Arten von Pro-Grafikkarten
Pro-Grafikkarten sind für professionelle Aufgaben konzipiert, die viel Rechenleistung erfordern. Sie werden auch als Workstation- oder Computergrafikkarten bezeichnet. Diese Grafikkarten unterscheiden sich erheblich von herkömmlichen Gaming-Grafikkarten, da sie bestimmte Funktionen aufweisen, die sie für Aufgaben wie 3D-Modellierung, Videobearbeitung und wissenschaftliches Rechnen besser geeignet machen.
- CAD-Grafikkarte: Ingenieure und Designer verwenden CAD-Programme (Computer-Aided Design), um sie bei der Computerkonstruktion zu unterstützen. CAD-Grafikkarten sind erforderlich, um detaillierte Zeichnungen und Modelle zu erstellen. Diese Karten können große Datenmengen schnell verarbeiten, was den Designprozess beschleunigt und vereinfacht.
- Visualisierungs-Grafikkarte: ArchViz (Architekturvisualisierung), Substance Designer und andere visuelle Künstler benötigen leistungsstarke Grafikkarten, um realistische Renderings ihrer Designs zu erstellen. Visualisierungs-Grafikkarten verfügen über viel Arbeitsspeicher (RAM) und superschnelle Verarbeitung (Kerne), sodass sie in kürzester Zeit hochwertige Bilder und Animationen erstellen können.
- GPU-Rechen-/Maschinelles Lernen-Grafikkarte: Bestimmte Aufgaben wie Deep Learning, Data Science oder wissenschaftliche Simulationen benötigen mehr als nur einen starken CPU-Prozessor. Grafikkarten für maschinelles Lernen sind so konzipiert, dass sie mit CPUs mithilfe von Parallel Computing zusammenarbeiten. Dies bedeutet, dass viele Recheneinheiten zusammenarbeiten, um komplexe Probleme sehr schnell zu lösen.
- VR/AR-Grafikkarte: Virtual Reality (VR)- und Augmented Reality (AR)-Anwendungen benötigen Grafikkarten, die hochwertige 3D-Bilder schnell rendern können, damit Benutzer ein flüssiges und immersives Erlebnis haben. VR/AR-Grafikkarten sind mit Funktionen wie Low-Latency-Rendering und Unterstützung für VR/AR-spezifische APIs (Application Programming Interfaces) ausgestattet, um optimale Leistung für VR- und AR-Anwendungen zu liefern.
Funktion und Merkmale der Pro-Grafikkarte
Professionelle Grafikkarten wie die NVIDIA RTX A6000 sind für große Workloads ausgelegt. Daher weisen sie bestimmte Eigenschaften auf, die sie von Consumer-Karten unterscheiden.
- ECUs (Engineering Change Units): Professionelle GPUs bieten ECUs, bei denen es sich um alternative physische Versionen der Grafikkarte handelt. Wenn eine Karte über zwei ECUs (A und B) verfügt, startet der Treiber beim Booten mit einer zufällig ausgewählten ECU. Diese Funktion ist entscheidend für Anwendungen, bei denen das Rendering in einer bestimmten Reihenfolge erfolgen muss, wie z. B. in 2D- und 3D-Rendering-Stacks. Die Rendering-Reihenfolge kann durch eine fehlerhafte GPU beeinträchtigt werden, die zu einer Diskrepanz zwischen den ECUs A und B führt.
- Längere Lebensdauer (Verfügbarkeit/Spezialität): Pro-GPUs sind für eine längere Lebensdauer (Verfügbarkeit) ausgelegt und werden daher mit hochwertigeren Materialien hergestellt. So können beispielsweise die Kondensatoren auf Pro-GPUs so ausgelegt sein, dass sie höheren Temperaturen standhalten. Darüber hinaus werden Consumer-GPUs in regelmäßigen Mengen produziert, während Pro-GPUs in größeren Mengen für Unternehmen produziert werden, die viele GPUs benötigen.
- Firmware: Professionelle GPUs verfügen über eine einzigartige Firmware, die Funktionen wie Fehlerkorrektur-Speicher (ECM), einen hochpräzisen EC-Takt und Multi-GPU-Unterstützung ermöglicht. Dadurch arbeitet die Grafikkarte konstant und stabil, was sie ideal für unternehmenskritische Aufgaben macht.
- Kühlsystem: Die professionelle Grafikkarte ist mit fortschrittlichen, innovativen Kühlungslösungen ausgestattet, die die Wärme effektiv ableiten. So wird sichergestellt, dass die GPU auch bei starker Belastung über längere Zeit stabil bleibt und eine optimale Leistung erzielt.
Weitere Funktionen und Merkmale von professionellen Grafikkarten können Folgendes umfassen:
- Mehr VRAM: Pro-GPUs haben mehr VRAM als Consumer-Modelle. Pro-GPUs können 12 GB bis 48 GB haben, während Consumer-Modelle etwa 8 GB haben.
