Grafikprozessor (GPU)

Was ist eine Grafikprozessoreinheit (GPU)?

Eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) ist ein Chip oder eine elektronische Schaltung, die Grafiken zur Anzeige auf einem elektronischen Gerät wiedergeben kann. Die GPU wurde 1999 auf dem breiteren Markt eingeführt und ist vor allem für ihre Verwendung bei der Bereitstellung der glatten Grafik bekannt, die Verbraucher von modernen Videos und Spielen erwarten.

Wie eine Grafikprozessoreinheit (GPU) funktioniert

Die Grafiken in Videos und Spielen bestehen aus polygonalen Koordinaten, die in Bitmaps umgewandelt werden – ein Prozess, der als „Rendern“ bezeichnet wird – und dann in Signale, die auf einem Bildschirm angezeigt werden. Diese Konvertierung erfordert eine hohe Rechenleistung der Graphics Processing Unit (GPU), wodurch GPUs auch für maschinelles Lernen, künstliche Intelligenz und andere Aufgaben nützlich sind, die eine große Anzahl komplexer und anspruchsvoller Berechnungen erfordern.

Geschichte der Graphics Processing Unit (GPU)

1999 stellte Nvidia mit der Geforce 256 die erste weit verbreitete GPU vor. Nvidia definierte eine GPU als „Single-Chip-Prozessor mit integrierten Transformations, Beleuchtungs, Dreieck-Setup- / Clipping- und Rendering-Engines, der mindestens 10 Millionen Polygone pro Sekunde verarbeiten kann“. Die GeForce 256 verbesserte die Technologie anderer Prozessoren, indem sie die 3D-Spielleistung optimierte.

Während Nvidia im GPU-Markt immer noch die Oberhand hat, hat sich die Technologie stark verbessert. In den 2000er Jahren veröffentlichte Nvidia seine GeForce 8800 GTX mit einer Texturfüllrate von satten 36,8 Milliarden pro Sekunde.

Heute erfreuen sich GPUs einer Wiederbelebung der Popularität. Ihre Verwendung wurde dank des Aufkommens von künstlicher Intelligenz und Kryptowährungen auf neue Branchen ausgeweitet. GPUs haben auch eine Rolle bei der Schaffung eines breiteren Zugangs zu höherwertigen Virtual-Reality-Spielen gespielt.

GPUs vs. CPUs

Vor der Einführung von GPUs in den späten 1990er Jahren wurde das Grafik-Rendering von der Central Processing Unit (CPU) übernommen. In Verbindung mit einer CPU kann eine GPU die Computerleistung steigern, indem sie einige rechenintensive Funktionen wie das Rendern von der CPU übernimmt. Dies beschleunigt die Verarbeitungsgeschwindigkeit von Anwendungen, da die GPU viele Berechnungen gleichzeitig durchführen kann. Diese Verschiebung ermöglichte auch die Entwicklung fortschrittlicherer und ressourcenintensiverer Software.

Die Verarbeitung von Daten in einer GPU oder einer CPU wird von Kernen gehandhabt. Je mehr Kerne eine Verarbeitungseinheit hat, desto schneller (und möglicherweise effizienter) kann ein Computer Aufgaben erledigen. GPUs verwenden Tausende von Kernen, um Aufgaben parallel zu verarbeiten. Die parallele Struktur der GPU unterscheidet sich von der der CPU, die weniger Kerne verwendet, um Aufgaben sequentiell abzuarbeiten. Eine CPU kann Berechnungen schneller ausführen als eine GPU, was sie bei grundlegenden Aufgaben besser macht.

Besondere Überlegungen

Der Begriff „GPU“ wird oft synonym mit „Grafikkarte“ verwendet, obwohl die beiden unterschiedlich sind. Eine Grafikkarte ist eine Hardware, die eine oder mehrere GPUs, eine Tochterplatine und andere elektronische Komponenten enthält, die die Funktion der Grafikkarte ermöglichen.

Eine GPU kann jedoch in das Mainboard integriert sein oder sich im Daughterboard einer Grafikkarte befinden. Anfangs waren High-End-Computer die einzigen, die über Grafikkarten verfügten. Heutzutage verwenden die meisten Desktop-Computer in der Regel eine separate Grafikkarte mit einer GPU für eine höhere Leistung, anstatt sich auf eine in ein Motherboard integrierte GPU zu verlassen.

GPUs und Kryptowährungs-Mining

Während GPUs anfangs bei Videobearbeitungs- und Computerspiel-Enthusiasten beliebt waren, schuf das schnelle Wachstum von Kryptowährungen einen neuen Markt. Dies liegt daran, dass beim Kryptowährungs-Mining Tausende von Berechnungen erforderlich sind, um Transaktionen zu einer Blockchain hinzuzufügen, was mit Zugang zu einer GPU und einer kostengünstigen Stromversorgung rentabel sein könnte.

In den letzten Jahren haben zwei prominente Grafikkartenhersteller, Nvidia Corp. ( NVDA ) und Advanced Micro Devices Inc. ( AMD ) einen rasanten Umsatz- und Umsatzanstieg durch Kryptowährungs-Mining erlebt.

Dies hatte den Nebeneffekt, dass Kunden außerhalb des Bergbaus frustriert waren, die Preise stiegen und das Angebot versiegte. Infolgedessen begrenzten Einzelhändler gelegentlich die Anzahl der Grafikkarten, die eine Person kaufen konnte. Während Miner der populäreren Kryptowährungen wie Bitcoin auf die Verwendung spezialisierter und kostengünstigerer Chipsätze umgestiegen sind, die als anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) bezeichnet werden, werden Grafikprozessoren immer noch verwendet, um weniger bekannte Währungen zu minen.