Taktung, Speicherbandbreite & Stream-Prozessoren

Wie die CPU und das RAM des Computers, so arbeiten auch der Grafikprozessor und der Grafikspeicher mit einem Takt. Der Grafikprozessor aktueller Grafikkarten arbeitet mit Taktraten zwischen 750 und 1000 MHz, der Grafikspeicher mit bis zu 5500 MHz. Diese Taktraten allein sind aber kein Indikator für die absolute Rechenleistung der Grafikkarte. Selbst teure und rechenstarke Grafikkarten haben unter Umständen einen geringeren Grafikprozessortakt als günstige und weniger leistungsfähige Grafikkarten.

Ebenso wichtig ist die Anzahl der Stream-Prozessoren und wie viele Daten in einem Schritt zwischen dem Grafikprozessor und dem Grafikspeicher ausgetauscht werden können.

Die Breite der Speicherschnittstelle zwischen Grafikprozessor und Grafikspeicher wird in Bit angegeben. Je breiter diese Schnittstelle ist, desto mehr Bit lassen sich parallel übertragen. Günstige Grafikkarten haben eine nur 128 Bit breite Schnittstelle. Bei teureren Karten ist die Schnittstelle 256 Bit breit, bei den Topmodellen sogar bis zu 384 Bit. Die Topmodelle können also zweimal mehr Daten zwischen Grafikprozessor und Grafikspeicher parallel übertragen als die günstigen Karten.

Die Speicherbandbreite errechnet sich, indem man den Grafikspeichertakt mit der Breite der Speicherschnittstelle multipliziert. Geteilt durch 8 erhält man dann die Datenrate in MByte/s. Eine Grafikkarte, deren Speicherschnittstelle 128 Bit breit ist und deren Speicher mit 4800 MHz getaktet ist, erreicht eine Speicherbandbreite von 76.800 MByte/s. Eine Grafikkarte mit einer 384 Bit breiten Speicherschnittstelle und einem Speichertakt von 4400 MHz kommt hingegen auf eine Speicherbandbreite von 211.200 MByte/s. Trotz des geringeren Takts kann die Karte mit der 384 Bit breiten Speicherschnittstelle die 2,75-fache Datenmenge transportieren.

Ein weiteres wichtiges Merkmal ist, wie viele Stream-Prozessoren im Grafikprozessor integriert sind. Jeder Stream-Prozessor ist eine eigene kleine Recheneinheit, die den Grafikprozessor unterstützt. Je mehr Stream-Prozessoren, desto mehr Rechenschritte lassen sich parallel durchführen. Etwa 640 Stream-Prozessoren sind im Grafikprozessor einer Office-Grafikkarte enthalten. 1024 sind es bereits bei teureren Grafikkarten bis rund 200 Euro. Ab 200 Euro enthält der Grafikprozessor oft bereits 2048 Stream-Prozessoren.

Erst anhand der drei Kenngrößen Takt, Breite der Speicheranbindung und Anzahl der Stream-Prozessoren lässt sich die Leistungsfähigkeit einer Grafikkarte einschätzen.

Eine Komponente, die früher bei Grafikkarten unerlässlich war, verliert mehr und mehr an Bedeutung – der RAMDAC. RAMDAC steht für Random Access Memory Digital/Analog Converter. Klingt kompliziert, die Aufgabe dieses Chips ist aber ziemlich einfach. Er wandelt das im Grafikspeicher abgelegte digitale Bild in ein analoges Bildsignal um. Je ein Digital-Analog-Wandler für die drei Farben Rot, Grün und Blau rechnet den digitalen Wert in einen analogen Spannungswert um. Bei dieser Umwandlung kommt es immer zu einem Qualitätsverlust.

Immer seltener werden die Bildsignale aber analog zum Monitor übertragen, weshalb der RAMDAC nicht mehr oft benötigt wird.