Video-/Grafikkarte

Eine Videokarte ist mit der Hauptplatine eines Computersystems verbunden und erzeugt Ausgabebilder für die Anzeige. Videokarten werden auch als Grafikkarten bezeichnet. Videokarten umfassen eine grafische Verarbeitungseinheit, einen Speicher, einen Kühlmechanismus und Verbindungen zu einem Anzeigegerät.

Es gibt keinen Unterschied zwischen einer Video- und einer Grafikkarte; es gibt jedoch einen Unterschied zwischen einer Videokarte und einer integrierten Grafikkarte. Eine Video-/Grafikkarte wird über den PCIe-Erweiterungsbus zur Hauptplatine hinzugefügt, während integrierte Grafikkarten in die Hauptplatine integriert sind.

Die Bilder, die Sie auf Ihrem Monitor sehen, bestehen aus winzigen Punkten, die Pixel genannt werden. Bei den meisten gängigen Auflösungseinstellungen zeigt ein Bildschirm mehr als eine Million Pixel an, und der Computer muss entscheiden, wie er mit den Pixeln umgehen soll, um ein Bild zu erzeugen. Dazu braucht er einen Übersetzer, der die binären Daten von der CPU in ein sichtbares Bild umwandelt. Wenn ein Computer nicht über eine in die Hauptplatine integrierte Grafikfunktion verfügt, findet diese Übersetzung auf der Grafikkarte statt.

Die Aufgabe einer Grafikkarte ist komplex, aber ihre Prinzipien und Komponenten sind einfach zu verstehen. Die CPU, die mit Softwareanwendungen zusammenarbeitet, sendet Informationen über das Bild an die Grafikkarte. Die Grafikkarte entscheidet, wie die Pixel auf dem Bildschirm verwendet werden sollen, um das Bild zu erstellen. Anschließend sendet sie diese Informationen über ein Kabel an den Monitor.

Im Folgenden sind die wichtigsten Komponenten einer Grafikkarte aufgeführt.

1. GPU (Grafikverarbeitungseinheit)
2. Speicher VRAM
3. Interne Schnittstelle/Verbindung
4. Kühlkörper und Lüfter
5. Stromanschlüsse (6-polig)
6. DVI / HDMI / VGA-Anschlüsse

Der Grafikprozessor (GPU) ist das Herzstück der Grafikkarte. Sie ist die Hauptkomponente der Grafikkarte, in der die gesamte Grafikverarbeitung stattfindet. Im Gegensatz zu einer CPU, die nur 2 bis 16 Kerne hat, besteht ein GPU-Prozessor aus Hunderten oder Tausenden von kleinen Kernen oder Einheiten, die parallel laufen, um komplexe Grafikoperationen durchzuführen. Nvidia bezeichnet diese Kerne oder Prozessoren als Cuda-Kerne oder Shader und AMD / ATI nennt sie Stream-Prozessoren.

Der Speicher ist der Ort, an dem alle komplexen Texturen und andere Grafikinformationen gespeichert werden. Die GPU holt die Texturen aus dem Speicher, verarbeitet sie, sendet sie zurück an den RAM und sendet sie dann an den RAMDAC und dann an Ihren LCD-Bildschirm oder Monitor. RAMDAC ist ein Digital-Analog-Wandler mit wahlfreiem Zugriff, der das Bild in ein analoges Signal umwandelt und über ein Anzeigekabel an Ihren Monitor oder LCD-Bildschirm sendet. Grafikkarten verfügen über verschiedene Speichertypen, die von der in der Grafikkarte verwendeten GPU abhängen. Die gebräuchlichsten Speichertypen, die in Grafikkarten verwendet werden, sind GDDR3 und GDDR5 RAM, wobei G für Graphics und DDR für Double Data Rate steht. Der Arbeitsspeicher der Grafikkarte ist viel schneller als der Speicher in Ihrem Desktop oder Laptop.

