In den letzten Wochen sind wir bereits auf die Smartphone-Bildschirme sowie die Smartphone-Prozessoren ein wenig näher eingegangen. Der Prozessor oder auch die CPU sorgt für eine flüssige Performance deines Smartphones. In unserem heutigen Tipp-Artikel schauen wir uns noch einmal die sogenannten GPU, oder auch Grafikprozessor, an.

Was bedeutet GPU?

Die GPU taucht bei einem Smartphone eigentlich immer in Zusammenhang mit der CPU auf. GPU ist die Abkürzung für Graphics Processing Unit und beschreibt einen Prozessor, der die Grafiken auf dem Smartphone (oder Tablet, PC, Konsole) berechnet. Es ist also der Grafikprozessor.

Was ist der Unterschied zwischen GPU und CPU?

Die GPU ist bei einem Smartphone in einem SoC (System on a Chip) verbaut und entlastet den eigentlichen Prozessor CPU (Central Processing Unit), der ja den “Rest” aller Aufgaben deines Smartphones berechnet. Die GPU konzentriert sich nur auf die Grafiken (2D und 3D) und ist daher für Gamer ein wichtiger Anhaltspunkt beim Kauf eines Smartphones oder PCs. Sofern ein Gerät keine GPU auf dem SoC verbaut hat muss eine extra Grafikkarte eingebaut werden (betrifft eher die PCs). Denn ohne Grafikkarte oder GPU kann das Display/der Monitor keine Bilder anzeigen.

Die GPU berechnet also im Gegensatz zur CPU die Grafik. Bei einer Display-Auflösung von 1440 x 2880 Pixel sind das genau 4.147.200 Pixel, welche von der GPU berechnet werden. Je höher die Display-Auflösung, desto mehr Pixel müssen von der GPU berechnet werden. Dafür braucht die GPU sehr viele Rechenkerne, um diese Aufgabe zu bewältigen. Einzelne Pixel zu berechnen ist nicht sonderlich aufwendig, wohl aber viele. Ist dabei die CPU nur ein Einsteiger-Prozessor und auch die GPU nicht sonderlich leistungsfähig, kommt es nun bei Spielen mit hoher Grafikauflösung zu sicht- und wahrnehmbaren Rucklern.

Ist eine GPU nur für Gamer wichtig?

Das war vielleicht noch vor einigen Jahren so, als man noch keine Smartphones, sondern Handys sein Eigen nannte. Mittlerweile ist die Bedeutung der GPU enorm gestiegen. Ein guter Grafikprozessor spielt bei allen höheren Anforderungen eine Rolle. Das können 3D-Games, Animationen, Virtual Reality-Anwendungen (VR) oder Augmented Reality-Apps (AR) sein. Die GPU verbessert jedoch auch die Gesamtleistung deines Smartphones, indem sie auch alltägliche Aufgaben, wie Bildbearbeitung unterstützt. Ebenfalls bieten die heutigen Smartphones fast alle eine hohe Display-Auflösung (Pixelmengen bis 4K), welche nicht von einer CPU alleine berechnet werden können. Somit muss die GPU unterstützen und steigert dabei auch noch die Energieeffizienz.

Wie ist die Leistung meiner GPU?

Um die Leistung der verbauten GPU zu ermitteln kommen Benchmark Tests wie AnTuTu zum Einsatz. Dort wird eine Test-App abgespielt, welche die GPU stark beansprucht. AnTuTu misst dabei die Reaktion des Systems. Da jedoch die GPU meist auf einem SoC verbaut ist und dabei mehrere Elemente in einem Bauteil vorhanden sind und miteinander agieren, kann es auch leichte Abweichungen der Messungen geben.

GPU und Hersteller

Auf dem Smartphone-Markt sind Mali GPUs in SoCs von MediaTek, HiSilicon Kirin von Huawei und Exynos von Samsung verbaut. Die Adreno GPUs von Qualcomm werden für die Snapdragon Prozessoren gebaut.

