Grafikkarte

Grafikkarte
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Saphir Radeon HD 5570, eine PCI Express -Grafikkarte mit VGA-, HDMI- und DVI -Anschlüssen und einem kleinen Kühlventilator.
Verbindet sich mit Hauptplatineüber eine von:

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A Grafikkarte (auch a genannt Grafikkarte, Anzeigekarte, Grafikadapter, GPU, VGA -Karte/VGA, Videoadapter, oder Displayadapter) ist ein Erweiterungskarte Dies erzeugt einen Feed von Ausgabebildern zu a Anzeigegerät (so wie ein Computerbildschirm). Häufig werden diese als diskrete oder dedizierte Grafikkarten beworben, wodurch die Unterscheidung zwischen diesen und betont wird integrierte Graphiken. Im Kern von beiden ist die Grafikkarte (GPU), der Hauptkomponente, die Berechnungen ausführt, aber nicht mit der Grafikkarte als Ganzes verwechselt werden sollte, obwohl "GPU" häufig als als verwendet wird metonymisch Kurzschrift, um sich auf Grafikkarten zu beziehen.

Die meisten Grafikkarten sind nicht auf einfache Anzeigeausgabe beschränkt. Ihr integrierter Grafikprozessor kann eine zusätzliche Verarbeitung durchführen und diese Aufgabe vom zentralen Prozessor des Computers entfernt.[1] Zum Beispiel, Nvidia und AMD (bisher Ati) Produzierte Karten, die die Grafikpipelines rendern OpenGL und DirectX Auf der Hardwareebene.[2] In den späteren 2010er Jahren gab es auch die Tendenz, die Computerfunktionen des Grafikprozessors zu verwenden Nicht-graphische Aufgaben zu lösen, was durch den Einsatz von durchgeführt werden kann OpenCL und CUDA. Grafikkarten werden ausgiebig für verwendet AI -Training, Kryptowährungsabbau und Molekulare Simulation.[2][3][4]

Normalerweise die Grafikkarte wird in Form einer gedruckten Leiterplatte (Expansionsplatine) hergestellt und in einen expansionsschlitz, universellen oder spezialisierten (AGP, PCI Express) eingeführt.[5] Einige wurden mit dedizierten Gehäusen hergestellt, die über a mit dem Computer verbunden sind Dockingstation oder ein Kabel. Diese sind als externe GPUs (EGPUs) bekannt.

Diskreter GPUs (dgpus) kommt normalerweise in Form von Grafikkarten, während Integrierter GPUs (Igpus) sind normalerweise in Form von Apus, ein AMD Marketingbegriff für "verschmelzen" a GPU und Zentralprozessor auf denselben Würfel. IGPUs sind normalerweise weniger leistungsfähig als DGPU Zentralprozessor, während DGPUs ihre eigenen haben VRAM (Video Random-Access-Speicher) und Kraft ziehen über Pcie Adapter. Diskrete GPUs werden normalerweise von Spielern, Inhaltserstellern, Kryptionsmitteln und Fachleuten verwendet, da sie viel leistungsfähiger sind als IGPU Strahlenverfolgung). Integrierte GPUs sind weniger leistungsfähig und für weniger anspruchsvolle Zwecke wie Büroverwendung, Streaming von Videoinhalten und leichter 3D -Rendering geeignet.

Geschichte

Standards wie zum Beispiel MDA, CGA, Hgc, Tandy, PGC, Ega, VGA, McGa, Schnelle Zeichnung, 8514 oder Xga wurden von 1982 bis 1990 eingeführt und von einer Vielzahl von unterstützt Hardwarehersteller.

In den späten 1980er Jahren wie von Radius angeboten diskrete 2d Schnelle Zeichnung Grafikbeschleunigerkarten für den Apfel Macintosh II.[6]

3DFX Interactive war eines der ersten Unternehmen, die eine GPU mit Verbrauchern mit 3D-Beschleunigung (mit der Voodoo-Reihe) entwickelten, und die erste, die einen grafischen Chipsatz entwickelt, der 3D gewidmet ist, jedoch ohne 2D-Unterstützung (für das daher das Vorhandensein einer 2D-Karte erforderlich war arbeiten). Jetzt ist die Mehrheit der modernen Grafikkarten mit beiden gebaut AMD-Sourced OR Nvidia-Sourced Graphics Chips.[7] Bis 2000, 3DFX Interactive war auch ein wichtiger und oft bahnbrechender Hersteller. Die meisten Grafikkarten bieten verschiedene Funktionen wie das beschleunigte Rendering von 3d Szenen und 2D -Grafik, MPEG-2/MPEG-4-Dekodierung, TV-Ausgabe oder die Möglichkeit, mehrere Monitore zu verbinden (Multi-Monitor). Grafikkarten verfügen außerdem über Soundkartenfunktionen, um Sound auszugeben - zusammen mit dem Video für verbundene Fernseher oder Monitore mit integrierten Lautsprechern.

Innerhalb der Branche werden Grafikkarten manchmal genannt Grafik-Add-in-Boards, abgekürzt wie AIBs,[7] mit dem Wort "Grafiken" normalerweise weggelassen.

