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{{Veraltet|seit=2009}}
[[Datei:Generic block diagram of a GPU.svg|mini|Schema mit Funktionseinheiten eines modernen Grafikprozessors. Für DIF siehe [[Video Display Controller]].]]
[[Datei:Geforce3gpu.jpg|mini|NV20-GPU einer [[Nvidia-GeForce-3-Serie|Nvidia GeForce 3]]]]

Ein '''Grafikprozessor''' ({{enS|graphics processing unit}}, kurz '''GPU'''; dieses teilweise [[Lehnübersetzung|lehnübersetzt]] '''Grafikeinheit'''<ref name="Einzelbeleg zur Grafik- und Video-Einheit" /> und seltener auch '''Video-Einheit'''<ref name="Einzelbeleg zur Grafik- und Video-Einheit" /> oder englisch ''{{lang|en|video processing unit}}'' sowie ''{{lang|en|visual processing unit}}'', kurz '''VPU''' genannt<ref>Der ehemalige Grafikchip-Hersteller ''[[3DLabs]]'' nutzte die Abkürzung ''VPU'', um auf die volle Programmierbarkeit von [[Fragmentshader|Fragment-]] und [[Vertex-Shader]]n seiner Produkte zu verweisen.</ref>) ist ein auf die Berechnung von [[Computergrafik|Grafiken]] spezialisierter und optimierter [[Prozessor]] für [[Computer]], [[Spielkonsole]]n und [[Smartphone]]s. Zusätzlich gibt er die berechneten [[Grafik]]en an ein Display oder mehrere aus. Früher hatten [[Grafikkarte]]n gar keine eigenen Rechenfähigkeiten und waren reine Ausgabekarten („Videoadapter“, anfangs sogar noch in Text- und Grafikadapter unterschieden;<ref>{{Literatur |Autor=Mike Meyers |Titel=CompTIA A+ All in One – Prüfungsvorbereitung und Hardware-Buch |Originaltitel=CompTIA A+ Certification All-in-One Exam Guide |Originalsprache=en-US |Übersetzer=Gerhard Franken, Knut Lorenzen |Auflage=5. |Verlag=mitp |Datum=2013 |Kapitel=Anzeige: Bildschirm und Grafikkarte |Seiten=905 |ISBN=978-3-8266-9427-1 |Online={{Google Buch |BuchID=WHIDVNc0ZuEC |Seite=905}} |Zitat=In den ersten Tagen des PC wurde eine neue Art Grafikkarte erfunden, die auch Grafiken darstellen konnte. Sie ähnelte dem reinen Textadapter. Der Textadapter war jedoch auf die 256 ASCII-Zeichen beschränkt, während die Programme beim Grafikadapter beliebige Pixel auf dem Bildschirm ein- und ausschalten konnten.}}</ref> siehe auch [[Videomodus]]). Ab Mitte der 1990er Jahre wurden zuerst 2D-Fähigkeiten und später rudimentäre 3D-Fähigkeiten integriert, der Grafikprozessor war festverdrahtet oder seine Programmierbarkeit war beschränkt auf seine [[Firmware]]. Seit Mitte der 2000er Jahre kann der [[Hauptprozessor]] (CPU) Programme auf die Grafikkarte oder auch in die Grafikeinheit laden, welche so in beschränktem Rahmen flexibel programmierbar ist.

Grafikprozessoren findet man auf dem ''{{lang|en|[[Die (Halbleitertechnik)|Die]]}}'' von Hauptprozessoren mit integrierter Grafikeinheit, oder auf der [[Hauptplatine]] als Teil des [[Chipsatz]]es (Onboard, als [[integrierter Grafikprozessor]]) – beides oft auch als „iGPU“ (für ''integrierte'' Grafikeinheit bzw. Grafikkarte) bezeichnet – wie auch auf [[Steckkarte|Erweiterungskarten]] oder direkt auf der Hauptplatine (meist verlötet, etwa bei [[Notebook]]s) – auch als „dedizierte“ Grafikeinheit/Grafikkarte, manchmal auch „dGPU“, bezeichnet. Auf einer [[Grafikkarte]] sind mehrere Grafikprozessoren (GPUs) möglich, bzw. bei Steckkarten in weiteren [[Steckplatz|Steckplätzen]] auch mehrere Grafikkarten pro Computer, was allerdings von Hard- und Software unterstützt sein muss ([[Multi-GPU]]). Nicht nur für Notebooks gibt es externe Erweiterungsboxen, in die eine Grafikkarte gesteckt werden kann – oft mit „eGPU“ (für „externe“ GPU) bezeichnet. In [[Dockingstation]]en kann eine eigene Grafikeinheit verbaut sein. Fast alle heute produzierten Grafikprozessoren für [[Personal Computer]] stammen von [[AMD]], [[Intel]] oder [[Nvidia]]. Die Integration auf Steckkarten liegt dagegen bis auf Sonder- und [[Referenzmodell]]e seit einiger Zeit bei anderen Herstellern.