- Rechenfestigkeit: Die Karten bieten Rechenfestigkeit, d. h. die Fähigkeit, Fehlertolerant bei Fehlern zu sein.
- Präzisions-Rendering: Pro-Grafikkarten verfügen über eine Rendering-Präzision, die für Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist, die wissenschaftliche Berechnungen und Visualisierungen beinhalten, wie z. B. CAD (Computer-Aided Design).
- Echtzeit-Raytracing: Echtzeit-Raytracing trägt dazu bei, Simulationen von physikalisch korrekten Materialerscheinungen für professionelle visuelle Effekte und 3D-Animations-Produktions-Pipelines zu erstellen.
Anwendungen von Pro-Grafikkarten
Der weltweite Markt für Grafikprozessoren (GPU) wurde im Jahr 2022 auf 18 Milliarden US-Dollar geschätzt und wird voraussichtlich mit einer jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 34 % wachsen und bis 2030 119 Milliarden US-Dollar erreichen. Dies zeigt eine deutliche Steigerung der Nachfrage nach Pro-Grafikkarten.
Pro-Grafikkarten sind vielseitig einsetzbar und ihre Anwendungen erstrecken sich über verschiedene Branchen und Anwendungsfälle. Hier ist eine Aufschlüsselung einiger gängiger Anwendungen von Pro-Grafikkarten:
- 3D-Modellierung und -Animation: Pro-Grafikkarten sind unerlässlich für die Erstellung von 3D-Modellen für Branchen wie Architektur, Produktdesign, Spieldesign und Animation. Sie beschleunigen das Rendern von finalen Videos und Bildern, die typischerweise schwer und komplex sind.
- Digitale Content-Erstellung: Pro-Grafikkarten haben eine enorme Speicherkapazität und können große Dateigrößen verarbeiten. Daher eignen sie sich für Videobearbeitung, Fotografie und Grafikdesign. Content-Ersteller können mit hochauflösenden Dateien arbeiten und aufwendige Effekte anwenden, ohne den Prozess zu verzögern.
- Visualisierung und Simulation: Ingenieure, Wissenschaftler und Forscher verwenden Pro-Grafikkarten, um komplexe Systeme/Datensätze zu visualisieren und zu simulieren, um bessere Ergebnisse und Erkenntnisse aus Terabyte-großen Daten zu gewinnen.
- Maschinelles Lernen und KI: Im Jahr 2021 brachte NVIDIA die RTX A6000 Pro-Grafikkarte auf den Markt, die mit 48 GB Speicher und einer Leistung von 55 Teraflops die Bedürfnisse von Kunden in den Bereichen KI und maschinelles Lernen erfüllt. Pro-Grafikkarten beschleunigen maschinelle Lernmodelle, Big-Data-Analysen und künstliche Intelligenz.
- Architektur- und Produktvisualisierung: Pro-Grafikkarten werden für photorealistische Renderings von Architekturvisualisierungen oder Darstellungen von Produktdesigns verwendet. Virtual Reality wird eingesetzt, um Kunden und Stakeholdern ein realistisches Erlebnis des Endprodukts vor der eigentlichen Produktion zu ermöglichen.
- Wissenschaftliche Forschung: Pro-Grafikkarten werden im wissenschaftlichen Rechnen verwendet, um komplexe natürliche Phänomene wie den Klimawandel, die Fluiddynamik und die Molekulardynamik zu simulieren.
- Finanzdienstleistungen: PWM-Grafikkarten (Parallel Workload Manager) können im Finanzdienstleistungsbereich verwendet werden, um komplexe Berechnungen durchzuführen, Risikomodell zu erstellen, Derivate zu bewerten und algorithmischen Handel zu betreiben.
- Geografische Informationssysteme (GIS): Pro-Grafikkarten helfen Analysten und Stadtplanern, große Mengen an Satellitenbildern und demografischen Daten zu visualisieren und zu analysieren.
- Live-Streaming und -Übertragung: Eine professionelle Grafikkarte kann hochwertige Videoinhalte für Live-Streaming- und Übertragungsszenarien codieren, aufzeichnen und rendern.
So wählen Sie Pro-Grafikkarten aus
Beim Kauf einer Pro-Gaming-Grafikkarte für eine bestimmte Workload müssen viele Faktoren berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass sie die professionellen Anforderungen des Benutzers erfüllt. Nachfolgend sind einige der wichtigsten Aspekte aufgeführt, die beim Kauf einer professionellen Grafikkarte zu berücksichtigen sind;
- GPU-Architektur: Alle modernen GPUs haben die gleichen grundlegenden Konzepte für Computergrafik. Die neueste Generation von GPUs ist besser im Rendern, zeigt ein Verhalten, das dem realen Leben näher kommt, und hilft bei Aufgaben wie maschinellem Lernen und Hochleistungsrechnen. Die oben genannte Architektur kann bei Workflows helfen, die über die Geschwindigkeit hinausgehen, mit der sie gerendert werden kann.