Diskrete gegen integrierte Grafiken

Klassische Desktop -Computerarchitektur mit einer ausgeprägten Grafikkarte über PCI Express. Typische Bandbreiten für bestimmte Speichertechnologien, fehlt die Speicherlatenz. Nullkopie Zwischen GPU und CPU ist nicht möglichDa beide ihre ausgeprägten körperlichen Erinnerungen haben. Daten müssen von einem zum anderen kopiert werden, um sie zu teilen.
Integrierte Grafiken mit Partitionierte Hauptspeicher: Ein Teil des Systemspeichers wird der GPU ausschließlich der GPU zugeordnet. Es ist nicht möglich, dass Daten über den Systemspeicherbus von einer Partition zur anderen kopiert werden müssen.
Integrierte Grafiken mit Einheitlicher Hauptspeicher, gefunden werden AMD "Kaveri" oder Playstation 4 (HSA).

Als Alternative zur Verwendung einer Grafikkarte kann Video -Hardware in die integriert werden Hauptplatine, Zentralprozessor, oder ein System-on-Chip. Beide Ansätze können als integrierte Grafiken bezeichnet werden. Motherboard-basierte Implementierungen werden manchmal als "Onboard-Video" bezeichnet. Fast alle Desktop -Computer -Motherboards mit integrierten Grafiken ermöglichen die Deaktivierung des integrierten Grafikchips in BIOS, und haben a PCI oder PCI Express (PCI-E) Slot zum Hinzufügen einer Hochleistungsgrafikkarte anstelle der integrierten Grafiken. Die Fähigkeit, die integrierten Grafiken zu deaktivieren, ermöglicht manchmal auch die fortgesetzte Verwendung eines Motherboards, auf dem das On-Board-Video fehlgeschlagen ist. Manchmal können sowohl die integrierte Grafik als auch eine diskrete (manchmal genannte dedizierte) Grafikkarte gleichzeitig verwendet werden, um separate Anzeigen zu füttern. Die Hauptvorteile integrierter Grafiken sind Kosten, Kompaktheit, Einfachheit und geringem Energieverbrauch. Der Leistungsnachteil der integrierten Grafiken entsteht, da der Grafikprozessor Systemressourcen mit der CPU teilt. Eine diskrete Grafikkarte hat einen eigenen Zufallszugriffsspeicher (RAM) sein eigenes Kühlsystem und dedizierte Stromregulatoren, wobei alle Komponenten speziell für die Verarbeitung von Videobildern entwickelt wurden. Upgrade auf eine diskrete Grafikkarte Ablädungsarbeiten/Gedächtnisbusstation Aus der CPU und dem System -RAM wird die Grafikverarbeitung nicht nur schneller, sondern die Gesamtleistung des Computers wird sich erheblich verbessern. Dies ist häufig zum Abspielen von Videospielen, zum Arbeiten mit 3D -Animationen oder zum Bearbeiten von Videos erforderlich.

Sowohl AMD als auch Intel haben CPUs und Motherboard -Chipsätze eingeführt, die die Integration einer GPU in denselben Würfel wie die CPU unterstützen. AMD vermarktet CPUs mit integrierten Grafiken unter der Marke Beschleunigte Verarbeitungseinheit (APU), während Intel ähnliche Technologie unter der "vermarktet"Intel HD -Grafiken und Iris"Marken. Mit den Prozessoren der 8. Generation kündigte Intel die Intel UHD -Serie integrierter Grafiken an, um eine bessere Unterstützung von 4K -Displays zu erhalten.[8] Obwohl sie immer noch nicht der Leistung diskreter Lösungen entsprechen, bietet die HD-Grafikplattform von Intel die Leistung diskreter Mittelklasse-Grafik, und von beiden wurde die AMD-APU-Technologie übernommen Playstation 4 und Xbox eins Videospielkonsolen.[9][10][11]

Energienachfrage

Mit zunehmender Verarbeitungsleistung von Grafikkarten hat auch ihre Nachfrage nach elektrischer Leistung. Aktuelle Hochleistungsgrafikkarten verbrauchen in der Regel große Strommengen. Zum Beispiel beträgt die thermische Konstruktionskraft (TDP) für das GeForce Titan RTX 280 Watt.[12] Beim Testen beim Spielen lag die Geforce RTX 2080 TI -Gründerausgabe durchschnittlich 300 Watt Stromverbrauch.[13] Während CPU und Energieversorgung Die Hersteller haben sich kürzlich auf eine höhere Effizienz bewegt, die Stromanforderungen der GPUs sind weiter gestiegen, sodass Grafikkarten möglicherweise den größten Stromverbrauch eines einzelnen Teils in einem Computer aufweisen.[14][15] Obwohl die Stromversorgungen auch ihre Leistung erhöhen, ist der Engpass auf die zurückzuführen PCI-Express Verbindung, die auf die Lieferung von 75 Watt beschränkt ist.[16] Moderne Grafikkarten mit einem Stromverbrauch von über 75 Watt umfassen normalerweise eine Kombination aus Sechs-Pin-Sockeln (75 W) oder acht Pin (150 W) Sockets, die direkt mit der Stromversorgung verbunden sind. Die Bereitstellung einer angemessenen Kühlung wird in solchen Computern zur Herausforderung. Computer mit mehreren Grafikkarten erfordern möglicherweise Stromversorgungen über 750 Watt. Die Wärmeextraktion wird zu einer wichtigen Berücksichtigung von Computern mit zwei oder mehr High-End-Grafikkarten.