== Komponenten ==
[[Datei:Radeon R300 block diagram.svg|mini|Ein Blockdiagramm des Radeon R300. Display interface (deu. Bildschirm-Schnittstelle) repräsentiert display controller + RAMDAC.]]

=== Display controller ===
{{Hauptartikel|Video Display Controller}}
Zur Anbindung eines Bildschirms an einen Computer – etwa über [[Monochrome Display Adapter|MDA]], [[Color Graphics Adapter|CGA]] etc. – benötigt man einen sogenannten Bildschirm-Adapter (analog Netzwerk-Adapter). Der Chip auf der (z. B.) [[Industry Standard Architecture|ISA]]-Karte ist ein vergleichsweise simpler [[Video Display Controller]]. Etwaige Berechnungen zur Bildsynthese erfolgen auf der CPU, der Display Controller verpackt diesen Datenstrom lediglich in ein entsprechendes Signal (CGA, EGA, …) für den Bildschirm. Die Karte enthält zusätzlich ein wenig Speicher, den sogenannten Bildschirmpuffer, engl. display buffer.

=== RAMDAC ===
{{Hauptartikel|RAMDAC}}
Der RAMDAC ist zuständig für die Umwandlung von digitalen Daten, welche im [[Grafikspeicher|Videospeicher]]/Bildschirmpuffer vorliegen, in ein analoges Bildsignal.

=== GCA ===
{{Belege fehlen|Weiteres siehe anhaftende Besprechungsseite, unter [[Diskussion:Grafikprozessor#GCA?]].}}

Das [[Englische Sprache|englisch]] sogenannte ''{{lang|en|Graphics and Compute Array}}'' (kurz ''{{lang|en|GCA}}'') oder auch die ''„3D-Engine“'' (aus dem englischen ''‚{{lang|en|3D engine}}‘'' [[Entlehnung|entlehnt]]) können auch für ''[[Grafik]]''-Berechnungen ausgelegt sein. Das ''Array'' besteht zudem aus den sogenannten ''[[Shader]]-Prozessoren'', beinhaltet aber auch den ''Geometry-Prozessor'' (siehe auch ''[[Geometry-Shader]]'').

=== Video-Kompression/-Dekompression ===
Zur Verringerung der Datenmenge eines Videos sind verschiedene [[Datenkompression|Kompressions]]-[[Algorithmus|Algorithmen]] entwickelt worden. Diese beschreiben umfangreiche Berechnungen, welche mit dem – bereits an sich umfangreichen – unkomprimierten Datenstrom durchgeführt werden müssen, um daraus den komprimierten zu erhalten. Zum Abspielen eines komprimierten Videos, sind entsprechende Berechnungen auf den komprimierten Datenstrom durchzuführen.

Diese Berechnungen können ganz oder anteilig auf der [[Grafikkarte]], dem Grafikprozessor oder auf einer anderen dafür entwickelten [[Anwendungsspezifische integrierte Schaltung|anwendungsspezifischen integrierten Schaltung]] durchgeführt werden.


== Geschichte ==


Vorläufer der Grafikprozessoren gab es seit etwa Anfang der 1980er Jahre. Damals dienten diese nur als Bindeglied zwischen der [[Prozessor|CPU]] und der Bildschirmausgabe und wurden daher Bildschirm-Adapter (analog Netzwerk-Adapter) [[Video Display Controller]] genannt. Weder hatten sie die Funktionalität, noch waren sie für eigenständige Berechnungen ausgelegt. Zunächst waren sie vor allem für eine selbständige Text- und Grafikausgabe zuständig und schonten damit den [[Systembus]]. Einige konnten später immerhin [[Sprite (Computergrafik)|Sprites]] selbständig darstellen.

Das änderte sich Mitte der 1980er Jahre mit Rechnern wie dem Commodore [[Amiga]] oder dem [[Atari ST]]. Diese verfügten bereits über [[Bit blit|Blitting-Funktionen]]. Im x86-PC-Bereich kamen Grafikprozessoren mit solchen Zusatzfunktionen mit der zunehmenden Verbreitung grafischer Oberflächen auf, insbesondere dem [[Betriebssystem]] [[Microsoft Windows|Windows]]. Bausteine wie der [[Tseng Labs|ET-4000/W32]] konnten einfache Befehle (z. B. „zeichne Viereck“) selbständig abarbeiten. Wegen des hauptsächlichen Einsatzes unter Windows wurden sie auch „Windows-Beschleuniger“ genannt.