- VRAM: Video-RAM ist das, was Pro-Grafikkarten für 3D-Modellierung, Rendering von Animationen, Compositing und andere Aufgaben mit großen Dateien benötigen. Bei der Betrachtung der VRAM-Spezifikationen auf der Grafikkarte sollten Sie beachten, dass mehr VRAM bei der Arbeit an größeren Dateien und mit Mehrfachbildschirmauflösungen hilft. 8 GB VRAM sind für allgemeine 3D-Arbeiten hervorragend geeignet, während 16 GB oder mehr perfekt für professionelle 4K-, Mehrfachbildschirm- und Großprojekte sind.
- Stromanschluss: Zu den empfohlenen Pins für Stromanschlüsse von Grafikkarten gehören 8-Pin, 6-Pin oder eine Kombination aus beidem. Einige Karten benötigen keine zusätzliche Stromversorgung, wenn sie über den PCIe-Strom laufen. Benutzer müssen den Strombedarf der Karte anhand der zuvor genannten Spezifikationen, des Übertaktungspotenzials und anderer Strombedarfs ermitteln. Anschließend sollten sie sicherstellen, dass ihr Netzteil über genügend der erforderlichen Stromanschlüsse verfügt.
- Raytracing-Kerne: Dies ist eine relativ neue Ergänzung von GPUs für Pro-Grafikkarten, die entwickelt wurden, um die Lichtinteraktion genauer zu rendern und so das Echtzeit-Grafik-Rendering zu beschleunigen. Die Verwendung von Raytracing mit größeren visuellen Effekten verbessert die Rendering-Software, die Grafik von Spielen oder die Beleuchtung und Schatten von animierten Figuren.
- CUDA-Kerne/Tensor-Kerne: Dies sind Parallelverarbeitungseinheiten, die umfangreiche Rechenaufgaben in der Fotografie, bei visuellen Effekten oder im KI-Maschinellen Lernen durchführen. Die Anzahl der CUDA- oder Tensor-Kerne beeinflusst die Leistung der Karte direkt, vor allem bei der Verwendung von Anwendungen, die für diese Architekturen optimiert sind.
- Thermik und Kühlung: Pro-Grafikkarten können bei starker Arbeitslast sehr heiß werden. Eine ordnungsgemäße Kühlung ist sehr wichtig, um eine stabile Leistung zu gewährleisten. Stellen Sie vor dem Kauf der Grafikkarte sicher, dass sie über geeignete Kühlungslösungen und angemessenen Betriebstemperaturen verfügt.
Häufig gestellte Fragen zu Pro-Grafikkarten
F1 Was macht eine professionelle Grafikkarte?
A1 Professionelle Grafikkarten bieten bei bestimmten Aufgaben wie dem Rendern von 3D-Bildern oder der Videobearbeitung eine höhere Leistung als Standard-GPUs. Sie verfügen über mehr VRAM und optimierte Treiber und werden häufig in Kreativbranchen und anderen professionellen Bereichen eingesetzt.
F2 Was ist der Unterschied zwischen einer Gaming- und einer Pro-Grafikkarte?
A2 Während Gaming- und Pro-Grafikkarten ähnliche Hardware (wie CUDA-Kerne) aufweisen, unterscheiden sie sich in der Treiberoptimierung und der Softwareunterstützung. Pro-Karten verfügen über mehr VRAM und unterstützen professionelle Software und Anwendungen. Sie verfügen außerdem über Funktionen wie ECC-Speicher und eine bessere Leistung bei Rendering- und Modellierungsaufgaben.
F3 Können professionelle Grafikkarten in einer Workstation für Spiele verwendet werden?
A3 Ja, es ist möglich, eine professionelle Grafikkarte in einer Workstation für Spiele zu verwenden. Während diese Karten die Stabilität und Leistung in professionellen Anwendungen priorisieren, können sie dennoch ein flüssiges Spielerlebnis bieten. Allerdings funktionieren einige Spiele möglicherweise nicht auf Nvidia Pro-Karten aufgrund von Treiberbeschränkungen.
F4 Was ist GPU-Rendering?
A4 Beim GPU-Rendering wird die Grafikkarte (GPU) eines Computers anstelle der CPU verwendet, um Bilder zu rendern. Professionelle GPUs sind für diesen Zweck sehr effizient, da sie über viele Kerne verfügen, um 3D-Grafiken und -Animationen schnell zu berechnen und zu verarbeiten. Dies beschleunigt die Renderzeiten und verbessert den Workflow.
F5 Wie viel Video-RAM (VRAM) wird benötigt?
A5 Die benötigte Menge an Video-RAM hängt von der Auflösung und Komplexität der bearbeiteten Modelle ab. 4 GB bis 6 GB VRAM reichen für die meisten Standardaufgaben aus, aber schwerere Modelle und Texturen benötigen möglicherweise 8 GB bis 16 GB, um Engpässe zu vermeiden.