Ab Nvidia Geforce RTX 30 Serien, Ampere Architecture, ein benutzerdefiniertes Hof RTX 3090, wurde aufgezeichnet, um bis zu 630 Watt -Spitzenleistung zu erreichen. Ein Standard 3090 kann mit bis zu 450 Watt ihren Höhepunkt erreichen. Der RTX 3080 kann bis zu 350 Watt erreichen, während ein 3070 eine ähnliche, wenn auch nicht geringfügig niedrigere Spitzenleistung erreichen kann. Ampere -Karten sind die ersten Karten, die einen Pass durch kühleres Design bieten, um so viel Wärme wie möglich aufzulösen, insbesondere mit Stromverbrauch, der doppelt so hoch sein kann, dass es sich um die 20er -Karten, die Karten der 20er, die Karten von 20 Serien, Karten handelt.

Größe

Grafikkarten für Desktop-Computer sind in einem von zwei Größenprofilen erhältlich, sodass eine Grafikkarte auch kleinen PCs hinzugefügt werden kann. Einige Grafikkarten sind nicht von der üblichen Größe und werden daher als niedrig eingestuft.[17][18] Grafikkartenprofile basieren nur auf der Höhe. Karten mit niedrigem Profil sind weniger als die Höhe eines PCIe-Steckplatzes, einige können so niedrig sein wie "halber Höhe". Länge und Dicke können stark variieren, wobei High-End-Karten normalerweise zwei oder drei Expansionsstätten einnehmen, und mit Dual-GPU-Karten-wie die Nvidia Geforce GTX 690-im Allgemeinen mehr als 250 mm (10 Zoll).[19] Im Allgemeinen bevorzugen die meisten Benutzer eine niedrigere Profilkarte, wenn es beabsichtigt, mehrere Karten anzupassen oder Probleme mit anderen Motherboard -Komponenten wie den DIMM- oder PCIe -Slots zu begegnen. Dies kann mit einem größeren Fall befestigt werden, der in Größen wie einem mittleren und vollen Turm erhältlich ist. Volltürme können normalerweise größere Motherboards in Größen wie ATX und Micro ATX passen. Je größer der Fall ist, desto größer das Motherboard desto größer ist die Grafikkarte oder mehrere andere Komponenten, die den Fall im Immobilienstaat erwerben.

Multikard-Skalierung

Einige Grafikkarten können miteinander verknüpft werden, um die Skalierung der Grafikverarbeitung über mehrere Karten hinweg zu ermöglichen. Dies geschieht entweder mit dem PCIe -Bus auf dem Motherboard oder häufiger mit einer Datenbrücke. Im Allgemeinen müssen die Karten das gleiche Modell haben, das verknüpft werden muss, und die meisten niedrigen Power -Karten können auf diese Weise nicht verknüpft werden.[20] AMD und Nvidia haben beide proprietäre Skalierung Methoden, Crossfirex für AMD und Sli (Seit der Turing -Generation, ersetzt von Nvlink) für Nvidia. Karten aus verschiedenen Chipsatzherstellern oder Architekturen können nicht zusammen zur Skalierung von Multi-Cards verwendet werden. Wenn eine Grafikkarte unterschiedliche Speichergrößen hat, wird der niedrigste Wert verwendet, wobei die höheren Werte ignoriert werden. Derzeit kann die Skalierung auf Karten der Verbraucherqualität mit bis zu vier Karten durchgeführt werden.[21][22][23] Die Verwendung von vier Karten erfordert ein großes Motherboard mit einer ordnungsgemäßen Konfiguration. Die GTX 590-Grafikkarte von NVIDIA kann in dieser Vier-Karten-Konfiguration konfiguriert werden.[24] Wie oben erwähnt, möchten Benutzer für optimale Verwendung an derselben Leistungskarte festhalten. Motherboards wie Asus Maximus 3 Extreme und Gigabyte Ga Ex58 Extreme sind für die Arbeit mit dieser Konfiguration zertifiziert.[25] Eine zertifizierte große Stromversorgung ist erforderlich, um die Karten in SLI oder Crossfirex zu betreiben. Stromanforderungen müssen bekannt sein, bevor ein ordnungsgemäßes Angebot installiert ist. Für die vier Kartenkonfiguration ist eine 1000 -Watt -Versorgung erforderlich. ACBEL PC8055-000G und CORSAIR AX1200-Lieferungen sind Beispiele.[25] Bei jeder relativ leistungsstarken Grafikkarte kann das thermische Management nicht übersehen werden. Grafikkarten erfordern ein gut belüftetes Chassis und eine thermische Lösung. Die Luft- oder Wasserkühlung sind normalerweise erforderlich, obwohl GPUs mit geringer Leistung passive Kühlung verwenden können, größere Konfigurationen verwenden verwenden Wasserlösungen oder Eintauchenkühlung, um eine ordnungsgemäße Leistung ohne thermische Drossel zu erzielen.[26]

SLI und Crossfire sind immer ungewöhnlicher, da die meisten Spiele mehrere GPUs nicht vollständig nutzen, da sich die meisten Benutzer sie nicht leisten können.[27][28][29] Mehrere GPUs werden immer noch bei Supercomputern verwendet (wie in Gipfel) auf Workstations, um Video zu beschleunigen[30][31][32] und 3D -Rendering,[33][34][35][36][37] für VFX[38][39] und für Simulationen,[40] und in der KI, um das Training zu beschleunigen, wie es bei Nvidias Aufstellung von DGX -Workstations und -Server der Fall ist.

