Wer entwickelte die erste GPU und wo wurde sie hergestellt?

Die erste GPU: Entwicklung, Geschichte und Bedeutung für die Technik

Einleitung

Die Geschichte moderner Grafikprozessoren (GPUs) beginnt Ende der 1990er Jahre – einem Jahrzehnt rasanter technologischer Innovation. Die erste offiziell als "GPU" bezeichnete Grafikeinheit wurde im Jahr 1999 von NVIDIA unter dem Namen GeForce 256 entwickelt. Die Entwicklung fand im kalifornischen Santa Clara, USA, am NVIDIA-Firmensitz statt.

Dieser Beitrag beleuchtet die Hintergründe der Entstehung, die technischen Neuerungen der GeForce 256, den Wandel von klassischen Grafikkarten zu modernen GPUs und warum dieser Meilenstein die gesamte Computertechnik revolutioniert hat.

Was ist eine GPU eigentlich?

Eine GPU (Graphics Processing Unit) ist ein spezialisiertes elektronisches Bauelement zur schnellen Berechnung und Darstellung grafischer Inhalte. Im Gegensatz zur CPU, die für allgemeine Berechnungen zuständig ist, verarbeitet die GPU insbesondere grafikintensive Aufgaben, z. B. das Rendern von 3D-Szenen, Texturen, Lichtquellen und Videodaten.

Moderne GPUs übernehmen darüber hinaus auch Aufgaben im maschinellen Lernen, in der wissenschaftlichen Berechnung (HPC) und bei Blockchain-Anwendungen (z. B. Mining) durch ihre parallele Architektur.

Vorläufer der GPU: Grafikkarten vor 1999

Vor der Markteinführung der ersten GPU bestanden Computergrafiklösungen meist aus 2D-Beschleunigern oder 3D-Grafikkarten, die auf dedizierten Chips basierten (z. B. Voodoo von 3dfx, Matrox Millenium, ATI Rage, S3 Virge).

Diese Karten unterstützten zwar spezialisierte Grafikfunktionen, erforderten jedoch oft zusätzliche Treiberlösungen oder CPU-Berechnungen, was die Systemleistung belastete.

Der Meilenstein: NVIDIA GeForce 256

Vorstellung und Definition

Im August 1999 stellte NVIDIA die GeForce 256 vor – und prägte gleichzeitig den Begriff Graphics Processing Unit (GPU). NVIDIA beschrieb die GPU als:

„Ein Single-Chip-Prozessor mit Hardwaretransformation und Beleuchtung (T&L), Dreiecksausrichtung, und Rendering-Funktion.“

Das bedeutete, dass die GPU ab sofort bereits Teile der 3D-Berechnungen übernahm, die zuvor ausschließlich der CPU oblagen – insbesondere Transformations- und Beleuchtungseffekte, also zentrale Elemente von 3D-Engines.

Technische Spezifikationen der GeForce 256

• Hersteller: NVIDIA
• Markteinführung: 1999
• Fertigung: TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), Design in Kalifornien/USA
• Architektur: 220 nm Fertigungsprozess
• Taktfrequenz: ca. 120 MHz GPU-Takt
• Speicher: 32 – 64 MB SDR/DDR RAM
• Besonderheiten:
  • Hardware T&L (Transform & Lighting)
  • Integrierte Rendering-Pipeline
  • AGP (Accelerated Graphics Port) Unterstützung für schnellere Kommunikation mit der CPU

Auswirkungen

Die GeForce 256 war die erste Consumer-Grafikkarte, die wesentliche 3D-Funktionen unabhängig von der CPU verarbeiten konnte. Dies führte zu:

• Stärkerer CPU-Entlastung
• Besseren 3D-Spielerlebnissen
• Einführung echter immersiver Welten in Spielen wie Quake III oder Unreal Tournament

Die Rolle von NVIDIA

NVIDIA, gegründet 1993 in Kalifornien durch Jensen Huang, entwickelte sich mit der GeForce-Linie zu einem der weltweit führenden GPU-Hersteller. Die klare Trennung zwischen CPU- und GPU-gestützter Berechnung führte zur Entstehung einer kompletten neuen Rechnerarchitektur.

