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Guide: Integrierte oder dedizierte Grafikkarte?

Vaidyanathan Subramaniam & Douglas Black, 👁 Douglas Black, Douglas Black (übersetzt von Andreas Osthoff), 18.07.2017

Die Wahl des richtigen Notebooks kann schwierig genug sein – doch die Wahl der richtigen Grafikkarte ist ebenfalls alles andere als leicht. In diesem Guide schauen wir uns an, was moderne integrierte, dedizierte und externe Grafiklösungen können und wo ihre Grenzen liegen.

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Der originale englische Artikel steht hier zur Verfügung.

Einführung

Notebooks haben in den letzten Jahren deutliche Fortschritte gemacht. Dank den Verbesserungen der Prozessortechnologie konnten die Hersteller die Notebooks deutlich kompakter bauen. Heutzutage hängt die Kaufentscheidung daher oftmals von einer Komponente ab – der Grafikkarte (GPU).

Da immer mehr Software (inklusive Betriebssystemen) auf Grafikberechungen setzt, um die Anwendererfahrung zu verbessern, ist es wichtig, auf die Leistungsfähigkeit der Grafikkarte des Notebooks bzw. Ultrabooks zu achten. Allerdings gibt es hier mittlerweile sehr viele Optionen, die Wahl fällt also nicht immer leicht.

In diesem Artikel wollen wir uns daher die Vor-/Nachteile von integrierten und dedizierten Grafikkarten ansehen und eine Entscheidungshilfe geben.

Integrierte Grafikkarten

Die heutigen integrierten GPUs sind alles andere als lahme Krücken. Sie können problemlos 4K-Monitore oder sogar mehrere externe Full-HD-Displays ansteuern. Die meisten aktuellen Notebooks mit Intel-Core-Prozessoren sind mit der Intel HD Graphics 620 ausgestattet, die sehr leistungsfähig ist. Wenn man hauptsächlich mit Office-Tätigkeiten, dem Surfen im Internet oder dem Streamen von YouTube-Videos in 4K beschäftigt ist, reicht solch eine iGPU vollkommen aus. Zwei Beispiele mit der Intel HD Graphics 620 sind das HP Spectre x360 (2017) sowie das Razer Blade Stealth (Late 2016). Zu den Vorteilen dieser Lösung gehört die hohe Mobilität in Verbindung mit ausreichend Leistung für leichte Aufgaben, für das Streamen von Videos oder grundlegende Arbeiten mit Photoshop. Selbst für einige anspruchslose Titel wie Overwatch oder FIFA 17 ist genügend Leistung vorhanden. Allerdings sollte man nicht erwarten, Blockbuster wie Witcher 3 oder Battlefield 1 mit vollen Details zu spielen. Oberhalb der HD 620/630 befinden sich noch Intels Iris-Pro-Chips, sozusagen die Premiumklasse der integrierten GPUs. Diese iGPUs wie beispielsweise die Iris Pro 640 sind unter anderem in der High-End-Konfiguration des XPS 13 zu finden. Leistungstechnisch bewegen sich die Modelle etwa auf dem Niveau der alten Nvidia GeForce 940M. Bei dem Apple MacBook Air und MacBook Retina bekommt man die integrierte Intel HD Graphics 6000 bzw. 5300. Die Leistung reicht auch hier für alltägliche Aufgaben in macOS und ein wenig SD-Videobearbeitung mit Final Cut Pro.

Das HP Spectre x360 (13 Zoll) mit der Intel HD Graphics 620. (Quelle: HP)
Das HP Spectre x360 (13 Zoll) mit der Intel HD Graphics 620. (Quelle: HP)
Das XPS 13 ist entweder mit der Intel HD Graphics 620 oder Iris Pro 640 ausgestattet. (Quelle: Dell)
Das XPS 13 ist entweder mit der Intel HD Graphics 620 oder Iris Pro 640 ausgestattet. (Quelle: Dell)

AMD Laptops sind in der Regel etwas günstiger als ihre Intel Pendants. Sie sind eine Überlegung wert, wenn man ein zuverlässiges System für ganz alltägliche Aufgaben benötigt und dabei nicht gleich ein kleines Vermögen ausgeben möchte. Allerdings empfehlen wir dennoch auf die neuen mobilen APUs (Accelerated Processing Units) von AMD zu warten, die im 3. Quartal 2017 erhältlich sein werden.