3D -Grafik -APIs

Ein Grafiktreiber unterstützt normalerweise eine oder mehrere Karten vomselben Anbieter und muss speziell für ein Betriebssystem geschrieben werden. Darüber hinaus kann das Betriebssystem oder ein zusätzliches Softwarepaket eine bestimmte Programmierung liefern Apis Für Anwendungen zur Durchführung von 3D -Rendering.

3D -API -Verfügbarkeit über Betriebssysteme rendern
OS Vulkan DirectX Gnmx Metall OpenGL OpenGL ES OpenCL
Fenster Ja Microsoft Nein Nein Ja Ja Ja
Mac OS Moltenvk Nein Nein Apfel Apfel Nein Apfel
Linux Ja Wein Nein Nein Ja Ja Ja
Android Ja Nein Nein Nein Nvidia Ja Ja
iOS und iPados Moltenvk Nein Nein Apfel Nein Apfel Apfel
Tizen In Entwicklung Nein Nein Nein Nein Ja -
Segelfisch os In Entwicklung Nein Nein Nein Nein Ja -
Xbox Nein Ja Nein Nein Nein Nein Nein
Orbis os (Playstation) Nein Nein Ja Nein Nein Nein Nein
Wii U Ja Nein Nein Nein Ja Ja Ja

Verwendungsspezifische GPU

Einige GPUs sind mit spezifischer Verwendung ausgelegt:

  1. Spiele
  2. Wolkenspiele
  3. Arbeitsplatz
  4. Cloud Workstation
  5. Künstliche Intelligenzwolke
  6. Automatisiertes/fahrerloses Auto

Industrie

Ab 2016 sind die Hauptlieferanten der GPUs (Grafikchips oder Chipsätze), die in Grafikkarten verwendet werden, AMD und NVIDIA. Im dritten Quartal 2013 hatte AMD einen Marktanteil von 35,5%, während NVIDIA einen Marktanteil von 64,5% hatte.[41] Laut Jon Peddie Research. In der Wirtschaft wird diese Branchenstruktur als a bezeichnet Duopol. AMD und NVIDIA erstellen und verkaufen auch Grafikkarten, die als Grafik-Add-in-Board (AIBS) in der Branche bezeichnet werden. (Sehen Vergleich von NVIDIA -Grafikverarbeitungseinheiten und Vergleich der AMD -Grafikverarbeitungseinheiten.) Neben der Vermarktung ihrer eigenen Grafikkarten verkaufen AMD und NVIDIA ihren GPUs an autorisierte AIB -Lieferanten, die AMD und NVIDIA als "Partner" bezeichnen.[7] Die Tatsache, dass Nvidia und AMD direkt mit ihren Kunden/Partnern konkurrieren, erschwert die Beziehungen in der Branche. AMD und Intel sind auch direkte Wettbewerber in der CPU-Branche, da AMD-basierte Grafikkarten in Computern mit Intel CPUs verwendet werden können. Intel integrierte Graphiken kann AMD schwächen, was einen erheblichen Teil seiner Einnahmen aus seinem abfindet Apus. Ab dem zweiten Quartal 2013 gab es 52 AIB -Lieferanten.[7] Diese AIB -Lieferanten können Grafikkarten unter ihren eigenen Marken vermarkten, Grafikkarten für Private -Label -Marken produzieren oder Grafikkarten für Computerhersteller produzieren. Einige AIB -Lieferanten wie MSI Erstellen Sie sowohl AMD-basierte als auch NVIDIA-basierte Grafikkarten. Andere, wie z. EvgaErstellen Sie nur Nvidia-basierte Grafikkarten Xfx, jetzt baut nur AMD-basierte Grafikkarten auf. Mehrere AIB -Lieferanten sind auch Motherboard -Lieferanten. Die meisten der größten AIB -Anbieter sind in Taiwan ansässig und enthalten sie Asus, MSI, GIGABYTE, und Palit. Palit besitzt auch Gewinner, der Grafikkarten mit Nvidia gpus ausschließlich verkauft. Zu den AIBs, die in Hong-Kong ansässig sind, gehören Saphir und ZotacLetzteres ist eine Tochtergesellschaft des PC -Partners. Sapphire und Zotac verkaufen auch Grafikkarten ausschließlich für AMD- und NVIDIA -GPUs.[42] Die Vereinigten Staaten sind auch die Heimat der Heimat Evga, und Xfx. Die XFX -Muttergesellschaft ist Pine Technology Holdings Limited in Hongkong. Ähnlich wie Zotac und Sapphire verkaufen EVGA und XFX Grafikkarten für NVIDIA bzw. AMD.

