Grafikkarte und Bildschirm

Die Grafikkarte dient zur Anzeige, Berechnung und Bewegung von Grafiken und Informationen, die der Rechner auf speziellen Grafikbildschirmen (z.B. bei Workstations, PCs) ausgibt. Man spricht auch von GPU (engl. Graphic Processing Unit). Sie enthält dazu oft einen leistungsfähigen extra (Grafik-) Prozessor und benötigt einen eigenen Speicher für die Bildinformationen. Aktuelle Grafikkarten können über den AGP-Bus (Accelerated Graphics Port) für speicherintensive Anwendungen auch auf den Hauptspeicher zugreifen.

Die Größe des Speichers steigt rasch mit den Anforderungen an Auflösung (Anzahl der Bildpunkte (engl. pixel) und Farbqualität (Anzahl der Farben). Die Berechnung der notwendigen Speichergröße ist relativ einfach: $\fbox{Aufl\uml {o}sung $\cdot$ Farbtiefe}$

Hat man also eine Bildschirmauflösung von $1024 \times 768$ Pixel und 65536 ( $2^{16}$ ) Farben gewählt, benötigt man: $1024 \cdot 768 \cdot 2 = 1572864 Byte = 1,5 MB$ Speicher. In diesem Fall werden 16 Bit pro Pixel für Farbinformationen bereitgestellt.

Die Grafikkarte leistet die Darstellung von Grafiken und die Darstellung von Textzeichen. Die Darstellung von Grafiken erfordert Befehle zum Zeichnen eines Punktes, einer Linie, eines Kreises, eines Rechtecks, sowie zum Füllen von Flächen und zum Bewegen von ausgewählten Regionen über den Bildschirm. Sogenannte intelligente Grafikkarten verfügen über Grafikprozessoren, bei denen solche Befehle direkt zum Befehlssatz gehören:

Textdarstellung mit Position und Größe
Zeichnen von Punkten, Linien, Rechtecken und Kreisen
Zoomen von Bildschirmbereichen
Scrollen (Rollen) des Bildschirms
Darstellen verschiedener Bildausschnitte
Lichtgriffeloperationen

**Abbildung 6.7:** Grafikkarte
$\includegraphics[width=7cm]{skriptbilder/mill2.ps}$

Diese Befehlsvielfalt, gekoppelt mit einer hohen Verarbeitungsleistung, ermöglicht die Darstellung anspruchsvoller Grafiken in allen Anwendungsbereichen. Einfachere Grafikkarten ermöglichen lediglich das Setzen und Löschen eines Pixels. Bei diesen Karten müssen auf der CPU des Rechners ablaufende Programme (Treiber) dafür sorgen, daß z.B. der Befehl ,,Fläche füllen`` in eine Folge von Pixel-setz-befehlen umgesetzt wird. Die Darstellung von Text auf dem Bildschirm erscheint hier extra, weil die Grafikkarten auch in einem Textmodus arbeiten müssen. Die Darstellung von Text in Grafiken ist ebenfalls sehr oft erforderlich. Für die Darstellung muß die Grafikkarte den Monitor mit den erforderlichen Signalen versorgen. Es gibt Monitore, die mit analogen Signalen (RGB-Signal, Red-Green-Blue oder Video-Signal) und digitalen Signalen (z.B. TTL-Signal: Digitalimpulse mit festgelegtem Spannungswert (Pegel)) arbeiten. Multisync-Monitore können sich selbsttätig an verschiedenartige Signale anpassen.

Für Grafikkarten existieren sehr viele Standards, die sich auf die Grafikbefehle beziehen (ANSI-Normen, wie X3LH3.6 CG-VDI für GEM, X11 und andere Benutzeroberflächen) oder nur auf die Schnittstelle der Karte nach außen (im PC-Bereich z.B. VGA, SVGA). Um Grafikkarten in diesen Standards zu betreiben, benötigt man einerseits Treiber, die die Karte aus dem Betriebssystem heraus bedienen, und zum anderen Softwarepakete, die die Entwicklung eigener Software oder Programme ermöglichen.