Was ist eine GPU?

Als GPU (englisch für graphics processing unit – dt. „Grafikprozessor“) wird ein spezieller Prozessor bezeichnet, der für die Berechnung von Bilddaten und Grafiken spezialisiert und optimiert ist. Die GPU übernimmt sowohl die Berechnung aller Bilddaten, als auch deren Umwandlung in ausgabefähige Signale. Dadurch wird der eigentliche Hauptprozessor entlastet und kann andere Aufgaben leistungsfähiger bewältigen.  Sie kommt in PCs, Servern, in modernen Smartphones, Spielekonsolen und Tablets vor – also überall dort, wo digitale Bilder berechnet werden müssen.

Die bekanntesten und am weitesten verbreiteten GPU Hersteller sind Intel, AMD und Nvidia.

Wo befindet sich die GPU?

Vor allem im PC Bereich wird der Begriff GPU häufig mit dem Begriff Grafikkarte gleichgesetzt was allerdings rein technisch gesehen falsch ist. Es stimmt, dass die bekannteste Variante der GPU die sogenannte Grafikkarte, also eine Erweiterungs- bzw. Steckkarte für PCs und Server, ist. Auf dieser Karte können ein oder mittlerweile sogar mehrere GPUs untergebracht sein, welche die immer aufwendigeren Grafikberechnungen übernehmen. Dafür steht den Grafikkarten auch eigener Speicher, der sogenannte VRAM, der ebenfalls direkt auf der Karte verbaut ist, zur Verfügung. Das macht die Grafikkarten zur leistungsstärksten Variante, wenn es um Grafikberechnung geht.

Die GPU kann sich aber auch direkt auf der Hauptplatine eines Gerätes (z.B. dem Motherboard eines PCs) befinden – in diesem Fall spricht man von sogenannter Onboard-Grafik bzw. einem integrierten Grafikprozessor. Diese Variante der GPU bietet zwar grundsätzlich die gleiche Funktionalität wie eine Erweiterungskarte, ist aber weniger leistungsfähig als eine dedizierte Grafikkarte. Zum einen deshalb, weil sie sich Teile des Arbeitsspeichers mit dem restlichen System teilen muss (sog. Shared Memory) der dann wiederrum dem restlichen System fehlt. Und zum anderen, weil ein Teil der Bandbreite des Speicherbus durch die Onboard-Grafik permanent belegt wird.

Moderne Prozessoren mit mehreren Kernen können mittlerweile CPUs und GPU miteinander vereinen. Der Prozessorhersteller Intel nutzt beispielsweise in seinen Core I3, I5 und I7 Prozessoren seit 2012 eine integrierte Grafikeinheit. Beim Hersteller AMD wird ein Prozessor, der CPU und GPU ineinander vereint als APU (advanced processing unit) bezeichnet und kommt beispielsweise in modernen Spielekonsolen wie der XBOX One und der Playstation  zum Einsatz.

Unterschiede zwischen integrierten und dedizierten GPUs

Der wesentliche Vorteil einer oder mehrerer GPUs auf einer speziell dafür vorgesehenen, dedizierten Grafikkarte liegt in der Leistung. Durch den eigenen Grafikspeicher und dessen direkte Anbindung sind GPUs auf Grafikkarten vor allem bei der Berechnung von 3D Bildinhalten um ein vielfaches leistungsfähiger als Onboard- oder integrierte Lösungen. Zudem sind sie austausch- und aufrüstbar, was vor allem im Bereich der Desktop Spiele PCs wichtig ist.

Der Vorteil von Onboard-Grafikprozessoren oder integrierten GPUs liegt zum einen im Preis – durch den fehlenden Speicher und die fehlende Platine sind diese Varianten billiger. Zum anderen sind sie wesentlich platzsparender, erzeugen aufgrund der geringeren Leistung weniger Hitze und verbrauchen weniger Energie. Sie eignen sich daher für mobile Geräte wie Laptops, Tablets und Smartphones, bei denen es weniger auf die Grafikleistung ankommt.