der Arbeitsgeschwindigkeit derselben geben.

TMU steht für Texture Mapping Unit. Dieses Element ist für die Bemaßung, Drehung und Verzerrung eines Bitmap-Bilds verantwortlich, um es in einem 3D-Modell zu platzieren, das als Textur dient. Mit anderen Worten, es wird eine Farbkarte auf ein 3D-Objekt angewendet, die a priori leer ist. Je mehr TMU, desto höher die Texturierungsleistung, desto schneller füllen sich die Pixel und desto mehr FPS erhalten wir. Aktuelle TMUs umfassen Texture Direction Units (TA) und Texture Filter Units (TF).

Jetzt sehen wir uns die ROPs oder Rastereinheiten an. Diese Einheiten verarbeiten die Texelinformationen aus dem VRAM-Speicher und führen Matrix- und Vektoroperationen durch, um dem Pixel einen Endwert zu geben, der seine Tiefe sein wird. Dies wird als Rasterisierung bezeichnet und steuert im Wesentlichen das Antialiasing oder das Zusammenführen der verschiedenen im Speicher befindlichen Pixelwerte. DLSS ist genau eine Weiterentwicklung dieses zu generierenden Prozesses

Speichermenge, Bandbreite und Busbreite

Wir wissen, dass es verschiedene Arten von Technologien für VRAM-Speicher gibt, von denen derzeit GDDR5 und GDDR6 mit Geschwindigkeiten von bis zu 14 Gbit / s am weitesten verbreitet sind. Wie beim RAM können je mehr Speicher, desto mehr Pixel, Text und Textdaten gespeichert werden. Dies hat großen Einfluss auf die Auflösung, mit der wir spielen, den Detaillierungsgrad in der Welt und den Betrachtungsabstand. Derzeit benötigt eine Grafikkarte mindestens 4 GB VRAM, um mit Spielen der neuen Generation mit Full HD und höheren Auflösungen arbeiten zu können.

Die Speicherbusbreite gibt die Anzahl der Bits an, die in einem Wort oder einer Anweisung übertragen werden können. Diese sind mit Längen zwischen 192 und 384 Bit viel länger als die von CPUs verwendeten. Erinnern wir uns an das Konzept der Parallelität bei der Verarbeitung.

Die Speicherbandbreite ist die Informationsmenge, die pro Zeiteinheit übertragen werden kann und in GB / s gemessen wird. Je größer die Busbreite und je größer die Speicherfrequenz ist, desto mehr Bandbreite haben wir, denn desto mehr Informationen können durch die Busbreite übertragen werden. Es ist wie im Internet.

API-Kompatibilität

Eine API besteht im Wesentlichen aus einer Reihe von Bibliotheken, die zum Entwickeln und Arbeiten mit verschiedenen Anwendungen verwendet werden. Dies bedeutet Anwendungsprogrammierung und ist das Mittel, mit dem verschiedene Anwendungen miteinander kommunizieren.

Wenn wir in die Multimedia-Welt wechseln, haben wir auch APIs, die den Betrieb und die Erstellung von Spielen und Videos ermöglichen. Das bekannteste von allen wird DirectX sein, das seit 2014 in der 12. Version ist und in den neuesten Updates Ray Tracing, programmierbare MSAA- und Virtual-Reality-Funktionen implementiert hat. Die Open Source-Version ist OpenGL, Version 4.5, die auch von vielen Spielen verwendet wird. Schließlich haben wir Vulkan, eine API, die speziell für AMD entwickelt wurde (ihr Quellcode stammte von AMD und wurde an Khronos übertragen).

Übertaktungsfähigkeit

Vorher haben wir über die Turbofrequenz der GPUs gesprochen, aber es ist auch möglich, sie durch Übertakten über ihre Grenzen hinaus zu erhöhen. Diese Praxis versucht im Grunde, mehr FPS in Spielen zu finden, mehr Flüssigkeit, um unsere Reaktion zu verbessern.

Die Übertaktungskapazität der CPUs liegt bei 100 oder 150 MHz, obwohl einige je nach Architektur und maximaler Frequenz mehr oder weniger unterstützen können.

