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SIMATIC IPC
"Grafik bei SIMATIC IPC" - White Paper
April 2011
3 GPU - Grafikprozessor
3.1 Geschichte
In jedem Rechner ist für die Erstellung der Grafikdaten ein eigener Chip zuständig,
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die sogenannte „GPU" (Graphics Processing Unit - Grafikprozessor
). Diese erzeugt
auf Basis der vom Hauptprozessor vorgegebenen Daten die Bildschirmausgabe.
Grafikprozessoren gibt es seit den 80er Jahren, jedoch hatten diese in der
Anfangszeit keine eigene Berechnungsfunktion, sondern waren nur für die
Weiterleitung der vom Hauptprozessor gelieferten Daten zuständig. Mitte der 90er
Jahre begann die Phase in der rechenintensive Grafikberechnungen zunehmend von
der CPU auf die GPU verlagert wurden. Heutzutage werden alle
Grafikberechnungen von einem darauf spezialisierten Chip übernommen. Dieser
Chip kann entweder auf einer steckbaren Grafikkarte oder onboard auf dem
Mainboard seinen Dienst tun.
3.2 Steckbare Grafikkarte im Vergleich zum Onboard-Grafikchip
Steckbare Grafikkarten bieten gegenüber den onboard-Lösungen den Vorteil, dass
der Grafikchip entsprechend seiner Bestimmung gewählt werden kann, während
onboard-Chips in der Regel eher „Allroundtalente" sind. Der Markt bietet heute eine
Reihe spezialisierter Grafikkarten für die Erweiterung von Computersystemen. Am
bekanntesten sind wohl die 3D-Karten für Computerspiele, wobei hier der
Schwerpunkt auf der schnellen Berechnung von 3D-Objekten, sowie Effekten liegt.
Verglichen mit onboard-Lösungen sind externe Grafikkarten normalerweise
leistungsfähiger, da sie ihren eigenen, schnellen Speicher und stärkeren Prozessor
einsetzen. Diese Prozessoren haben aber auch eine erhöhte Leistungsaufnahme,
erzeugen damit mehr Abwärme und verfügen meist über einen aktiven Lüfter, der
seinerseits Strom verbraucht, Geräusche verursacht und eine mögliche Ausfallquelle
ist.
Dem gegenüber sind onboard-Lösungen meist preisgünstiger, weil sie im Chipsatz
des Motherboards integriert sind und im 2D-Bereich bereits seit Jahren ausreichend
Leistung bieten. Auch für Industrieanwendungen, die keinen Schwerpunkt auf sehr
schnelle 3D-Berechnungen oder spezielle Anforderungen legen, sind diese Chips
gut geeignet, da die Wärmeentwicklung und der Stromverbrauch geringer sind als
bei den meisten externen Grafikkarten. Bei ihnen kann deshalb normalerweise auf
einen eigenen Lüfter verzichtet werden, die passive Kühlung über Kühlrippen o. ä. ist
ausreichend. Gerade bei lüfterlosen Systemen sind diese Punkte besonders wichtig.
Des Weiteren sind onboard-Grafikchipsätze im Allgemeinen länger verfügbar als die
meisten externen Grafikkarten, und damit für die Langzeitverfügbarkeit des
Gesamtsystems unerlässlich. Viele integrierte Grafikchips besitzen keinen oder nur
einen sehr kleinen eigenen Speicher, so dass sie auf den Hauptspeicher des
Computers zugreifen müssen. Damit wird der zur Verfügung stehende Speicher für
andere Anwendungen, wie z. B. das Betriebssystem begrenzt. Auch die benötigte
Bandbreite zur Kommunikation zwischen Grafikchip und Speicher auf dem
Systembus steht anderen Anwendungen nicht mehr zur Verfügung. Unter
Umständen wird die Gesamtperformance des Systems dadurch etwas verringert,
was insbesondere bei Echtzeitsystemen beachtet werden muss. In der Regel
werden aber keine Performanceeinbußen wahrnehmbar sein.
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Analog zu „CPU": Central Processing Unit - Hauptprozessor
I IA AS
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