GPU

Steht für „Graphics Processing Unit“. Eine GPU ist ein Prozessor, der für Grafikoperationen entwickelt wurde. Dazu gehören sowohl 2D- als auch 3D-Berechnungen, wobei GPUs besonders gut für das Rendern von 3D-Grafiken geeignet sind.

Geschichte

Frühe PCs enthielten keine GPUs. Daher musste die CPU alle üblichen Berechnungen und Grafikoperationen übernehmen. Als die Anforderungen an Software stiegen und Grafiken immer wichtiger wurden (insbesondere in Videospielen), entstand der Bedarf an einem separaten Prozessor zum Rendern von Grafiken. Am 31. August 1999 stellte NVIDIA die erste kommerziell erhältliche GPU für einen Desktopcomputer vor, die GeForce 256. Sie konnte 10 Millionen Polygone pro Sekunde verarbeiten und dadurch einen erheblichen Teil der Grafikverarbeitung von der CPU übernehmen.

Der Erfolg der ersten Grafikprozessoreinheit führte dazu, dass sowohl Hardware- als auch Softwareentwickler schnell GPU-Unterstützung übernahmen. Motherboards wurden mit schnelleren PCI-Steckplätzen ausgestattet, und AGP-Steckplätze, die ausschließlich für Grafikkarten entwickelt wurden, wurden ebenfalls zu einer gängigen Option. Software-APIs wie OpenGL und Direct3D wurden entwickelt, um Programmierern die Nutzung von GPUs in ihren Programmen zu erleichtern. Heute ist dedizierte Grafikverarbeitung Standard – nicht nur in Desktop-PCs, sondern auch in Laptops, Smartphones und Videospielkonsolen.

Funktion

Der Hauptzweck einer GPU besteht darin, 3D-Grafiken zu rendern, die aus Polygonen bestehen. Da die meisten Polygontransformationen Dezimalzahlen verwenden, sind GPUs dafür ausgelegt, Gleitkommaoperationen auszuführen im Gegensatz zu (Ganzzahlberechnungen). Dieses spezialisierte Design ermöglicht es GPUs, Grafiken effizienter zu rendern als selbst die schnellsten CPUs. Die Auslagerung der Grafikverarbeitung an leistungsstarke GPUs macht modernes Gaming möglich.

Obwohl GPUs besonders gut zum Rendern von Grafiken geeignet sind, kann die Rechenleistung einer GPU auch für andere Zwecke eingesetzt werden. Viele Betriebssysteme und Software-Programme unterstützen inzwischen GPGPU, also allgemeine Berechnungen auf Grafikprozessoren. Technologien wie OpenCL und CUDA ermöglichen es Entwicklern, die GPU bei Berechnungen außerhalb der Grafikverarbeitung zur Unterstützung der CPU einzusetzen. Dadurch kann die Gesamtleistung eines Computers oder eines anderen elektronischen Geräts verbessert werden.