Es ist aber auch möglich, die DDDR-Erinnerungen und vieles zu überlagern. Ein durchschnittlicher GDDR6-Speicher mit 7000 MHz unterstützt Uploads von bis zu 900 und 1000 MHz und erreicht so effektiv bis zu 16 Gbit / s. Tatsächlich ist es das Element, das die FPS-Rate des Spiels am meisten erhöht, mit sogar 15 FPS.

Einige der besten Übertaktungsprogramme sind Evga Precision X1, MSI AfterBurner und AMD WattMan für Radeons. Obwohl viele Hersteller ihre eigenen haben, wie AORUS, Colourful, Asus usw.

Die Testbenchmarks für Grafikkarten

Benchmarks sind Stress- und Leistungstests, die bestimmte Hardware-Ergänzungen unseres PCs durchlaufen , um ihre Leistung zu bewerten und mit anderen Produkten auf dem Markt zu vergleichen. Natürlich gibt es Benchmarks, um die Leistung von Grafikkarten und sogar des Grafik-CPU-Sets zu bewerten.

Diese Tests zeigen fast immer eine dimensionslose Punktzahl, dh sie können nur mit den von diesem Programm generierten Ergebnissen erworben werden. Auf der gegenüberliegenden Seite wären die FPS und zum Beispiel TFLOPS. Die am häufigsten verwendeten Programme für Grafikkarten-Benchmarks sind 3DMark mit einer Vielzahl unterschiedlicher Tests, PassMark, VRMark oder GeekBench. Sie alle haben ihre eigene Statistiktabelle, um unsere GPU mit der Konkurrenz zu kaufen.

Größe ist wichtig… und der Kühlkörper auch

Natürlich ist es wichtig, Freunde, also können wir vor dem Kauf einer Grafikkarte mindestens die Spezifikationen einhalten und sehen, was sie misst. Dann gehen wir zu unserem Chassis und messen, welchen Platz wir dafür haben.

Spezielle Grafikkarten verfügen über sehr leistungsstarke GPUs mit einer TDP von über 100 W. Dies bedeutet, dass sie ziemlich heiß werden, sogar noch heißer als Prozessoren. Aus diesem Grund haben alle große Kühlkörper, die fast die gesamte Elektronikplatine einnehmen.

Auf dem Markt gibt es grundsätzlich zwei Arten von Kühlkörpern.

• Gebläse: Bei diesem Kühlkörpertyp handelt es sich beispielsweise um einen Kühlkörper mit den Referenzmodellen AMD Radeon RX 5700 und 5700 XT oder dem vorherigen Nvidia GTX 1000. Ein einzelner Lüfter saugt vertikale Luft an und lässt sie durch den Lamellenkühlkörper strömen. Diese Kühlkörper sind sehr schlecht, da sie wenig Luft benötigen und die Durchgangsgeschwindigkeit durch den Kühlkörper gering ist. Axialer Durchfluss: Sie sind die Lüfter Ihres Lebens, die sich vertikal im Kühlkörper befinden und Luft in Richtung der Rippen drücken, die später von den Seiten austreten werden. Es wird in allen benutzerdefinierten Modellen verwendet, um die beste Leistung zu erzielen. Sogar Flüssigkeitskühlung: Einige Modelle der Spitzenklasse verfügen über Kühlkörper, in die ein Flüssigkeitskühlsystem eingebettet ist, beispielsweise der Asus Matrix RTX 2080 Ti.

Personalisierte Karten

Wir nennen die Grafikmodelle von generischen Hardwareherstellern wie Asus, MSI, Gigabyte usw. Diese kaufen die Grafikchips und -speicher direkt vom Haupthersteller AMD oder Nvidia und montieren sie dann zusammen mit einem ebenfalls von ihnen erstellten Kühlkörper auf einer von ihnen hergestellten Leiterplatte.

Das Gute an dieser Karte ist, dass sie ab Werk mit einer höheren Frequenz als die Referenzmodelle übertaktet werden, sodass sie etwas mehr Leistung bringen. Sein Kühlkörper ist auch besser und sein VRM, und sogar viele haben RGB. Das Schlimme ist, dass sie normalerweise teurer sind. Ein weiterer positiver Aspekt ist, dass sie viele Arten von Größen für ATX-, Micro-ATX- oder sogar ITX-Chassis mit sehr kleinen und kompakten Karten anbieten.

