Leistungsmerkmale - Hardware-Zone

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Leistungsmerkmale
Je höher die Leistung, desto mehr Bilder pro Sekunde (fps) kann die Grafikkarte berechnen. Ein flüssiger Bewegungsablauf entsteht ab etwa 18 Bildern pro Sekunde, wobei höhere Werte noch deutlich sichtbar sind. Um Ruckeln bei komplexen Szenen zu vermeiden, sollte die Bildfrequenz zwischen 30 und 60 fps liegen. Die wichtigsten Einflussfaktoren sind die Taktfrequenz, mit der Grafikchip, integrierte Shader-Einheiten und Speicher betrieben werden, die Anzahl  der Shader-Einheiten sowie die Breite der Speicheranbindung.

Taktfrequenz (Grafkprozessor/Speicher)

Je höher die Taktfrequenz, desto schneller kann der Grafikprozessor die Bilddaten verarbeiten. Die Taktfrequenz hängt vom jeweiligen Hersteller ab. Aus diesem Grund können Grafikkarten mit identischem Prozessor große Leistungsunterschiede aufweisen. Hier lohnt ein genauer Blick aufs Datenblatt.

Anzahl der Recheneinheiten (Stream-Prozessoren oder CUDA-Kerne)

Ein Grafikprozessor nutzt zur Berechnung von Licht, Schatten und speziellen Effekten (z.B. Wasserspiegelungen) eigene, parallel arbeitende Verarbeitungseinheiten. sogenannte Shader-Einheiten oder Stream-Prozessoren. Je mehr Shader-Einheiten zur Verfügung stehen, desto höher ist die Anzahl der Bilder pro Sekunde..  

Breite der Speicheranbindung/Typ des Grafikspeichers

Einen nicht unerheblichen Einfluss auf die Leistung haben auch die Breite der Speicheranbindung und der Typ des verwendeten Grafikspeichers. Sie bestimmen den maximalen Datendurchsatz, also die Menge an Bilddaten, die pro Sekunde zwischen GPU und Grafikspeicher transportiert werden kann. Es werden aktuell vier Typen verbaut: GDDR5 (SGRAM Double Data Rate Type 5), GDDR5X, GDDR6 und eher selten HBM2 (High Bandwidth Memory). Mehr zum Thema DDR-Speicher gibt es hier.

GDDR5: bis zu 8 Gbit/s
GDDR5X: bis zu 12 Gbit/s
GDDR6: bis zu 16 Gbit/s
HBM2: 1,6 - 2,4 Gbit/s

Der maximale Datendurchsatz ergibt sich aus der Multiplikation des Datendurchsatzes des Speicherss mit der Anzahl der Leitungen. Die Breite der Speicheranbindung wird in Bit angegeben. Ein GDDR5-Speicher mit einer 512 Bit breiten Anbindung an die GPU hat z.B. einen maximal erreichbaren Datendurchsatz von 4.096 Bit/s oder 512 GB/s (8 x 512).

Maximale Auflösung/Größe des Grafikspeichers

Die Auflösung gibt die Anzahl der Bildpunkte oder Pixel (Picture Elements) an, aus denen das Bild besteht. Je höher die Auflösung, desto feiner erscheint das Bild auf dem Bildschirm. Angegeben wird die Auflösung im folgenden Format: horizontale Anzahl Pixel x vertikale  Anzahl Pixel. Eine moderne Grafikkarte sollte mindestens die FullHD-Auflösung von 1.920 x 1.080 Pixeln unterstützen.
Je größer der Grafikspeicher, desto höher ist die maximal mögliche Auflösung. Ein zu knapp bemessener Speicher führt dazu, dass der Bildaufbau häufiger ins Stocken gerät und Texturen unscharf ("matschig") erscheinen. Die meisten Grafikkarten besitzen zwischen 4 und 8 GB (Gigabyte, 1 GB  = 1000 MB) Grafikspeicher. Für die meisten Spiele ist bereits 6 GB ausreichend. Mehr als 6 GB lohnen sich nur bei extrem hohen Auflösungen (4K, 3.840 x 2.160) oder beim Anschluss mehrerer Bildschirme.

Benchmarks

Eine genaue Einschätzung der Leistung ermöglichen sogenannte Benchmarks, die regelmäßig in Fachzeitschriften veröffentlicht werden. Das sind Leistungstests, in denen der Grafikprozessor verschiedene 3D-Szenen aus Spielen oder anderen Anwendungen in Echtzeit berechnen und darstellen muss. Dabei wird die Zahl der berechneten Bilder pro Sekunde (fps) ermittelt. Je größer die fps, desto besser wird die GPU bewertet.

Das 99. Perzentil

Bei einem typischen Leistungstest wird eine vorher festgelegte, in Echtzeit berechnete 3D-Szene (oft auch mehrere) auf dem Bildschirm angezeigt und innerhalb eines bestimmten Zeitraums der fps-Wert oder (eher selten) für jedes Einzelbild die Rechenzeit (engl. frametime) in ms ermittelt. Anschließend wird anhand der gesammelten fps- oder frametime-Werte ein Durchschnittswert emittelt. Nachteil dieser Methode ist, dass sich Messwerte, die deutlich vomn Großteil der ermittelten Werte abweichen, aber nur sehr selten auftreten, unverhältnismäßig stark auf das Ergebnis auswirken. Deshalb wird in Testberichten oft zusätzlich das 99. Perzentil angegeben. Der angegebene Wert besagt, dass 99% der (kleinsten) Messergebnisse unterhalb dieses Werts liegen, Ein 99.-Perzentil-Wert von 60 fps bedeutet z.B., dass 99% der gemessenen Bildraten unterhalb von 60 fps befinden. Das 50. Perzentil wird übrigens auch als Medianwert bezeichnet.

Nützliche Links:

Weitere wichtige Merkmale
Stromverbrauch

Grafikkarten sind mittlerweile die Komponente mit dem höchsten Verbrauch. Mit der Leistung steigt auch der Stromverbrauch: Wichtig ist, dass das Netzteil des PCs genügend Leistungsreserven hat.

Lärmentwicklung

Je höher die Taktfrequenz und damit die Leistung des Grafikprozessors ist, desto größer ist die Wärmeentwicklung. Je nach Einsatzort sollten Sie sich für eine Karte mit aktiver oder passiver Kühlung entscheiden. Passiv gekühlte Grafikkarten besitzen massive Kühlkörper oder Rohre (heatpipes) aus Kupfer zur Ableitung der Wärme. Aktiv gekühlte Karten besitzen zusätzlich Lüfter oder Wasserkühlung, um die Abwärme effektiver aus dem Gehäuse zu transportieren. Für den Einsatz im Wohnzimmer eignen sich am besten Grafikkarten mit passiver Kühlung, da sie völlig geräuschlos sind. Anspruchsvolle Spieler hingegen sollten eher auf leistungsfähigere Karten mit aktiver Kühlung zurückgreifen.
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