Grafikkarten

Grafikkarten - In fast allen Bereichen unverzichtbar

Ob Sie mit Ihren Workstation-Systemen komplexe 3D-Konstruktionen bearbeiten, oder sich am Puls der Zeit mit den aktuellen Trends zu künstlicher Intelligenz, maschinellem Lernen und Virtualisierung bewegen - Sie benötigen in jedem Fall performante Grafik- oder Rechenbeschleuniger für Ihre Workstations und Server. Denn im Bereich der professionellen Industrie-Anwendungen läuft nichts ohne leistungsstarke Grafikkarten.

NVIDIA oder AMD - Zertifizierte Grafikkarten für Ihre Anwendungen

Um sicherzustellen, dass anspruchsvolle Softwarelösungen wie etwa CAD Programme und Anwendungen zur Videobearbeitung optimal funktionieren, werden von deren Herstellern verschiedene professionelle Grafikkarten zur Verwendung empfohlen und zertifiziert (ISV-Zertifizierung). Einfache Grafikchips, wie sie oft in Prozessoren integriert sind, bieten hier in der Regel nicht die nötige Leistung und sind daher für diese Einsatzbereiche ungeeignet. Es führt also kein Weg an einer dedizierten Grafikkarte vorbei. Die US-amerikanischen Hersteller NVIDIA und AMD sind in diesem Segment hoch spezialisiert und bedienen mit ihrem jeweils sehr breiten Sortiment nahezu jedes Anwendungsgebiet und Leistungsspektrum.

Für Workstations bietet NVIDIA mit den Grafikkartenmodellen der Quadro- und RTX-Reihe leistungsstarke Optionen in diversen Preis- und Leistungsklassen an, während für den Betrieb in Rechenzentren die Tesla Modelle und ihre Nachfolger vorgesehen sind. Bei der Namensgebung verzichten die neueren Modelle von NVIDIA dabei auf die Bezeichnungen Quadro und Tesla. Stattdessen orientieren sie sich an der jeweils verwendeten Architektur und tragen ein entsprechendes Kürzel, wie etwa die auf der Ampere-Architektur basierenden Modelle NVIDIA RTX A4000 und NVIDIA A100.

Im Produktportfolio von AMD finden sich mit den Modellreihen Radeon Pro und FirePro ebenfalls Workstation-Grafikkarten für viele Leistungsansprüche und fast jedes Budget. Bei Rechenbeschleunigern für den Serverbereich stehen die FirePro S Modelle sowie deren Nachfolger zur Auswahl, die AMD Instinct Serie.

Grafikkarten für Workstation und Server - Die Unterschiede

Der Aufbau von Server und Workstation sowie die Aufgaben der Grafikkarten in den jeweiligen Bereichen unterscheiden sich grundlegend. Daher gibt es, abgesehen vom Formfaktor und der Anbindung über PCI-Express (PCIe), nur wenige Gemeinsamkeiten.

Die Rechenbeschleuniger im Serverbereich sind vorwiegend zur Verbesserung der Rechenleistung und für virtualisierte Umgebungen konzipiert. Somit müssen sie in der Regel keine direkten Videosignale ausgeben und verfügen normalerweise nicht über Videoausgänge zum Anschluss von Bildschirmen. Außerdem erfolgt die Kühlung oft semipassiv. Dabei wird der vorhandene starke Luftstrom im Servergehäuse über Luftleitsysteme dazu genutzt den Kühlkörper der Grafikkarte anzuströmen, somit wird eine optimale Kühlung gewährleistet.

Eine Workstation hingegen wird wie ein herkömmlicher Desktop-PC betrieben und es sind überwiegend Grafikbeschleuniger verbaut. Die Darstellung von 3D-Modellen und Grafiken kann auf mehreren hochauflösende professionelle Monitoren erfolgen, die über HDMI und Displayport Anschlüsse angebunden sind. Die älteren Standards VGA und DVI werden, aufgrund der technischen Einschränkungen bei Auflösung und Bildqualität, immer seltener verwendet. Zur zuverlässigen und schnellen Abfuhr der entstehenden Wärme sind leistungsstarke Workstation-Grafikkarten, je nach Modell, mit einem oder auch mehreren Lüftern zur aktiven Kühlung ausgestattet. Um einen möglichst leisen Betrieb zu ermöglichen, ist der Luftstrom im Gehäuse hier deutlich schwächer und in den allermeisten Fällen zur semipassiven Kühlung einer Grafikkarte nicht ausreichend.

