Grafikkarten

Die Grafikkarte dient zur visuellen Ausgabe von Daten. Seit dem die ersten Computer entwickelt wurden, hat sich die Grafikkarte zu einer Komponente entwickelt, die maßgeblich die Systemleistung und Eigenschaften eines Computers bestimmt, wobei der Hersteller des Grafikchips meist bedeutender ist, als der der Platine selbst.

Grafikstandards

MDA - Monochrome Display Adapter

Die ertse Grafikkarte, aus den 80er Jahren, war eigentlich keine Grafikkarte, denn sie konnte die einzelnen Pixeln nicht ansteuern.Es gab nur eine Auflösung von 720 x 350 Pixel bei der 80 Spalten und 25 Zeilen dargestellt werden konnten und das nur in zwei Frarben.

CGA - Color Graphics Adapter

Das war der erste Farbgrafikstandart. Es war möglich vier Farben in einer Auflösung von 320 x 200 Pixel darzustellen. Im reinen Textmodus aber in nur 640 x 200 ! Es handelte sich um einen technischen Rückschritt.

EGA - Enhanced Graphics Adapter

Die EGA-Grafikkarte war die erste Grafikkarte , die Auflösung und Farben in akzeptabler Weise ermöglichte. Bei einer Grafikauflösung von 640 x 350 Pixel waren 16 Farben nutzbar. Im PC-Bereich spielte die EGA-Grafikkarte aber fast keine Rolle. Sie wurde schnell durch den VGA-Standart ersetzt.

VGA - Video Graphics Array

Das Bios-Menü wird heutzutage noch immer im VGA-Modus angezeigt. Die Standart-VGA-Karten unterstützen eine Auflösung von 640 x 480 Pixel mit 16 Farben, aber auch 256 und mehr Farben sind möglich.

SVGA - Super-VGA

Weiterentwicklung des VGA-Standarts ermöglicht eine Auflösung von 800 x 600 bei 256 Farben und 16-Bit und 24-Bit. SVGA ist heute Standart.

Die heutigen Grafikkarten sind nicht mehr an eine Auflösung gebunden. Die Größe der Auflösung und die Anzahl der Farben sind nur noch 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. Heute werden durchgängig 3D-Grafikkarten eingesetzt. Die Räumliche Darstellung von Gegenständen mit Schatten und bewegten Szenen ist das Anwendungsgebiet einer 3D-Grafikkarte neben dem normalen Bildaufbau.

Prinzip-Aufbau einer Grafikkarte

Die Komplexität einer Grafikkarte ist nicht weit von der eines Mainboards mit Zubehör entfernt.
Wichtiger Bestandteil einer Grafikkarte ist der RAM-DAC. Er wandelt 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.
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. Aufgrund der hohen Rechenleistung heute wird der Chip durch einen Kühlkörper oder einen Lüfter gekühlt.
Für die enormen Datenmengen, die diese 3D-Chips verarbeiten müssen, steht mittlerweile ein Bildspeicher zwischen 64 und 256 MByte zur Verfügung.

2D-Grafik

Bei der konventionellen 2D-Grafik wird das Bild komplett vom Prozessor berechnet, und als Bitmap an die Grafikkarte übermittelt. Je höher die Auflösung, um so mehr Daten müssen während eines Bildaufbaus in den Videospeicher gepumpt werden. Sofern man auch bei hohen Auflösungen noch akzeptable Bildwiederholfrequenzen erreichen will, benötigt man einen schnellen Bus und einen schnellen Speicher.

3D-Grafik

Erst bei der 3D-Grafik-Darstellung wird richtig Leistung von der Grafikkarte verlangt. Um den Hauptprozessor zu entlasten, wird hier nicht mehr das fertige Bild in den Frame- Buffer übertragen, sondern es werden der Grafikkarte Informationen über die Form jedes einzelnen Objektes in Form eines 3D-Gerüstes bestehend aus 3D-Polygonen sowie über die Eigenschaften deren Oberfläche (Textur) übertragen. Der Grafikprozessor legt die Textur über das Objekt (texture-mapping), und berechnet anhand der gegebenen Daten über Lichteinfall, Transparenz, Spiegelung, Schatten..., je nach Fähigkeit der Grafikkarte, und rendert das Bild. Dies passiert sehr oft in einer Sekunde. Eine FPS-Anzeige (Frames pro Sekunde) gibt Aufschluss darüber wie oft es passiert.

3D-Pixel vereinnahmen deutlich mehr Platz im Videospeicher als 2D, da zusätzlich zu den Angaben über X-Y Lage und Farbe des Bildpunktes auch die Lage auf der imaginären 3. Raumachse, der Z- Achse, im Z- Buffer gespeichert werden müssen. Auch die Texturen, die im Texture-Buffer auf der Grafikkarte gespeichert werden sollten, benötigen meist mehr Platz.

Bussysteme und Steckplätze für Grafikkarten

ISA

PCI

AGP

PCI-Express

Die Leistung der Grafikkarte kann jedoch nur genutzt werden, wenn die Hardware von der Software angesprochen wird. Damit nicht für jede neue Grafikkarte ein Programm umgeschrieben werden muß, wurden verschiedene Schnittstellen entwickelt. Die Grafikkarte muß also ein bestimmtes Format verstehen können, um die Befehle der Software interpretieren zu können. Unterstützt die Hardware die verwendete Software nicht, ist sie nicht lauffähig oder muß vom Hauptprozessor zeitraubend übersetzt werden.

Beispiele für 3D-Formate:

Microsoft Direct3D (Teil von DirectX)

OpenGL

Glide (für Voodoo-Karten)

Heidi (nur bei 3DS Max)

Die 2 größten Chiphersteller

NVIDIA
ATI

Links

http://s2.bgweiz.at/daniel.pinkas/Web/Referat_Grafik/inhalt_grafikarten.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Graphics_card

  Daniel Pinkas vor 7349 Tagen