Seite 1: Grafikkarten-FAQ: Was man über Grafikkarten wissen sollte

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tu102-gpuFür einige Nutzer sind Grafikkarten ein Mysterium. Dabei kommt ihnen auch in Zeiten von integrierten Grafikeinheiten eine wichtige Aufgabe zu, denn hinsichtlich der Leistung kommt kaum ein Spieler, der auch nur den geringsten Anspruch an Darstellungsqualität hat, an einer dedizierten Grafikkarte vorbei. Sprechen wir von höheren Auflösungen als 1080p sind die integrierten Auflösungen ebenfalls schnell abgehängt.

Doch was steckt hinter einer Grafikkarte, warum gibt es sie in derart unterschiedlicher Bauart und was steckt eigentlich hinter Begriffen wie CUDA Core, Speicherinterface und neuerdings auch dem Ray Tracing? All das versuchen wir in einer FAQ anhand von GeForce-Grafikkarten ausführlich zu beantworten.

Wir wollen uns von Innen nach Außen arbeiten und beginnen damit, uns die Funktionen und Anschlüsse der Grafikkarte, der verbauten Kühlung und einige weitere Punkte genauer anzuschauen.

Äußerer Aufbau und Design

Grafikchips kommen in unterschiedlichen Variationen zum Einsatz. Während im Desktop meist vollwertige PCI-Express-Grafikkarten zum Einsatz kommen, können sie als APU aber auch direkt in der CPU integriert werden. Im Notebook sind sie entweder fest verlötet oder kommen als MXM-Modul zum Einsatz, dessen PCB mit Blick auf die engen Platzverhältnisse im Notebook deutlich kompakter ausfällt. Spätestens mit der breiten Unterstützung von Thunderbolt 3 sind aber auch externe Grafikkarten populär geworden. Hier wird eine handelsübliche Desktop-Grafikkarte in ein zusätzliches Gehäuse mit Hauptplatine, Netzteil und Kühlung gesteckt und über Thunderbolt 3 mit dem PC oder Notebook verbunden. Diese Lösung ist vor allem dann praktisch, wenn es sich um einen Mini-PC oder um ein Notebook ohne viel Grafikleistung aber einer durchaus schnellen CPU handelt.

Neben den unterschiedlichen Form-Faktoren in Abhängigkeit vom jeweiligen Einsatzgebiet gibt es aber auch innerhalb der einzelnen Serien große Unterschiede in den Abmessungen der Karte. Galt früher einmal, dass eine Grafikkarte bzw. deren Kühler nicht mehr als zwei Slots belegen sollten, halten sich inzwischen nur noch die Referenzhersteller bestimmter Modelle daran. Gerade im High-End-Bereich ist eine Dicke von mehr als zwei Slots bereits üblich, einige Modelle belegen bereits derer drei und im Schnitt sprechen wir von einer Bauhöhe von 2,5 Slots.

Karten im Low-Profile-Format kommen nur noch sehr selten zum Einsatz und sind im Handel für Endkunden zu einer echten Nische geworden. Für einige Spezialfälle bauen Hersteller aber noch immer Low-Profile- und Single-Slot-Karten, was gerade im Serversegment interessant ist, wenn es darum geht, möglichst viel Rechenleistung auf engstem Raum zu realisieren.

Wie auch schon bei der Bauhöhe gilt auch für die Länge einer Karte: Eine Regel gibt es nicht. Zwar halten sich die Hersteller meist an die ATX-Spezifikationen, dennoch gibt es Modelle, die sich im Graubereich bewegen. Die Norm sieht eine maximale Länge von 305 mm vor. Ist eine Karte länger, kann es beim Einbau ins Gehäuse zu Problemen kommen, wenn beispielsweise die Laufwerkskäfige im Wege stehen. Darüber hinaus gibt es eine Obergrenze von 170 mm beim Mini-ITX-Format. Pro Variante und Hersteller gibt es allerdings nur wenige Modelle, die derart kompakt konzipiert sind. Die meisten Karten bewegen sich irgendwo zwischen 250 und 300 mm und passen damit auch problemlos in die allermeisten PC-Gehäuse.

Bei der Länge einer Karte spielt es eine maßgebliche Rolle, in welchem Leistungsbereich sie angesiedelt ist. Low-End-Karten besitzen weniger Speicher und vor allem eine weniger aufwendige Strom- und Spannungsversorgung und lassen sich daher meist kompakter gestalten. Es gibt auch Modelle der GeForce GTX 1080 Ti, die extrem kompakt daherkommen und die ersten GeForce-RTX-Varianten mit einer Länge von nur 170 mm deuten sich ebenfalls bereits an.

Die Kühlung

Radiallüfter

Je nach Formfaktor und Bauart kommen auf einer Grafikkarte unterschiedliche Kühlsysteme zum Einsatz. Vor allem bei den großen Boardpartnern in Form der Referenzversion, aber auch bei günstigeren Custom-Modellen wird gerne ein Kühlsystem mit Radiallüfter genutzt. Dabei wird die Frischluft über das Slotblech angesaugt und über die gesamte Grafikkarte hinweg transportiert, um anschließend aufgewärmt wieder aus dem Gehäuse befördert zu werden. Meist sitzt der Lüfter dabei im hinteren Bereich des PCBs. Das gleiche System findet auch in Notebooks Verwendung, da es sehr platzsparend ist.

Axiallüfter

Bei einem Kühlsystem mit Axiallüfter sitzen die Lüfter direkt auf dem Kühlkörper und blasen die Luft quer über das PCB. Anders als bei einem Radialsystem verbleibt die Abwärme im Gehäuse und wird nicht wieder nach draußen befördert, eine zusätzliche Gehäuse-Belüftung ist also zwingend erforderlich. In der Regel setzen alle Boardpartner bei ihren Custom-Designs auf ein solches System.

Wasserkühlung

Um die beste Kühlung zu gewährleisten, setzen viele Hersteller gerne auch auf eine Wasserkühlung. Aufgrund der besseren Wärmeleitfähigkeit eignet sich eine Flüssigkeitskühlung vor allem für Overlocking- und High-End-Grafikkarten, deren Abwärme gerne etwas höher ausfallen kann. Entweder kommt hier ein Vollkupfer-Kühler zum Einsatz, der in einen schon bestehenden Kühlkreislauf integriert werden kann, oder aber eine All-In-One-Lösung, bei der Ausgleichsbehälter, Pumpe und Kühler sowie natürlich die benötigten Schläuche schon mit dabei sind.

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