Wie ist die GPU oder Grafikkarte eines Gaming-Laptops

An diesem Punkt fragen wir uns sicherlich, ob ein Laptop auch eine dedizierte Grafikkarte haben kann, und die Wahrheit ist, dass dies der Fall ist. Tatsächlich analysieren wir im Professional Review eine große Anzahl von Gaming-Laptops mit einer dedizierten GPU.

In diesem Fall wird es nicht auf einer Erweiterungskarte installiert, aber der Chipsatz wird direkt auf die Hauptplatine des Laptops und sehr nahe an der CPU gelötet. Diese Konstruktionen werden normalerweise als Max-Q bezeichnet, da sie keinen Rippenkühlkörper haben und einen bestimmten Bereich in der Grundplatte für sie haben.

In diesem Bereich ist der unbestrittene König Nvidia mit seinen RTX und GTX Max-Q. Sie sind für Laptops optimierte Chips, die im Vergleich zu Desktop-Modellen 1/3 verbrauchen und nur 30% ihrer Leistung opfern. Dies wird erreicht, indem die Taktfrequenz verringert wird, manchmal indem einige Kerne entfernt und das GRAM verlangsamt werden.

Welche CPU montiere ich entsprechend meiner Grafikkarte?

Um zu spielen und alle Arten von Aufgaben auf unserem Computer zu erledigen, müssen wir immer ein Gleichgewicht in unseren Komponenten finden, um Engpässe zu vermeiden. Um dies auf die Welt des Spielens und unserer Grafikkarten zu reduzieren, müssen wir ein Gleichgewicht zwischen GPU und CPU erreichen, damit keiner von beiden zu kurz kommt und der andere zu viel missbraucht. Unser Geld steht auf dem Spiel und wir können keinen RTX 2080 kaufen und mit einem Core i3-9300F installieren.

Der Zentralprozessor spielt eine wichtige Rolle bei der Arbeit mit Grafiken, wie wir bereits in den vorherigen Abschnitten gesehen haben. Wir müssen also sicherstellen, dass es genügend Geschwindigkeit, Kerne und Verarbeitungsthreads hat, um mit der Physik und Bewegung des Spiels oder Videos zu arbeiten, und sie so schnell wie möglich an die Grafikkarte senden.

In jedem Fall haben wir immer die Möglichkeit, die Grafikeinstellungen des Spiels zu ändern, um die Auswirkungen einer CPU zu verringern, die für die Anforderungen zu langsam ist. Bei der GPU ist es einfach, die mangelnde Leistung zu kompensieren. Durch Verringern der Auflösung erzielen wir hervorragende Ergebnisse. Bei der CPU ist dies anders, da die Physik und die Bewegung trotz weniger Pixel nahezu gleich bleiben und eine Verringerung der Qualität dieser Optionen das korrekte Spielerlebnis erheblich beeinflussen kann. Hier sind einige Optionen, die die CPU und andere auf der GPU beeinflussen:

Sie beeinflussen die GPU	Sie beeinflussen die CPU
Im Allgemeinen Renderoptionen	Im Allgemeinen sind die physischen Optionen
Anti-Aliasing	Charakterbewegung
Ray Tracing	Auf dem Bildschirm angezeigte Elemente
Texturen	Partikel
Tessellation
Nachbearbeitet
Auflösung
Umweltverschluss

Wenn wir dies sehen, können wir eine mehr oder weniger allgemeine Bilanz ziehen und die Geräte nach dem Zweck klassifizieren, für den sie gebaut wurden. Dies erleichtert das Erreichen mehr oder weniger ausgewogener Spezifikationen.

Günstige Multimedia- und Büroausstattung

Wir beginnen mit den grundlegendsten oder zumindest den grundlegendsten, abgesehen von den Mini-PCs mit Celeron. Wenn wir nach etwas Billigem suchen, ist es angeblich das Beste, zu AMDs Athlon-Prozessoren oder Intels Pentium Gold zu gehen. In beiden Fällen verfügen wir über integrierte Grafiken auf gutem Niveau, wie die Radeon Vega im ersten Fall oder die UHD-Grafik im Fall von Intel, die hohe Auflösungen und eine anständige Leistung bei anspruchslosen Aufgaben unterstützen.