Die interne Schnittstelle ist der Anschluss, über den die Grafikkarte mit dem Motherboard verbunden wird. Die Hauptplatine sollte auch über einen PCI Express x16-Steckplatz verfügen, da Sie die Karte sonst nicht verwenden können. Einige Hauptplatinen haben zwei PCI Express x16-Steckplätze nebeneinander, so dass Sie Grafikkarten im SLI- oder Crossfire-Modus verwenden können, um die Leistung zu steigern. SLI (Scalable Link Interface) ist ein von der Firma Nvidia entwickelter Markenbegriff für eine Multi-GPU-Technologie, mit der zwei oder mehr Grafikkarten miteinander verbunden werden können. Bei SLI handelt es sich um einen parallelen Verarbeitungsalgorithmus für Computergrafiken, der die Leistung der verfügbaren Rechenkapazität erhöhen soll.

Kühlkörper und Lüfter bilden den kühlenden Teil der Grafikkarte, der dazu dient, die Temperatur von GPU und RAM (bei einigen Karten) zu senken. Der Kühlkörper ist ein passives Kühlelement, das aus Kupfer oder Aluminium besteht und dessen Hauptzweck darin besteht, die Wärme von der GPU abzuleiten und an die Umgebung abzugeben. Der Lüfter ist ein aktives Kühlgerät, das Luft auf den Kühlkörper bläst, damit dieser schneller abkühlt und die Wärme schnell von den Komponenten ableiten kann. Einige Low-End-Grafikkarten sind nur mit einem Kühlkörper ausgestattet, aber alle Mittel- und Oberklasse-Grafikkarten verfügen über eine Kombination aus Kühlkörper und Lüfter für eine angemessene und effiziente Kühlung.

Die Stromanschlüsse sind nur bei Grafikkarten der mittleren bis oberen Leistungsklasse vorhanden, da diese Karten für ihren Betrieb zusätzliche Energie benötigen. Es handelt sich um 6-polige Stromanschlüsse, und bei High-Range-Karten können zwei dieser Anschlüsse vorhanden sein. Low- oder Budget-Grafikkarten verfügen nicht über diese 6-poligen Stromanschlüsse, da sie nicht so viel Strom für ihren Betrieb benötigen und nur über den PCI-Express-x16-Steckplatz des Motherboards Strom beziehen.

DVI / HDMI / VGA-Anschlüsse bilden die externe Schnittstelle der Grafikkarte. Sie werden verwendet, um den Monitor oder LCD-Bildschirm über ein entsprechendes Kabel mit der Grafikkarte zu verbinden. Low-End-Grafikkarten haben nur VGA- und DVI-Anschlüsse (Digital Video Interface), während die High-End-Grafikkarten sowohl DVI- als auch HDMI-Anschlüsse (High-Definition Multimedia Interface) haben. Sowohl DVI als auch HDMI sind digitale Schnittstellen, aber bei HDMI kann auch das Audiosignal oder der Ton übertragen werden.

Video-Ausgänge

Bei der Auswahl eines Monitors oder Projektors für die Verwendung mit einer bestimmten Videokarte oder einem integrierten Videoanschluss ist es hilfreich, die physischen und funktionellen Unterschiede zwischen den verschiedenen Videoanschlüssen zu kennen. Es gibt verschiedene Videoanschlüsse in PCs und Laptops, die gängigsten und am weitesten verbreiteten sind unten aufgeführt.

• VGA - Video-Grafik-Array
• DVI - Digitale visuelle Schnittstelle
• HDMI - Hochauflösende Multimedia-Schnittstelle
• Display-Anschluss

VGA

VGA ist ein alter, aber beliebter Videoausgang, ein analoger Anzeigestandard. Durch Variation der Rot-, Grün- oder Blauanteile pro Punkt (Pixel) auf dem Bildschirm können ein VGA-Anschluss und ein Monitor eine unbegrenzte Anzahl von Farben anzeigen. Praktische Farbgrenzen (wenn Sie mehr als 16 Millionen Farben als Grenze bezeichnen) basieren auf dem Speicher der Grafikkarte und der gewünschten Bildschirmauflösung.

Alle VGA-Karten, die für die Verwendung mit analogen Standardmonitoren hergestellt werden, verwenden eine 15-polige DB-15F-Buchse, die in den DB-15M-Anschluss des VGA-Kabels des Monitors eingesteckt wird. VGA ist nur für die Videoübertragung gedacht, Audio wird nicht unterstützt.

DVI

DVI (Digital Visual Interface) ist eine von der DDWG (Digital Display Working Group) entwickelte Schnittstelle für Videoanzeigen. Die digitale Schnittstelle wird verwendet, um eine Videoquelle, z. B. einen Video-Display-Controller, mit einem Anzeigegerät, z. B. einem Computermonitor, zu verbinden.