Markt

Die Grafikkartenlieferungen erreichten 1999 einen Höchststand von insgesamt 114 Millionen[41] und insgesamt 44 Millionen im Jahr 2015. Der Umsatz von Grafikkarten hat aufgrund der Verbesserung der integrierten Grafiktechnologien nach unten nach unten geführt. High-End-CPU-integrierte Grafiken können Leistungen mit niedrigen Grafikkarten wettbewerbsfähig machen. Gleichzeitig haben sich der Vertrieb von Grafikkarten innerhalb des High-End-Segments gewachsen, da die Hersteller ihren Fokus auf den Markt für Spiele und Enthusiasten verschoben haben.[42][43]

Jenseits der Gaming- und Multimedia -Segmente wurden Grafikkarten zunehmend verwendet Allzweck-Computing, wie zum Beispiel Große Daten wird bearbeitet.[44] Das Wachstum von Kryptowährung hat einen stark hohen Nachfrage auf High-End-Grafikkarten, insbesondere in großen Mengen, aufgrund ihrer Vorteile im Bergbau gestellt. Im Januar 2018 erlebten Mid-High-End-Grafikkarten einen erheblichen Preisangebot, wobei viele Einzelhändler aufgrund der erheblichen Nachfrage auf diesem Markt Aktienknappheit hatten.[45][43][46] Grafikkartenunternehmen veröffentlichte Mining-spezifische Karten, die für den Lauf entwickelt wurden 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Wocheund ohne Videoausgabeports.[4] Die Grafikkartenindustrie nahm einen Rückschlag aufgrund der 2020-21 Chip-Mangel.[47][48]

Teile

A Radeon HD 7970 mit dem Hauptwärmkühlkörper entfernt, wobei die Hauptkomponenten der Karte angezeigt werden. Das große, geneigte Silberobjekt ist der GPU -Würfel, der von Widderchips umgeben ist, die mit extrudierten Aluminiumheizungen bedeckt sind. Die Stromversorgungsschaltung befindet sich neben dem RAM in der Nähe der rechten Seite der Karte.

Eine moderne Grafikkarte besteht aus a gedruckte Leiterplatte auf denen die Komponenten montiert sind. Diese beinhalten:

Grafikkarte

Hauptartikel: Grafikkarte

A Grafikkarte (GPU), auch gelegentlich genannt visuelle Verarbeitungseinheit (VPU), ist spezialisiert elektronische Schaltung Entwickelt, um das Gedächtnis schnell zu manipulieren und zu verändern, um das Gebäude von Bildern in a zu beschleunigen Bildspeicher, Framebuffer für die Ausgabe zu einer Anzeige vorgesehen. Aufgrund des großen Grads an programmierbarer rechnerischer Komplexität für eine solche Aufgabe ist eine moderne Grafikkarte auch ein Computer für sich.

Eine Grafikkarte mit halber Höhe

Kühlkörper

A Kühlkörper ist auf den meisten modernen Grafikkarten montiert. Ein Kühlkörper verbreitet die von der Grafikverarbeitungseinheit erzeugte Wärme gleichmäßig im Kühlkörper und der Einheit selbst. Der Kühlkörper hat üblicherweise auch einen Lüftermontage, um den Kühlkörper und die Grafikverarbeitungseinheit zu kühlen. Nicht alle Karten haben Kühlkörper, beispielsweise sind einige Karten flüssiggekühlt und haben stattdessen einen Wasserblock. Darüber hinaus erzeugten Karten aus den 1980er und frühen 1990er Jahren nicht viel Wärme und benötigten keine Heizkörper. Die meisten modernen Grafikkarten benötigen eine ordnungsgemäße thermische Lösung. Dies kann die flüssige Lösung oder den Kühlkörper mit einem zusätzlichen angeschlossenen Wärmerohr sein, das normalerweise aus Kupfer besteht, um die beste thermische Übertragung zu erhalten. Der richtige Fall; Entweder mittelschwer oder vollwertig oder ein anderes Derivat muss für die thermische Verwaltung ordnungsgemäß konfiguriert werden. Dies kann ausreichend Platz mit einer ordnungsgemäßen Push-Pull- oder entgegengesetzten Konfiguration sowie Flüssigkeit mit einem Kühler entweder anstelle oder mit einem Lüfter-Setup sein.

Video -Bios

Das Video -Bios oder Firmware Enthält ein minimales Programm für die erste Einrichtung und Kontrolle der Grafikkarte. Es kann Informationen zu Speicherzeitpunkt, Betriebsgeschwindigkeiten und Spannungen des Grafikprozessors, RAM und anderen Details enthalten, die manchmal geändert werden können.

Das moderne Video -BIOS unterstützt nicht alle Funktionen der Grafikkarte und reicht nur aus, um die Karte zu identifizieren und zu initialisieren, um einen der wenigen Frame -Puffer- oder Textanzeigenmodi anzuzeigen. Es unterstützt YUV nicht mit RGB -Übersetzung, Videoskalierung, Pixelkopieren, Komposition oder einer Vielzahl anderer 2D- und 3D -Funktionen der Grafikkarte, auf die von anderen Software zugegriffen werden muss.