In diesem Bereich ist es völlig sinnlos, eine dedizierte Grafikkarte zu kaufen. Es handelt sich um CPUs mit zwei Kernen, die nicht ausreichen, um die Kosten einer Karte zu amortisieren. Darüber hinaus bieten die integrierten Grafiken eine ähnliche Leistung wie eine dedizierte GPU von 80 bis 100 Euro.

Allzweckausrüstung und Low-End-Spiele

Wir können ein Allzweckgerät als ein Gerät betrachten, das unter vielen verschiedenen Umständen gut reagiert. Zum Beispiel surfen, im Büro arbeiten, kleine Dinge im Design tun und sogar Videos auf Amateurebene bearbeiten und gelegentlich in Full HD spielen (wir können nicht hierher kommen und viel mehr verlangen).

In diesem Bereich wird der 4-Kern- und Hochfrequenz- Intel Core i3 hervorstechen, insbesondere der AMD Ryzen 3 3200G und 5 3400G mit integrierter Radeon RX Vega 11-Grafik und einem sehr angepassten Preis. Diese Ryzen sind in der Lage, ein Spiel der letzten Generation mit Würde in geringer Qualität und Full HD zu bewegen. Wenn wir etwas Besseres wollen, fahren wir mit dem nächsten fort.

Computer mit Grafikkarte für Spiele mit mittlerer und hoher Reichweite

Als Mittelklasse-Gaming könnten wir uns bereits einen Ryzen 5 2600 oder einen Core i5-9400F für weniger als 150 Euro leisten und eine dedizierte GPU wie die Nvidia 1650, 1660 und 1660 Ti oder die AMD Radeon RX 570, 580 oder 590 hinzufügen. Sie sind keine schlechten Optionen, wenn wir nicht mehr als 250 Euro für eine Grafikkarte ausgeben möchten.

Aber wenn wir mehr wollen, müssen wir natürlich Opfer bringen, und genau das ist es, wenn wir ein optimales Spielerlebnis in Full HD oder 2K in hoher Qualität erzielen wollen. In diesem Fall sind die kommentierten Prozessoren immer noch eine großartige Option für 6-Core, aber wir könnten auf die Ryzen 5 3600 und 3600X und den Intel Core i5-9600K aufsteigen. Mit diesen lohnt es sich , auf Nvidias RTX 2060/2070 Super und AMDs RX 5700/5700 XT zu aktualisieren.

Begeistertes Spiel- und Designteam

Hier werden viele Rendering-Aufgaben und Spiele mit maximaler Filter ausgeführt, sodass wir eine CPU mit mindestens 8 Kernen und eine leistungsstarke Grafikkarte benötigen. Der AMD Ryzen 2700X oder 3700X ist eine großartige Option, oder der Intel Core i7 8700K oder 9700F. Zusammen mit ihnen verdienen wir eine Nvidia RTX 2070 Super oder eine AMD Radeon RX 5700 XT.

Und wenn wir unsere Freunde beneiden wollen, nehmen wir eine RTX 2080 Super, warten wir ein bisschen auf die Radeon 5800 und holen wir uns eine AMD Ryzen 3900X oder eine Intel Core i9-9900K. Threadripper sind derzeit keine praktikable Option, obwohl Intel X und XE der LGA 2066-Plattform und ihre hohen Kosten.

Fazit zur Grafikkarte und unseren empfohlenen Modellen

Bisher kommt dieser Beitrag, in dem wir den aktuellen Status von Grafikkarten sowie einen Teil ihrer Geschichte von Anfang an ausführlich erläutern. Es ist eines der beliebtesten Produkte in der Computerwelt, da ein Gaming-PC mit Sicherheit viel mehr als eine Konsole leistet.

Echte Gamer nutzen Computer zum Spielen, insbesondere im E-Sport oder bei Wettkampfspielen weltweit. Versuchen Sie immer, die maximal mögliche Leistung zu erzielen, die FPS zu erhöhen, die Reaktionszeiten zu verkürzen und Komponenten für Spiele zu verwenden. Aber ohne Grafikkarten wäre nichts möglich.

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