Im Gegensatz zu traditionellen Herstellern, wie 3dfx, fokussierte sich NVIDIA konsequent auf ein skalierbares GPU-Design, das vom Consumer-Gaming-Markt bis in den Profi- und Forschungsbereich (CUDA/GPGPU) Anwendung fand.

Weitere GPU-Innovationen nach der GeForce 256

Seit 1999 entwickelte sich der GPU-Markt rasant weiter. Folgende Schritte markieren bedeutende Meilensteine:

2001 – Einführung von programmierbaren Shadern

Mit der GeForce 3 brachte NVIDIA eine GPU mit programmierbaren Pixel- und Vertex-Shadern, die Entwicklern mehr Freiheit für realistische Grafikeffekte ermöglichen.

2006 – CUDA: Die GPU als General-Purpose-Prozessor

Mit CUDA eröffnete NVIDIA den Zugang zur GPU als universell programmierbare Recheneinheit, wodurch Bereiche wie Wissenschaft, Simulation und AI auf die GPU zugreifen konnten.

2010 – GPU Computing wird Mainstream

Mit Tools wie TensorFlow, PyTorch und OpenCL wurden GPUs nun auch im professionellen Umfeld für Deep-Learning-Anwendungen, Bildverarbeitung und medizinische Berechnungen genutzt.

Konkurrenz und Markt

Nach NVIDIA folgte auch ATI (später AMD) mit der Radeon-Serie, die sich in Leistung, Preis und Innovation ebenfalls als bedeutender Player etablieren konnte. Der Wettkampf zwischen NVIDIA und AMD definiert den GPU-Markt bis heute.

Intel, traditionell auf iGPUs (integrierte Grafik in CPUs) fokussiert, kündigte mit ARC ebenfalls dedizierte GPUs für Gaming und AI an.

Heute: GPU-Generationen und Trends

Moderne GPUs wie die NVIDIA RTX-Serie oder AMD Radeon RX 7000 unterstützen:

• Raytracing (RTX-Technologie) für realistische Lichtverläufe
• AI-basiertes Upscaling (DLSS / FSR)
• Energieeffizienz durch neue Fertigungstechniken (z. B. 5nm)
• Massive Speicherpools (12 GB+)

Die Einsatzgebiete reichen von Gaming über Medienproduktion bis zu KI-Forschung sowie medizinischen Simulationen.

Einfluss der ersten GPU auf heutige Technologie

Die Architektur der GeForce 256 legt den Grundstein für die heutigen parallelen Rechenarchitekturen. Ohne die GPU wäre:

• Künstliche Intelligenz und Deep Learning stark eingeschränkt
• Kein 4K-Gaming auf Consumer-Hardware möglich
• Bitcoin Mining und Blockchain-Anwendungen deutlich langsamer
• Moderne Bild- und Videobearbeitung (Adobe, DaVinci Resolve) nicht in ihrer heutigen Form umsetzbar

Fazit

Die Einführung der ersten GPU – GeForce 256 von NVIDIA im Jahr 1999 – war ein Meilenstein in der Geschichte der Rechentechnik. Durch die Auslagerung von Grafikberechnungen wurde der Weg frei für die heutige visuelle Computerwelt, ob im Gaming, bei Simulationen oder in der künstlichen Intelligenz.

GPU-Technologien sind heute unverzichtbar – und ihre Grundpfeiler wurden mit der ersten vollwertigen GPU in Kalifornien gesetzt.

Trivia

• Der Begriff GPU wurde tatsächlich erstmals in einem NVIDIA-Whitepaper zur GeForce 256 verwendet.
• Die GeForce 256 war ursprünglich als Nachfolger der RIVA TNT2 geplant.
• Noch heute ist das ursprüngliche Design der GPU ein Studienobjekt in der Chipentwicklung und Informatikausbildung weltweit.

Weiterführende Quellen

1. NVIDIA GeForce 256 Launch – Archiv unter nvidia.com
2. Whitepaper zur GPU-Architektur von 1999 (PDF)
3. Journal of Graphics Tools – Early GPU Architecture
4. IEEE – History of Real-Time Rendering