Videospeicher

Typ Speichertaktrate (Speichertaktrate (MHz)) Bandbreite (GB/s)
DDR 200-400 1.6-3.2
DDR2 400–1066.67 3.2-8.533
DDR3 800-2133.33 6.4-17.066
DDR4 1600-4866 12.8-25.6
GDDR4 3000–4000 160–256
GDDR5 1000–2000 288–336.5
GDDR5X 1000–1750 160–673
GDDR6 1365-1770 336-672
HBM 250–1000 512–1024

Die Speicherkapazität der meisten modernen Grafikkarten reicht von 2 abGb bis 24 GB.[49] Mit bis zu 32 GB nach den letzten 2010er Jahren werden die Anwendungen für die Verwendung von Grafiken jedoch weiterhin leistungsstärker und weit verbreitet. Da der Videospeicher von der GPU und der Anzeigeschaltung zugegriffen werden muss, verwendet er häufig spezielle Hochgeschwindigkeits- oder Multi-Port-Speicher, wie z. Vram, Wram, Sgramusw. um 2003 basierte der Videospeicher normalerweise auf DDR Technologie. Während und nach diesem Jahr zogen die Hersteller auf DDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5, GDDR5X, und GDDR6. Die effektive Speichertaktrate in modernen Karten liegt im Allgemeinen zwischen 2GHz bis 15 GHz.

Der Videospeicher kann verwendet werden, um andere Daten sowie das Bildschirmbild zu speichern, wie z. Z-Puffer, was die Tiefenkoordinaten in verwaltet 3D -Grafik, Texturen, Scheitelpunktpufferund kompilierte Shader -Programme.

Ramdac

Das RamdacDigital-Analog-Konverter, Konvertierer, oder zufälliger Zugang zu Analog-Konverter Digitale Signale zu Analoge Signale Für die Verwendung durch eine Computeranzeige, die analoge Eingänge verwendet wie z. Kathodenstrahlröhre (CRT) Anzeigen. Der RAMDAC ist eine Art RAM -Chip, der die Funktionsweise der Grafikkarte reguliert. Abhängig von der Anzahl der verwendeten Bits und der RAMDAC-Daten-Transfer-Rate kann der Konverter unterschiedliche Aktualisierungsraten für Computer-Display unterstützen. Mit CRT -Displays ist es am besten, über 75 zu arbeitenHz und niemals unter 60 Hz, um Flicker zu minimieren.[50] (Mit LCD -Displays ist Flicker kein Problem.) Aufgrund der wachsenden Beliebtheit von digitalen Computeranzeigen und der Integration des RAMDAC in den GPU -Würfel ist es größtenteils als diskrete Komponente verschwunden. Alle aktuellen LCD/Plasma -Monitore und -D -Fernsehgeräte und Projektoren mit nur digitalen Verbindungen, arbeiten in der digitalen Domäne und benötigen keinen RAMDAC für diese Verbindungen. Es gibt Anzeigen mit analogen Eingängen (VGA, Komponente, Scart, etc.) nur. Diese erfordern einen RAMDAC, aber sie wenden das analoge Signal in Digital zurück, bevor sie es anzeigen können, wobei der unvermeidbare Qualitätsverlust aus dieser Umwandlung von Digital zu Analog zu digital ist. Da VGA Standard zugunsten von Digital ausgelöst wird, verschwinden Ramdacs aus Grafikkarten.

A Radeon HD 5850 mit einem DisplayPort, einem HDMI und zwei DVI -Anschlüssen

Ausgangsschnittstellen

Video in Video Out (vivo) für S-Video (TV-Out), digitale visuelle Schnittstelle (DVI) für hochauflösendes Fernsehen (HDTV) und DE-15 für Video Graphics Array (VGA)

Die häufigsten Verbindungssysteme zwischen der Grafikkarte und der Computeranzeige sind:

Videografikarray (VGA) (DE-15)

Videografikarray (VGA) (DE-15)
Hauptartikel: Videografikarray

VGA auch als D-Sub bekannt, ist ein analog basierter Standard, der in den späten 1980er Jahren für CRT-Displays angewendet wird und auch genannt wird VGA -Anschluss. Einige Probleme dieses Standards sind elektrisches Geräusch, Bildverzerrung und Stichprobenfehler Bei der Bewertung von Pixeln.

Heute wird die VGA -Analogschnittstelle für High -Definition -Videos inklusive verwendet 1080p und höher. Während die VGA -Transmissionsbandbreite hoch genug ist, um eine noch höhere Auflösung zu unterstützen, kann sich die Bildqualität je nach Kabelqualität und Länge abbauen. Wie erkennbar dieser Qualitätsunterschied ist, hängt vom Sehvermögen des Einzelnen und der Anzeige ab; Bei der Verwendung einer DVI- oder HDMI -Verbindung, insbesondere bei größeren LCD/LED -Monitoren oder -fernsehern, ist die Qualitätsverschlechterung, falls vorhanden, prominent sichtbar. Die Blu-ray-Wiedergabe bei 1080p ist über die VGA-Analog-Schnittstelle möglich, wenn Bildbeschränkungs -Token (IKT) ist auf der Blu-ray-Disc nicht aktiviert.