Mitte der 1990er Jahre kamen die ersten [[3D-Beschleuniger]] auf den Markt. Diese Grafikprozessoren waren in der Lage, einige Effekte und dreiecksbasierte Algorithmen (wie beispielsweise [[Z-Buffer|Z-Puffern]], [[Texture Mapping]] und [[Antialiasing (Computergrafik)|Antialiasing]]) auszuführen. Besonders dem Bereich [[Computerspiel]]e verhalfen solche Steckkarten (wie die [[3dfx Voodoo Graphics]]) zu einem Entwicklungsschub. Zur damaligen Zeit waren solche Anwendungen vorrangig durch den Prozessor begrenzt.

Die Bezeichnung ''GPU'' wurde erstmals von Nvidia intensiv genutzt, um die 1999 erschienene [[Nvidia-GeForce-256-Serie]] zu vermarkten. Diese Grafikkarte war (im Endkunden-Geschäft) als erste mit einer [[Transform and Lighting|T&L-Einheit]] ausgestattet.


GPUs waren und sind wegen ihrer Spezialisierung auf Grafikberechnungen und Konzentration auf massiv parallelisierbare Aufgaben den CPUs in ihrer theoretischen Rechenleistung meist deutlich überlegen.
Eine CPU ist für universelle Datenverarbeitung ausgelegt, die einzelnen CPU-Kerne sind zudem meist für schnelles Abarbeiten von sequentiellen Aufgaben optimiert. Die GPU zeichnet sich hingegen durch ein hohes Maß an [[Massively Parallel Processing|Parallelisierung]] aus, da sich 3D-Berechnungen sehr gut parallelisieren lassen; dafür ist sie für 3D-Berechnungen spezialisiert, sie ist bei Berechnungen schnell, die diese Funktionalität verwenden. Es sind nach wie vor für bestimmte Aufgaben (z. B. für Texturfilterung) spezialisierte Einheiten („Fixed Function Units“) in der GPU enthalten. Ein aktuell übliches Anwendungsprogramm kann aufgrund der fehlenden Universalität i. A. nicht auf einer GPU ausgeführt werden. Ein Algorithmus, der sich auf die Fähigkeiten der GPU beschränkt, aber sehr seriell mit relativ wenig Datenparallelität arbeitet, kann die GPU nicht auslasten. Die relativ kleinen Caches in der GPU würden zu größeren Latenzen in der Programmausführung führen, die aufgrund mangelnder Parallelisierung des Programms nicht durch gleichzeitiges Abarbeiten vieler Aufgaben ausgeglichen werden könnten. Bei sequentiellen Aufgaben ist die CPU daher schneller.

Der Leistungsvorsprung gegenüber CPUs bei stark parallelisierbaren Aufgaben und die bereits vorhandenen [[SIMD]]-Eigenschaften machen aktuelle GPUs für wissenschaftliche, grafische und/oder datenintensive Anwendungen interessant. Diese Verwendung bezeichnet man als [[General Purpose Computation on Graphics Processing Unit|GPGPU]]. Die Einbeziehung der GPU hat z. B. im [[Volunteer-Computing]]-Projekt [[Folding@home]] zu einer enormen Steigerung der Rechenleistung geführt. Sie beschränkte sich zunächst auf die Chips des Herstellers ATI/AMD, im Jahr 2008 kam aber auch Nvidia-GPUs ab der GeForce-8-Serie hinzu. Für Grafikkarten von Nvidia existiert [[Compute Unified Device Architecture|CUDA]] als [[Programmierschnittstelle|API]] zur Nutzung der GPU für Berechnungen. Diese wird inzwischen auch genutzt, um in Spielen mittels [[PhysX]] Physikberechnungen durchzuführen. Inzwischen gibt es die offene Programmierplattform [[OpenCL]], mit der Programme für CPU und GPU gleichermaßen entwickelt werden können. Zudem können heutige GPUs nicht nur mit [[Einfache Genauigkeit|einfacher Genauigkeit]], sondern mit [[Doppelte Genauigkeit|doppelter Genauigkeit]] rechnen.

== Architekturen ==
Eine [[Grafikkarte]] ist ein Add-In-Board, das den Grafikprozessor enthält. Diese Grafikkarte enthält auch eine Reihe von Komponenten, die erforderlich sind, damit der Grafikprozessor funktioniert und eine Verbindung zum Rest des Systems hergestellt werden kann.

Es gibt zwei grundlegende Typen von Grafikprozessoren: integrierte und diskrete. Eine integrierte GPU wird überhaupt nicht auf einer eigenen Karte geliefert und ist stattdessen neben der [[CPU]] eingebettet. Eine diskrete GPU ist ein eigenständiger [[integrierter Schaltkreis]] (Mikrochip), der auf einer eigenen [[Leiterplatte]] montiert und normalerweise an einen [[Peripheral Component Interconnect]] [[Steckplatz]] (PCI) angeschlossen ist.