Die DVI-Anschlüsse gibt es in drei Ausführungen: DVI-A (analog), DVI-D (digital) und DVI-I (integriert). Basierend auf den Datenraten werden diese weiter unterteilt in Single-Link- und Dual-Link-Typen. Unabhängig davon, ob es sich um DVI-I, DVI-D oder DVI-A handelt, kann kein Standard-DVI-Kabel Audio übertragen. Single-Link-DVI verwendet einen einzelnen 165-MHz-Sender, der Auflösungen bis zu 1920 × 1200 bei 60 Hz unterstützt. Bei Dual Link DVI werden sechs Stifte in der Mitte des Steckers für einen zweiten Sender hinzugefügt, wodurch die Bandbreite erhöht wird und Auflösungen bis zu 2560 × 1600 bei 60 Hz unterstützt werden.

HDMI

Die HDMI-Spezifikation (High Definition Multimedia Interface) wurde im Jahr 2002 von sechs Unterhaltungselektronikriesen entwickelt: Hitachi, Panasonic, Philips, Silicon Image, Sony und Toshiba. Heute ist HDMI Licensing, LLC, eine hundertprozentige Tochtergesellschaft von Silicon Image, für die Spezifikation zuständig, aber etwa 80 Hersteller sind Mitglieder des HDMI-Forums. Ob Mitglied oder nicht, die Hersteller müssen für die Aufnahme von HDMI in ihre Produkte eine Lizenzgebühr zahlen. Diese Kosten geben sie natürlich an die Verbraucher weiter.

Der HDMI-Standard für Audio-/Videoschnittstellen ist überall zu finden: Fernsehgeräte, Set-Top-Boxen, Media-Streamer, Blu-ray-Player, A/V-Receiver, Spielkonsolen, Camcorder, Digitalkameras und sogar einige Smartphones. Die meisten Desktop- und Laptop-Computer verfügen über einen HDMI-Ausgang, und viele All-in-One-PCs haben einen Eingangsanschluss, über den eine Spielekonsole oder eine Set-Top-Box ihr internes Display nutzen kann.

DisplayPort

Die DisplayPort (DP)-Spezifikation wurde von der VESA (Video Electronics Standards Association) entwickelt, einem großen Konsortium von Herstellern, das von AMD bis zur ZIPS Corporation reicht und fast alle auch dem HDMI-Forum angehören. Sie haben den Namen VESA wahrscheinlich schon einmal im Zusammenhang mit Video gehört. Die meisten Fernsehgerätehersteller halten sich zum Beispiel an den Wandmontage-Standard der Organisation.

DisplayPort wurde 2006 als Teil der Bemühungen eingeführt, zwei ältere Standards zu ersetzen, die hauptsächlich für Computerbildschirme verwendet werden: VGA (Video Graphics Array, eine analoge Schnittstelle, die 1987 eingeführt wurde) und DVI (Digital Video Interface, eingeführt 1999).

HDMI vs. DP

Obwohl der Zweck von HDMI und DisplayPort zu etwa 90 % ähnlich ist, gibt es eine Reihe von Unterschieden. HDMI unterstützt einen Audio Return Channel (ARC), der es ermöglicht, den Ton vom Bildschirm an die Quelle zu senden - was bei der Verwendung eines Smart-TVs sehr praktisch sein kann.
Die Möglichkeit, mehrere Monitore über ein einziges Kabel anzusteuern, ist für viele Profis ein Muss. Diese Funktion ist in vielen Fällen ausschlaggebend für die Wahl von DisplayPort.

In Bezug auf die Bildqualität gibt es praktisch keinen Unterschied zwischen HDMI und DP. In den meisten Fällen ist HDMI in Ordnung, aber wenn Sie einen wirklich hochauflösenden Monitor verwenden, würde ich DisplayPort vorschlagen.

Auch wenn DisplayPort und HDMI weiterhin um die Vorherrschaft bei der Anzeige und Verteilung von Video- und Audiodaten kämpfen und sich mit ihren unterschiedlichen Funktionen gegenseitig bekriegen, sind die Gewinner letztendlich die Benutzer, die das wahre Potenzial von 4K/UHD-Systemen für Verbraucher und Unternehmen ausschöpfen können.