Digitale visuelle Schnittstelle (DVI)

Digitale visuelle Schnittstelle (DVI-I)
Hauptartikel: Digitale visuelle Schnittstelle

Digitalbasiertes Standard für Displays wie Flat-Panel-Displays (Displays (LCDs, Plasmabildschirme, breit Hochdefinitionsfernseher Anzeigen) und Videoprojektoren. In einigen seltenen Fällen verwenden High-End-CRT-Monitore auch DVI. Es vermeidet Bildverzerrung und elektrisches Rauschen, das jedes Pixel vom Computer zu einem Display -Pixel entspricht, wobei er sein Einheimische Auflösung. Es ist erwähnenswert, dass die meisten Hersteller eine DVI- enthaltenI Stecker, das (über einfache Adapter) Standard -RGB -Signalausgabe für einen alten CRT- oder LCD -Monitor mit VGA -Eingang zulassen.

Video in Video Out (vivo) für S-Video, zusammengesetzte Video und Komponentenvideo

Hauptartikel: S-video, Zusammengesetzter Video, und Komponentenvideo

Eingeschlossen, um eine Verbindung mit zu ermöglichen Fernseher, DVD Spieler, Video -Rekorder und Videospielkonsolen. Sie kommen oft in zwei 10-polige Mini-Din-Stecker Variationen und das Vivo-Splitterkabel wird im Allgemeinen entweder mit 4 Anschlüssen (S-video in- und out + Composite-Video in und out) oder 6 Anschlüsse (S-Video in und out + Komponente P geliefert.B out + component pR Out + Komponente y out [auch zusammengesetzt] + Verbundwerk in).

Hochdefinitions-Multimedia-Schnittstelle (HDMI)

Hochdefinitions-Multimedia-Schnittstelle (HDMI)
Hauptartikel: HDMI

HDMI ist eine kompakte Audio-/Video -Schnittstelle zum Übertragen Unkomprimiertes Video Daten und komprimierte/unkomprimierte digitale Audio- Daten von einem HDMI-konformen Gerät ("das Quellgerät") zu einem kompatiblen digitaler Ton Gerät, Computerbildschirm, Beamer, oder digitaler Fernseher.[51] HDMI ist ein digitaler Ersatz für bestehende Analoges Video Standards. HDMI unterstützt den Kopienschutz durch HDCP.

DisplayPort

DisplayPort
Hauptartikel: DisplayPort

DisplayPort ist eine digitale Anzeigeschnittstelle, die von der entwickelt wurde Video Electronics Standards Association (Vesa). Die Schnittstelle wird hauptsächlich verwendet, um eine Videoquelle mit a zu verbinden Anzeigegerät so wie ein Computerbildschirmobwohl es auch zum Übertrag von Audio, USB und anderen Datenformen verwendet werden kann.[52] Die VESA -Spezifikation ist Gebührenfrei. Vesa hat es ersetzt, um es zu ersetzen VGA, DVI, und LVDs. Die Rückwärtskompatibilität zu VGA und DVI mithilfe von Adapter -Dongles ermöglicht es den Verbrauchern, angepasste Videoquellen mit DisplayPort zu verwenden, ohne vorhandene Anzeigegeräte zu ersetzen. Obwohl DisplayPort einen größeren Durchsatz der gleichen Funktionalität hat wie HDMIEs wird erwartet, dass es die Schnittstelle ergänzt und nicht ersetzt.[53][54]

USB-C

Hauptartikel: USB-C

Andere Arten von Verbindungssystemen

Zusammengesetzter Video Für Anzeigen auf analogen Systemen mit SD -Auflösungen (KUMPEL oder Ntsc)[55] das RCA -Anschluss Ausgang kann verwendet werden. Der Einzel -Pin -Anschluss trägt alle Auflösung, Helligkeit und Farbinformationen und ist damit die dedizierte Videoverbindung mit der niedrigsten Qualität.[56] Abhängig von der Karte die Secam Das Farbsystem kann unterstützt werden, zusammen mit nicht standardmäßigen Modi wie PAL-60 oder NTSC50.
Composite-video-cable.jpg
Komponentenvideo Es verwendet drei Kabel mit jeweils RCA -Anschluss (YcBCR für digitale Komponente, oder YpBPR für analoge Komponente); Es wird in älteren Projektoren, Videospielkonsolen und DVD-Spielern verwendet.[57] Es kann SDTV 480i/576i und EDTV tragen 480p/576p Resolutionen und HDTV -Resolutionen 720p und 1080i, jedoch nicht 1080p aufgrund von Branchenbedenken hinsichtlich des Kopierschutzes. Entgegen der landläufigen Meinung ist es HDMI gleich für die von ihm er sichtgestrichenen Vorsätze.[58] Für die beste Leistung von Blu-ray sind jedoch andere 1080p-Quellen wie PPV und 4K Ultra HD ein digitaler Anzeigeanschluss erforderlich.
Component video jack.jpg
DB13W3 Ein analoge Standard, das einmal verwendet wurde von Sun Microsystems, SGI und IBM.
DB13W3 Pinout.svg
DMS-59 Ein Stecker, der a liefert DVI oder VGA Ausgabe auf einem einzelnen Anschluss.
DMS-59.jpg

Motherboard -Schnittstellen

Hauptartikel: Bus (Computer) und Erweiterungskarte

Chronologisch waren Verbindungssysteme zwischen Grafikkarte und Motherboard hauptsächlich:

  • S-100 Bus: 1974 als Teil des Altair 8800 entwickelt, ist es der erste branchenabhängige Bus für die Mikrocomputerindustrie.
  • IST EIN: 1981 eingeführt von IBMEs wurde auf dem Markt in den 1980er Jahren dominant. Es ist ein 8- oder 16-Bit Bus fuhr mit 8 MHz.
  • Nubus: Benutzt in Macintosh II, es ist ein 32-Bit Bus mit einer durchschnittlichen Bandbreite von 10 bis 20 MB/s.
  • MCA: 1987 von IBM eingeführt, es ist ein 32-Bit-Bus mit 10 MHz.
  • Eisa: 1988 veröffentlicht, um mit dem MCA von IBM zu konkurrieren, war es mit dem früheren ISA -Bus kompatibel. Es ist ein 32-Bit-Bus mit 8,33 MHz.
  • VLB: Als Erweiterung von ISA ist es ein 32-Bit-Bus mit 33 MHz. Auch als vesa bezeichnet.
  • PCI: Ab 1993 ersetzte die Eisa-, ISA-, MCA- und Vesa -Busse. PCI ermöglichte eine dynamische Konnektivität zwischen Geräten und vermeiden die manuellen Anpassungen mit Springer. Es ist ein 32-Bit-Bus mit 33 MHz.
  • Upa: Eine Interconnect -Busarchitektur, die von vorgestellt wurde Sun Microsystems 1995. Es ist a 64-Bit Bus fuhr mit 67 oder 83 MHz.
  • USB: Obwohl meistens für verschiedene Geräte verwendet, wie z. sekundäre Speichergeräte | Peripheriegeräte und SpielzeugeEs gibt USB -Anzeigen und Anzeigeadapter. Es wurde zum ersten Mal 1996 verwendet
  • Agp: Erstmals 1997 verwendet, ist es ein dedizierter Bus von Graphics. Es ist ein 32-Bit-Bus mit 66 MHz.
  • PCI-X: Eine Erweiterung des PCI -Busses, das 1998 eingeführt wurde. Sie verbessert sich bei PCI, indem die Breite des Busses auf 64 Bit und die Taktfrequenz auf bis zu 133 MHz ausgedehnt wird.
  • PCI Express: Als PCIe abgekürzt, handelt es sich um eine Punkt-zu-Punkt-Schnittstelle, die 2004 veröffentlicht wurde. 2006 lieferte die doppelte Datenübertragungsrate von AGP. Es sollte nicht verwechselt werden mit PCI-X, eine verbesserte Version der ursprünglichen PCI -Spezifikation. Dies ist Standard für die meisten Grafikkarte.

Die folgende Tabelle ist ein Vergleich zwischen einer Auswahl der Merkmale einiger dieser Schnittstellen.

Siehe auch: Liste der Gerätebandbreiten § Computerbusse
Ati Grafiklösung Rev 3 von 1985/1986 unterstützend Herkules Grafik. Wie aus der aus ersichtlich ist PCB Das Layout wurde 1985 durchgeführt, während die Markierung am zentralen Chip CW16800-A "8639" sagt, dass Chip Woche 39, 1986 hergestellt wurde. Diese Karte verwendet die ISA 8-Bit-Schnittstelle (XT).
Bus Breite (Bits) Taktfrequenz (MHz)) Bandbreite (MB/s) Stil
Isa XT 8 4.77 8 Parallel
Isa at 16 8.33 16 Parallel
MCA 32 10 20 Parallel
Nubus 32 10 10–40 Parallel
Eisa 32 8.33 32 Parallel
Vesa 32 40 160 Parallel
PCI 32–64 33–100 132–800 Parallel
AGP 1x 32 66 264 Parallel
AGP 2x 32 66 528 Parallel
AGP 4x 32 66 1000 Parallel
AGP 8x 32 66 2000 Parallel
PCIE X1 1 2500 / 5000 250 / 500 Serie
PCIE X4 1 × 4 2500 / 5000 1000 / 2000 Serie
PCIE X8 1 × 8 2500 / 5000 2000 / 4000 Serie
PCIE X16 1 × 16 2500 / 5000 4000 / 8000 Serie
PCIe × 1 2.0[59] 1 500 / 1000 Serie
PCIE × 4 2.0 1 × 4 2000 / 4000 Serie
PCIE × 8 2.0 1 × 8 4000 / 8000 Serie
PCIE × 16 2.0 1 × 16 5000 / 10000 8000 / 16000 Serie
PCIE × 1 3.0 1 1000 / 2000 Serie
PCIE × 4 3.0 1 × 4 4000 / 8000 Serie
PCIE × 8 3.0 1 × 8 8000 / 16000 Serie
PCIE × 16 3.0 1 × 16 16000 / 32000 Serie
PCIe × 1 4,0 1 2000 / 4000 Serie
PCIE × 4 4.0 1 × 4 8000 / 16000 Serie
PCIE × 8 4.0 1 × 8 16000 / 32000 Serie
PCIE × 16 4.0 1 × 16 32000 / 64000 Serie
PCIE × 1 5.0 1 4000 / 8000 Serie
PCIE × 4 5.0 1 × 4 16000 / 32000 Serie
PCIE × 8 5.0 1 × 8 32000 / 64000 Serie
PCIE × 16 5.0 1 × 16 64000 / 128000 Serie

Siehe auch

Verweise

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Quellen

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Externe Links