Die meisten GPUs auf dem Markt sind tatsächlich [[Integrierter Grafikprozessor|integrierte Grafikprozessoren]]. Eine [[CPU]] mit einer vollständig integrierten GPU auf der [[Hauptplatine]] ermöglicht dünnere und leichtere Systeme, geringeren [[Stromverbrauch]] und niedrigere Systemkosten.

Viele [[Computerprogramm]]e können mit integrierten GPUs gut ausgeführt werden. Für ressourcenintensivere Anwendungen mit hohen Leistungsanforderungen ist eine diskrete GPU besser geeignet. Diese GPUs erhöhen die [[Rechenleistung]] auf Kosten des zusätzlichen Energieverbrauchs und der Wärmeerzeugung. Diskrete GPUs erfordern im Allgemeinen eine eigene [[Kühlung]] für maximale Rechenleistung.<ref name=":0">Intel Corporation: [https://www.intel.com/content/www/us/en/products/docs/processors/what-is-a-gpu.html What Is a GPU?]</ref>

=== Fermi-GPU-Architektur ===
Bei der sogenannten Fermi-GPU-Architektur besteht der [[Hauptprozessor]] aus komplexen [[Prozessorkern]]en mit großen [[Cache]]s. Die Kerne sind für die Leistung mit einem Thread optimiert und können mithilfe von [[Hyper-Threading]] bis zu zwei Hardware-Threads pro Kern verarbeiten.

Im Gegensatz dazu besteht eine GPU aus Hunderten von einfacheren Kernen, die Tausende von gleichzeitigen Hardware-Threads verarbeiten können. GPUs sind so konzipiert, dass sie den Gleitkommadurchsatz maximieren, wobei die meisten Transistoren in jedem Kern eher der Berechnung als der komplexen Parallelität auf Befehlsebene und großen Caches gewidmet sind. Die heutige Fermi-GPU-Architektur verfügt über Beschleunigerkerne, die als CUDA-Kerne bezeichnet werden. Jeder CUDA-Kern verfügt über eine Einheit für [[Ganze Zahl|Ganzzahl]]-[[Operation (Informatik)|Operationen]] und logische Operationen ([[arithmetisch-logische Einheit]]) und eine Einheit für [[Gleitkommazahl|Gleitkomma]]-Operationen ([[FPU]]), die einen Ganzzahl- oder Gleitkomma-Befehl pro [[Taktzyklus]] ausführt. Eine [[Hostrechner|Host]]-[[Schnittstelle]] verbindet die GPU über den [[Peripheral Component Interconnect]] Express Bus mit der CPU. Der GigaThread Global Scheduler verteilt Thread-Blöcke an [[Multiprozessor]] Thread-Scheduler. Dieser [[Prozess-Scheduler|Scheduler]] verarbeitet die gleichzeitige Ausführung des [[Kernel (Betriebssystem)|Kernels]] und die Ausführung von Threadblöcken außerhalb der Reihenfolge.

Jeder [[Multiprozessor]] verfügt über Lade- und Speichereinheiten, sodass Quell- und Zieladressen für mehrere [[Thread (Informatik)|Threads]] pro [[Taktzyklus]] berechnet werden können. Special Function Units führen [[Rechenoperation]]en wie [[Sinus und Kosinus|Sinus]], Kosinus, [[Quadratwurzel]] und [[Interpolation (Mathematik)|Interpolation]] aus. Jede Special Function Unit führt einen Befehl pro Thread und pro Takt aus. Der Multiprozessor plant Threads in Gruppen von parallelen Threads, die als ''Warps'' bezeichnet werden. Jeder Multiprozessor verfügt über zwei Warp-Scheduler und zwei Befehlsausgabeeinheiten, sodass zwei Warps gleichzeitig ausgegeben und ausgeführt werden können.<ref>ResearchGate GmbH: [https://www.researchgate.net/publication/257252061_Graphics_processing_unit_GPU_programming_strategies_and_trends_in_GPU_computing Graphics processing unit (GPU) programming strategies and trends in GPU computing]</ref>