ServerShop24 - Gebrauchte Grafikkarten, verfügbar und preisgünstig

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Grafikprozessor und Videospeicher - Höchstleistung durch Spitzentechnologie

Das Leistungspotenzial von Grafikkarten wird in erster Linie durch die Architektur des Grafikprozessors (GPU) und die Art des verwendeten Grafikspeichers (VRAM) bestimmt. Die Anzahl und der Aufbau der vorhandenen Recheneinheiten beeinflussen, wie viele Datenströme parallel verarbeitet werden können und damit die Geschwindigkeit der Berechnung.

Raytracing-Kerne beschleunigen beispielsweise Rendering Workloads und bringen in den Bereichen Architektur, Konstruktion und bei der Erstellung von Prototypen massive Geschwindigkeitsvorteile. Tensor-Kerne hingegen unterstützen Prozesse mit sehr hohem Datenaufkommen, wie etwa im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) und bei maschinellem Lernen (ML) mit neuronalen Netzwerken. Komplexe Simulationen im High-Performance Computing (HPC) profitieren hier ebenfalls von dem Leistungszuwachs durch die Tensor-Cores.

Der Grafikspeicher dient der Grafikkarte dabei als dedizierter Hochleistungsspeicher und wird unabhängig vom Arbeitsspeicher des Systems genutzt. Die Größe des Videospeichers variiert hier abhängig von Einsatzbereich und Leistungsklasse. High-End Beschleuniger verfügen über bis zu 40 GB VRAM und teilweise sogar darüber hinaus. Je nach Modell und Generation wird hier GDDR-Speicher (Graphics Double Data Rate) in diversen Spezifikationen eingesetzt, welcher sich durch besonders hohe Transferraten für speicherintensive Workloads auszeichnet. Verschiedene Grafikkartenmodelle sind jedoch auch mit HBM-Speicher (High Bandwidth Memory) erhältlich. Dieser bietet Vorteile bei der Speicherbandbreite und Leistungsaufnahme.

Wenn Ihre Anwendung zu fordernd für eine einzelne GPU sein sollte oder Sie Ihre Prozesse weiter beschleunigen möchten, gibt es bei einigen Modellen noch die Möglichkeit, die Rechenleistung mehrerer Grafikkarten zusammenzuschalten. NVIDIA hat dazu die SLI und NVLink Technologie entwickelt. So lässt sich durch die Integration weiterer GPUs unter Umständen die Anschaffung einer komplett neuen Grafikkarten-Generation hinauszögern. Falls in Ihren Systemen nicht genügend freier Platz für mehrere Grafikkarten vorhanden ist, können Sie bei hohem Leistungsbedarf auch Varianten mit mehreren Grafikprozessoren (Multi-GPU) einsetzen. Hierbei sind auf einer Grafikkarte mehrere GPUs mit jeweils eigenem Videospeicher verbaut. Die erzielbare Performance steigt dadurch bei unterstützten Prozessen deutlich an.

Vor dem Kauf einer Grafikkarte - Was ist zu beachten?

Bevor eine Grafikkarte gekauft wird, sollten die Voraussetzungen für den problemlosen Einbau und Betrieb überprüft werden. Zum einen gilt es, den Formfaktor zu beachten. Professionelle Grafikkarten sind, je nach Leistungsfähigkeit, im Single- oder Dual-Slot Design erhältlich. Vom verfügbaren freien Platz in Ihrem System hängt also ab, welche Variante Sie einbauen können.

Des Weiteren ist die Stromversorgung ein wichtiger Faktor. Unter voller Auslastung ist ein Energiebedarf (TDP) von mehr als 200 Watt für eine moderne Hochleistungsgrafikkarte nicht ungewöhnlich. Unter Berücksichtigung des restlichen Systems ist es demnach notwendig zu prüfen, ob das vorhandene Netzteil ausreichende Leistungsreserven für den Einsatz der gewünschten Grafikkarte bietet.

Abhängig von den Anwendungen, mit denen Sie arbeiten, spielen die unterstützen Versionen der Programmierschnittstellen (APIs) ebenfalls eine entscheidende Rolle. Hier gilt es zu prüfen, ob die ausgewählte Grafikkarte für die benötigten Versionen von beispielsweise DirectX, OpenGL und Vulkan eingesetzt werden kann.