ARM Mali von MediaTek

• ARM verkauft die Mali-GPU Architektur an verschiedene Chip Hersteller wie Huawei HiSilicon, MediaTek oder Samsung. Diese integrieren die Mali-GPU in ihren SoC. Dabei benutzen sie verschiedene Varianten einer GPU, welche dann unterschiedliche Kerne und Frequenzen haben können.
• Die Anzahl hinter der Mali-Bezeichnung z.B. “Mali-T880 MP12” steht für einen Chip mit 12 Kernen. Diese beeinflussen zusätzlich zum Aufbau des Chips die Leistung des Smartphones.
• Mali liegt in der Leistung bei vielen Tests hinter Adreno oder auch Apple-GPUs

Samsung: S-GPU

• Samsung stellt mittlerweile Prozessoren für eigene Modelle der “Exynos”-Reihe selber her. Diese basieren jedoch auf der ARM-Architektur und werden S-GPU genannt.

Adreno von Qualcomm

• Adreno GPUs wurden von Qualcomm entwickelt und in der Snapdragon-Prozessor-Reihe verwendet. Adreno war einst als Imageon bekannt. Damals wurde es von ATI Technologies (welche später von AMD gekauft wurden) entwickelt. AMD hat anschließend an Qualcomm verkauft wo man den Imageon in Adreno umbenannt hat.
• Adreno liegt leistungsmäßig nur noch hinter Apple.

PowerVR von Power Technologies

• Vergleichsweise selten in Android Phones zu finden. PowerVR GPUs werden von Apple in den A-Prozessoren verbaut.

Welche Faktoren beeinflussen die GPU-Leistung?

Es gibt 3 Faktoren, welche die Leistung einer GPU beeinflussen:

• GPU-Architektur und Herstellungsprozess: Eine GPU mit einer neueren Architektur wird bessere Ergebnisse erzielen. Bei Mali entspricht die Zahl mit dem Buchstaben direkt hinter dem Namen Mali der jeweiligen Architektur oder dem Design. Bei dem “Mali-G76 MP10” ist das G76 der Name der Architektur und seit 2018 der derzeit leistungsstärkste Mali. Ein besserer Fertigungsprozess führt zu einer besseren und effizienteren Leistung. Das ist gerade bei Gamern sehr wichtig. Ältere Chips überhitzen sich bei längeren Spielen.  
• GPU-Taktfrequenz: Je höher die GPU-Frequenz, desto besser ist die Leistung der GPU. Zum Beispiel können zwei GPUs mit derselben Architektur möglicherweise eine andere Taktfrequenz haben. Es gibt dabei keinen signifikanten Unterschied in der Leistung. Zum Beispiel hat die Mali-T860 MP2-GPU in MT6750 eine Frequenz von 520 MHz, während dieselbe GPU in MT6750T eine Frequenz von 650 MHz hat.
• Anzahl der Kerne / Verarbeitungseinheiten: Die Zahl nach MP zeigt die Anzahl der Kerne. Mali G76-MP10 verfügt über 10 Kerne. Zwei GPUs mit derselben Architektur, aber einer unterschiedlichen Anzahl von Kernen, können sich erheblich auf die Leistung auswirken. Der Mali-T880 MP12 erzielte in der Centurion Mark-Rangliste ein Ergebnis von 81.8 Punkten. Derselbe Prozessor mit 4 Kernen kam auf 64.9 Punkte und der bei 2 Kernen auf 60.6 Punkte. (Der Centurion Mark setzt sich aus der Leistung bei schweren Spielen, der erweiterten Spieleleistung, Raw-GPU Benchmarks und der Leistung bei Gelegenheitsspielen zusammen. Die Tests werden immer bei einer Bildschirmauflösung von 1080p durchgeführt)

Fazit

Ohne eine GPU können auf deinem Smartphone oder dem PC zwar Text-Daten angezeigt werden, nicht jedoch Bilder, Videos und andere visuelle Daten. Und je aufwändiger eine Grafik ist desto wichtiger ist eine leistungsstarke GPU.