== Anwendungen ==
Der Grafikprozessor übernimmt rechenintensive Aufgaben der 2D- und 3D-[[Computergrafik]] und entlastet dadurch den [[Prozessor|Hauptprozessor]] (CPU). Die Funktionen werden über Software-Bibliotheken wie [[DirectX]] oder [[OpenGL]] angesteuert. Die freigewordene Prozessorzeit kann somit für andere Aufgaben verwendet werden:
* Unterstützung der Grafikschnittstellen [[DirectX]] und [[OpenGL]]
* [[Antialiasing (Computergrafik)|Antialiasing]] – zum Teil winkelunabhängige Kantenglättung
* [[Anisotropes Filtern]] – Abbildung / Rasterung von Texturen
* [[Multi-GPU]]-Techniken – Zusammenarbeit mehrerer Grafikprozessoren
* freie Programmierbarkeit nahezu jeder GPU-Komponente ([[Shader]], beinhaltet [[Transform and Lighting|T&L]])
* [[Textur (Computergrafik)|Textur]] – Musterabbildung, mit Hilfe mindestens einer ''[[Textureinheit|Texture Mapping Unit]]'' (TMU)
* [[Bildsynthese]], mit Hilfe von mindestens einem ''Raster Operation Processor'' (ROP), auch bekannt als ''Render Output Unit'' oder ''Raster Operations Pipeline''
Früher wurden Grafikprozessoren hauptsächlich verwendet, um 3D-Grafikanwendungen in [[Echtzeit]] zu beschleunigen. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts erkannten [[Informatiker]] jedoch, dass GPUs das Potenzial hatten, einige der schwierigsten Computerprobleme zu lösen.

Heute wird die Grafiktechnologie in größerem Umfang auf eine immer größere Anzahl von Problemen angewendet. Die heutigen GPUs sind umfangreich [[Programmierung|programmierbar]] und bieten die Flexibilität, eine breite Palette von Anwendungen zu beschleunigen, die weit über das herkömmliche [[Rendern (Design)|Rendern]] von [[Grafik]]en hinausgehen.

[[Computerspiel]]e sind rechenintensiver geworden, mit hyperrealistischen Grafiken und komplexen Welten. Mit fortschrittlichen Anzeigetechnologien wie [[4K (Bildauflösung)|4K]]-[[Bildschirm]]en und hohen [[Bildwiederholfrequenz]]en sowie [[Virtual-Reality]]-Spielen steigen die Anforderungen an die Grafikverarbeitung. GPUs können Grafiken sowohl in [[2D]] als auch in [[3D]] [[Rendern (Design)|rendern]].

Dank der [[Parallelverarbeitung]] durch GPUs können [[Videotechnik|Videos]] und [[Grafik]]en schneller und einfacher in höher aufgelösten Formaten gerendert werden. Darüber hinaus verfügen moderne GPUs über eigene Medien- und Display-Engines, die eine wesentlich energieeffizientere Erstellung und Wiedergabe von Videos ermöglichen.

Die GPU-Technologie kann auch für [[künstliche Intelligenz]] und [[maschinelles Lernen]] verwendet werden. Weil GPUs außerordentlich viel [[Rechenleistung]] bieten, können sie eine große Beschleunigung erzielen, die die [[Parallelverarbeitung]] bei der [[Bilderkennung]] ausnutzt. Viele der heutigen [[Deep Learning|Deep-Learning]]-Technologien basieren auf GPUs, die in Verbindung mit [[CPU]]s arbeiten.<ref name=":0" />

Des Weiteren werden Grafikprozessoren auch für das Schürfen von [[Kryptowährung]]en wie z. B. [[Bitcoin]] eingesetzt. Hierbei müssen sehr viele [[Hashfunktion|Hashwerte]] berechnet werden, was auf einer GPU deutlich schneller erfolgen kann, als auf einer CPU.<ref>{{Literatur |Autor=Jega Anish Dev |Titel=Bitcoin mining acceleration and performance quantification |Verlag=IEEE |Datum=2014-05 |ISBN=978-1-4799-3099-9 |DOI=10.1109/CCECE.2014.6900989 |Seiten=1–6 |Online=https://ieeexplore.ieee.org/document/6900989/ |Abruf=2023-06-08}}</ref>

