Eine Graphics Processing Unit (GPU) ist ein Grafikprozessor, der rechenintensive 2D- und 3D-Grafikberechnungen übernimmt. Der GPU-Prozessor befindet sich in der Regel auf Grafikkarten, manchmal auch auf dem Motherboard, und erhöht die Effizienz der Zentraleinheit (CPU), da sie diese von rechenintensiven Grafikberechnungen entlastet. Die Rechenleistung moderner GPUs ist vergleichbar denen von CPUs.

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Graphics Processor Unit (GPU) GeForce 6200 von NVIDIA

Grafikprozessoren unterstützen die verschiedensten Funktionen der Grafikberbeitung wie das Antialiasing, Rendering, Shading, Mapping, Alphablending oder Fogging. Grafikprozessoren haben viele hundert Rechenwerke (ALU), die sie in Gruppen zu SIMD-Rechnerarchitekturen bündeln. Jede einzelne SIMD arbeitet im Gleichtakt dasselbe Grafikprogramm ab, wobei sie Vektoren, Endpunkte und Fragmente berechnen für einen jeweils eigenen Datenstrom berechnen. Die GPU-Architektur mit den vielen SIMDs eignet sich bestens für die Berechnung von Computergrafiken. Durch die parallele Abarbeitung liegt die Rechenleistung von Grafikprozessoren bei mehreren zig Millionen Polygonberechnungen pro Sekunde, was mehreren hundert Milliarden Rechenoperationen pro Sekunde entspricht.

Von der Integrationsdichte her sind GPUs in Strukturbreiten von unter 100 nm aufgebaut (2009) und bestehen aus mehreren hundert Millionen Transistoren. Die Entwicklung der Integrationsdichte verläuft sogar etwas dynamischer als die der Zentraleinheiten.