Der Grafikprozessor (englisch Graphics Processing Unit, daher oft GPU - neuerdings auch zunehmend VPU Visual Processing Unit) dient zur Berechnung der Daten für die Bildschirmausgabe. Er befindet sich entweder auf einer Erweiterungskarte (Grafikkarte) oder auf der Hauptplatine eines Computers. Grafikprozessoren werden zum Beispiel von ATI oder NVidia hergestellt und von verschiedenen Grafikkartenherstellern auf ihren Karten verwendet.

Der Grafikprozessor übernimmt rechenintensive Aufgaben der 3D-Computergrafik und entlastet dadurch den Hauptprozessor (CPU). Somit kann die dadurch freigewordene Prozessorzeit für andere Aufgaben (zum Beispiel zur Simulation der Spielphysik) verwendet werden. Mitte der 1990er wurden vor allem reine 3D-Beschleunigerkarten mit 3dfx-Chipsätzen eingesetzt. Mittlerweile besitzen alle gängigen Grafikkarten einen leistungsstarken Prozessor, was zusätzliche Beschleunigerkarten überflüssig gemacht hat.

In den letzten Jahren hat die Entwicklung der Grafikprozessoren große Fortschritte gemacht. Zu nennen sind Techniken wie Anti-Aliasing, Anisotropische Filterung.

Die technische Definition einer GPU lautet: Ein Prozessor mit integrierten Transform-, Lighting-, Triangle-Setup/Clipping- und Rendering-Engines, der in der Lage ist, Millionen rechenintensiver Prozesse bzw. Polygone pro Sekunde zu verarbeiten. GPUs sind echte Prozessoren auf dem Niveau der CPUs, denen sie entsprechen. Beispielsweise enthält Nvidias Geforce3 57 Mio. Transistoren bei einem 0,15 Mikrometer Fertigungsprozess, während Intels Pentium4 dagegen gerade 42 Mio. Transistoren bei 0,18 Mikrometern enthält. Da Fertigungsprozesse mit höherer Dichte schnellere Transistoren ermöglichen, ist zumindest physikalisch betrachtet die Geforce3 der leistungsstärkere Prozessor. Der Leistungszuwachs bei Grafikprozessoren hat mit einem jährlichen Faktor von 2,4 sogar das Mooresche Gesetz übertroffen und auch die Funktionalität der Karten hat sich deutlich vergrößert. So kann nahezu jede Komponente der GPU neu programmiert werden und sämtliche Berechnungen lassen sich mit vollen 32bit Gleitkommwerten ausführen. Da ein Grafikbefehl gleichzeitig mit mehreren Daten (einem Vektor) arbeitet, kann die GPU eher als SIMD (engl.: single instruction multiple data) Parallelprozessor beschreiben werden, was diesen auch für wissenschaftliche Anwendungen interessant macht.

  Clemens Wirth, Rene Hadler vor 7185 Tagen