== Architekturen ==
{| class="wikitable"
|-
! Familie (Codename)
! Chipnamen
! Markennamen (mit Umbenennungen)
! verbaut in Verkaufsserien (ohne Umbenennungen)
|-
| colspan=4 style="text-align:center"| '''AMD/ATI'''<ref>[http://xorg.freedesktop.org/wiki/RadeonFeature/#index5h2 RadeonFeature]</ref>
|-
| R100
| R100, RV100, RV200, RS100, RS200
| 7xxx, 320-345
|-
| R200
| R200, RV250, RV280, RS300
| 8xxx – 9250
|-
| R300
| R300, R350, RV350, RV380, RS400, RS480
| 9500 – 9800, X300 – X600, X1050 – X1150, 200M
| [[ATI-Radeon-9000-Serie]], [[ATI-Radeon-X-Serie]], [[ATI-Radeon-X1000-Serie]]
|-
| R400
| R420, R423, RV410, RS600, RS690, RS740
| X700 – X850, X12xx, 2100
| ATI-Radeon-X-Serie, ATI-Radeon-X1000-Serie
|-
| R500
| RV515, R520, RV530, RV560, RV570, R580
| X1300 – X2300, HD2300
| ATI-Radeon-X1000-Serie
|-
| R600
| R600, RV610, RV630, RV620, RV635, RV670, RS780, RS880
| HD2400 – HD4290
| [[ATI-Radeon-HD-2000-Serie]], [[ATI-Radeon-HD-3000-Serie]]
|-
| R700
| RV770, RV730, RV710, RV740
| HD4330 – HD5165, HD5xxV
| [[ATI-Radeon-HD-4000-Serie]]
|-
| Evergreen
| Cedar, Redwood, Juniper, Cypress, Palm ([[AMD Wrestler]]/[[AMD Ontario|Ontario]]), Sumo/Sumo2 ([[AMD Llano]])
| HD5430 – HD5970, ''alle HD6000er, die nicht unter Northern Islands aufgeführt sind'', HD7350
| [[ATI-Radeon-HD-5000-Serie]]
|-
| Northern Islands
| Aruba ([[AMD Trinity]]/[[AMD Richland|Richland]]), Barts, Turks, Caicos, Cayman
| HD6450, HD6570, HD6670, HD6790 – HD6990, HD64xxM, HD67xxM, HD69xxM, HD7450 – HD7670
| [[AMD-Radeon-HD-6000-Serie]]
|-
| [[Graphics Core Next|GCN]] 1.0 Southern Islands
| Cape Verde, Pitcairn, Tahiti, Oland, Hainan
| HD7750 – HD7970, R7 240, R7 250, R9 270, R9-280, R7 370, 520, 530
| [[AMD-Radeon-HD-7000-Serie]], [[AMD-Radeon-HD-8000-Serie]], [[AMD-Radeon-R200-Serie]], [[AMD-Radeon-500-Serie]]
|-
| [[Graphics Core Next|GCN]] 1.1 Sea Islands
| Bonaire, [[AMD Fusion#Jaguar|Kabini]], [[AMD Fusion#Kaveri|Kaveri und Godavari]], Hawaii
| HD7790, R7 260, R9 290, R7 360, R9 390
| [[AMD-Radeon-R200-Serie]], [[AMD-Radeon-R300-Serie]]
|-
| [[Graphics Core Next|GCN]] 1.2 Volcanic Islands
| Tonga, Fiji, Carrizo, [[AMD Fusion#Carrizo|Carrizo-L]]
| R9 285, R9 M295X, R9 380, R9 Fury
| [[AMD-Radeon-R300-Serie]]
|-
|GCN 4. Generation
|Polaris
|RX 480, RX 470, RX 460, RX540(X) – RX590
|[[AMD-Radeon-400-Serie]], [[AMD-Radeon-500-Serie]]
|-
|GCN 5. Generation
|Vega
|RX Vega 56, RX Vega 64 (Liquid Cooled), Vega Frontier Edition, VII
|[[AMD-Radeon-Vega-Serie]]
|-
|RDNA 1.0
|Navi 1x
|RX 5700, RX 5700 XT
|[[AMD-Radeon-RX-5000-Serie|AMD-Radeon-5000-Serie]]
|-
|RDNA 2.0<ref>{{Internetquelle |url=https://www.techpowerup.com/gpu-specs/?architecture=RDNA+2.0&sort=generation |titel=TechPowerUp |sprache=en |abruf=2023-01-06}}</ref>
|Navi 2x
|AMD Radeon RX 6000 Serie
|[[AMD-Radeon-RX-6000-Serie]]
|-
|RDNA 3.0<ref>{{Internetquelle |url=https://www.amd.com/de/technologies/rdna#%C3%9CBERSICHT |titel=AMD RDNA-Architektur |sprache=de |abruf=2023-01-06}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.techpowerup.com/gpu-specs/?architecture=RDNA+3.0&sort=generation |titel=TechPowerUp |sprache=en |abruf=2023-01-06}}</ref>
|Navi 3x
|AMD Radeon RX 7000 Serie
|[[AMD-Radeon-RX-7000-Serie]]
|-
| colspan="4" style="text-align:center"| '''Nvidia'''<ref>[http://nouveau.freedesktop.org/wiki/CodeNames/ nouveau/CodeNames]</ref>
|-
| NV04 ''Fahrenheit''
| rowspan="10" |
| Riva TNT, TNT2
| [[Nvidia Riva]]
|-
| NV10 ''Celsius''
| GeForce 256, GeForce 2, GeForce 4 MX
| [[Nvidia-GeForce-256-Serie]], [[Nvidia-GeForce-2-Serie]], [[Nvidia-GeForce-4-Serie]] MX
|-
| NV20 ''Kelvin''
| GeForce 3, GeForce 4 Ti
| [[Nvidia-GeForce-2-Serie]], [[Nvidia-GeForce-4-Serie]] Ti
|-
| NV30 ''Rankine''
| GeForce 5 / GeForce FX
| [[Nvidia-GeForce-FX-Serie]]
|-
| NV40 ''Curie''
| GeForce 6, GeForce 7
| [[Nvidia-GeForce-6-Serie]], [[Nvidia-GeForce-7-Serie]]
|-
| NV50 ''Tesla''
| GeForce 8, GeForce 9, GeForce 100, GeForce 200, GeForce 300
| [[Nvidia-GeForce-8-Serie]], [[Nvidia-GeForce-9-Serie|-9-Serie]], [[Nvidia-GeForce-100-Serie|-100-Serie]], [[Nvidia-GeForce-300-Serie|-300-Serie]]
|-
| NVC0 ''Fermi''
| GeForce 400, GeForce 500
| [[Nvidia-GeForce-400-Serie]], [[Nvidia-GeForce-500-Serie]]
|-
| NVE0 ''Kepler''
| GeForce 600, GeForce 700, GeForce GTX Titan
| [[Nvidia-GeForce-600-Serie]], [[Nvidia-GeForce-700-Serie]]
|-
| NV110 ''Maxwell''
| GeForce 750, GeForce 900
| [[Nvidia-GeForce-900-Serie]]
|-
| NV130 ''Pascal''
| Nvidia-Geforce-1000-Serie
|[[Nvidia-GeForce-10-Serie]]
|-
|NV140 ''Volta''
|GV100
|Titan V, Quadro GV100
|
|-
| NV160 ''Turing''
|TU102, TU104, TU117
| Nvidia-GeForce-2000-Serie
|[[Nvidia-GeForce-20-Serie]]
|-
|GA10x ''Ampere''
|GA102, GA104, GA106, GA107
|Nvidia-GeForce-3000-Serie
|[[Nvidia-GeForce-30-Serie]]
|-
|AD10x ''Ada Lovelace''<ref>{{Internetquelle |url=https://www.nvidia.com/de-de/geforce/ada-lovelace-architecture/ |titel=NVIDIA Ada Lovelace Architecture |sprache=de-de |abruf=2023-01-06}}</ref>
|AD103, AD104, AD106, AD107
|Nvidia-GeForce-4000-Serie
|[[Nvidia-GeForce-40-Serie]]
|-
|[[Blackwell (Grafikprozessor)|Blackwell]]
|GB202, GB203
|Nvidia-GeForce-5000-Serie
|[[Nvidia-GeForce-50-Serie]]
|-
| colspan="4" style="text-align:center"| '''Intel'''
|-
|Xe HPG ''Alchemist''<ref>{{Internetquelle |url=https://www.intel.com/content/www/de/de/products/docs/arc-discrete-graphics/xe-hpg-microarchitecture.html |titel=Xe-HPG-Mikroarchitektur |sprache=de |abruf=2023-01-06}}</ref>
|[https://www.intel.de/content/www/de/de/products/details/discrete-gpus/arc/arc-a-series/products.html Intel Arc Grafik der A-Reihe (offizielle Seite)]
|Intel-Arc-A-Serie<ref>{{Internetquelle |url=https://www.intel.com/content/www/de/de/products/docs/arc-discrete-graphics/a-series/desktop.html |titel=Intel® Arc™ Grafik der A-Reihe für Desktop-PCs |sprache=de |abruf=2023-01-06}}</ref>
|[[Intel-Arc-A-Serie]]
|}

== Stromverbrauch ==
{{Veraltet|seit=2009-00}}
Nachdem die großen Hersteller von CPUs seit etwa Anfang 2005 begonnen haben, den Stromverbrauch ihrer Produkte insbesondere bei geringer Auslastung teilweise sehr deutlich zu reduzieren, entstand in dieser Hinsicht ein Druck auf die Hersteller von Grafikprozessoren, die bisher jedoch eher das Gegenteil taten: Highend-Grafikkarten wandeln nicht selten selbst ohne Last mehr als 50 [[Watt (Einheit)|W]] in Verlustwärme um, obwohl es in diesem Zustand praktisch keine Leistungsunterschiede zu wesentlich einfacheren Modellen oder Onboard-Grafik gibt.<ref>{{Internetquelle |autor=Tino Kreiss |url=http://www.tomshardware.com/de/stromfresser-energiesparen-grafikkarten,testberichte-239763.html |titel=Stromfresser Grafikkarte: 78 Boards im Test |werk=[[Tom’s Hardware]] |datum=2007-06-13 |sprache=de |archiv-url=https://archive.today/20130204191406/http://www.tomshardware.com/de/stromfresser-energiesparen-grafikkarten,testberichte-239763.html |archiv-datum=2013-02-04 |abruf=2025-01-28}}</ref> Ende des Jahres 2007 fügte AMD mit der [[ATI-Radeon-HD-3000-Serie]] erstmals effiziente Stromsparmechanismen in seine Desktopgrafikkarten ein. Nvidia entwickelte das Verfahren [[Scalable Link Interface#Hybrid-SLI|HybridPower]], das es erlaubte, eine High-End-Grafikkarte im 2D-Modus auszuschalten und auf den sparsamen Onboard-Grafikchip umzuschalten, wofür allerdings eine Hybrid-SLI-fähige Hauptplatine Voraussetzung war. Nach relativ kurzer Zeit verabschiedete sich Nvidia von diesem Konzept. Inzwischen (2009) beherrschen die GPUs beider Hersteller relativ effiziente Stromsparmechanismen. (''Siehe auch:'' [[Green IT]])

Im Laufe der Jahre setzen moderne Grafikkarten auf fortschrittliche Stromsparmechanismen: Dazu gehören dynamische Takt- und Spannungsanpassung (Dynamic Voltage and Frequency Scaling, DVFS),<ref>[https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352864816300736 A survey and measurement study of GPU DVFS on energy conservation], auf sciencedirect.com</ref> das gezielte Abschalten ungenutzter Shader- und Speicherbereiche (Power Gating)<ref>[https://oops.uni-oldenburg.de/1393/ Rosinger, Sven (2012) RT-Level power-gating models optimizing dynamic leakage-management. Dissertation, Universität Oldenburg.], auf oops.uni-oldenburg.de</ref>.

== Hersteller ==
[[Datei:Marktanteil GPU-Hersteller.png|mini|Marktanteile (verkaufte Stückzahl) der GPU-Hersteller (für Desktop GPUs)]]
=== Aktuell ===
[[AMD]], [[ARM Limited]], [[Qualcomm]], [[Intel]], [[Nvidia]], [[PowerVR Technologies|PowerVR]]

Seit Jahren ist [[Intel]] mit Abstand [[Marktführer]] bei Grafikprozessoren für [[Personal Computer|PCs]]. Der Hauptgrund ist die hohe Anzahl von Büro-Computern, die fast nur mit auf der [[Hauptplatine]] integrierten Grafikprozessoren ausgestattet sind, die einen Bestandteil der überwiegend von Intel gelieferten [[Chipsatz|Chipsätze]] darstellen. Im für PC-Spieler geeigneteren Bereich der [[Grafikkarte|steckkartenbasierten Grafiklösungen]] teilen sich [[AMD]] und [[Nvidia]] den Markt. Intel versucht jedoch seit 2022 auch in diesem Segment mit AMD und Nvidia zu konkurrieren.

=== Ehemalig ===
[[3dfx]], [[3DLabs]], [[ATI Technologies]], [[Cirrus Logic]], [[Cyrix]], [[D-Systems]], [[Diamond Multimedia]], [[Matrox Electronic Systems|Matrox]], [[NeoMagic]], [[Oak Technology]], [[S3 Graphics]], [[S3 Inc.]], [[Silicon Integrated Systems|SiS]], [[Trident Microsystems]], [[Tseng Labs]], [[XGI Technology Inc.]]

Aufgrund des starken Wettbewerbs und der damit verbundenen hohen Entwicklungskosten wurden die meisten Hersteller aufgekauft (3dfx, 3DLabs, ATI) oder konzentrieren sich auf einen Nischenmarkt (Matrox, XGI).

== Weblinks ==

{{Commons|Graphics processing unit|Grafikprozessor}}
* [https://www.techpowerup.com/gpuz/ TechPowerUp GPU-Z] Programm zur Erkennung der Grafikkarte und des -prozessors (englisch)
* {{Toter Link |date= 2022-06-20 |url=http://www.hardware-infos.com/berichte.php?bericht=39 |text=Grafikchips 2006–2008 in Zahlen}} (deutsch)
* [http://www.techpowerup.com/gpudb/ GPU-Datenbank] (englisch)
* {{Toter Link |date= 2022-06-20 |url=http://gpgpu.org/ |text=General-Purpose Computation Using Graphics Hardware}} (englisch)

== Einzelnachweise und Anmerkungen ==
<references>
<ref name="Einzelbeleg zur Grafik- und Video-Einheit">
[https://www.golem.de/news/mali-g52-v52-arm-bringt-neue-gpu-vpu-fuer-ai-smartphones-1803-133174.html Mali-G52/V52: ARM bringt neue GPU/VPU für AI-Smartphones] – ''[[Golem.de|Golem]]'', am 6. März 2018
</ref>
</references>

{{Navigationsleiste Prozessorarchitektur}}
{{Normdaten|TYP=s|GND=4582114-8}}

[[Kategorie:Prozessorarchitektur nach Verwendung]]
[[Kategorie:Grafikchip|!]]

Grafikprozessor - Versionsgeschichte

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