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3DMark 11 - 1280x720 Performance GPU
Intel Iris Pro Graphics 580
Intel Skull Canyon NUC6i7KYK
3220 Points ∼100%
Intel Iris Plus Graphics 650
Apple MacBook Pro 13 2017 Touchbar i5
2761.5 (min: 2743, max: 2780) Points ∼86%
Intel Iris Plus Graphics 640
Dell XPS 13 9360 FHD i7 Iris
2124 Points ∼66%
AMD Radeon R7 (Bristol Ridge)
HP 15-ba077ng
1856 Points ∼58%
Intel HD Graphics 630
Dell Latitude 5480 N005L548014EMEA
1574 Points ∼49%
Intel HD Graphics 620
Dell Inspiron 13 5378-0K46
1523 Points ∼47%
AMD Radeon R5 (Bristol Ridge)
HP 17-y044ng
1482 Points ∼46%
Intel HD Graphics 520
Lenovo E31-80 80MX0107GE
1258 Points ∼39%
AMD Radeon R5 (Stoney Ridge)
Lenovo Yoga 510-14AST
1190 Points ∼37%
AMD Radeon R5 (Beema/Carrizo-L)
Lenovo Ideapad 110-15ACL 80TJ00H0GE
899 Points ∼28%
Intel HD Graphics 510
Asus Vivobook F556UQ-XO626D
847 Points ∼26%
Intel HD Graphics 515
Huawei MateBook m5-6Y54
781 Points ∼24%
Intel HD Graphics 4400
Lenovo B50-70 MCC2GGE
718 Points ∼22%

Integrierte Grafikkarten decken ein großes Leistungsspektrum ab.

Insgesamt gibt es also mehrere Aspekte, die für eine integrierte Grafiklösung sprechen: Mobilität, Akkulaufzeit und günstigerer Preis. Auf die Grafikleistung für anspruchsvolle Spiele oder ältere Titel mit den höchsten Details und butterweichen 60 fps muss man jedoch verzichten.

Vor dem Kauf sollte man dennoch die Spezifikationen des Notebooks überprüfen. Die integrierte GPU verwendet den Arbeitsspeicher des Systems als Frame Buffer, und Ultrabooks werden in der Regel mit Low-Power-DDR (LPDDR) und Ultra-Low-Voltage-CPUs (ULV) ausgeliefert, was die Grafikleistung negativ beeinflussen kann. Hier spielt auch noch die Speicherkonfiguration eine Rolle, denn nur mit Dual-Channel-RAM können die integrierten GPUs ihr volles Leistungspotenzial abrufen.

Dedizierte Grafikkarten

Wer mehr Grafikleistung benötigt, beispielsweise bei aufwändigen Projekten in Premiere Pro, Photoshop, 3D-Modellierung oder aber beim Spielen, sollte sich für eine dedizierte Grafikkarte entscheiden. Diese besitzen ihren eigenen Grafikspeicher, weshalb der Arbeitsspeicher für andere Aufgaben zur Verfügung steht. Ähnlich wie die Prozessoren verfügen auch Grafikkarten über mehrere Kerne, die visuelle Daten parallel verarbeiten können. Bei Nvidia heißen diese Kerne CUDA (Compute Unified Device Architecture), während AMD sie "Stream Prozessoren" nennt. Je nach Anforderung kann eine GPU hunderte oder tausende solcher CUDA bzw. Stream-Prozessoren enthalten, denn die Anzahl steht in einem proportionalen Verhältnis zur Leistung. Dedizierte mobile Grafikkarten haben sich in den letzten Jahren deutlich verbessert. Die aktuellen Nvidia Chips auf Basis der Pascal Architektur bieten beispielsweise eine vergleichbare Leistung zu den Desktop-Modellen.

AMD muss sein mobiles GPU-Angebot noch aktualisieren. Die aktuellen Radeon Modelle R5 bis R9 konkurrieren mit der Nvidia GeForce GTX 965M oder 970M. Notebooks mit der neueren Nvidia GTX 1050 und 1050 Ti eignen sich problemlos für die Videobearbeitung und gelegentliche Gaming Sessions. Bei Titeln wie Gears of War und Overwatch kann man auch problemlos hohe Details in Full-HD genießen, doch Spielen in 4K oder aber die flüssige Darstellung von sehr anspruchsvollen Titeln mit mehr als 60 Bildern pro Sekunde sind nicht möglich. Dünne Laptops wie das Aero 15 sind normalerweise auf die GTX 1060 begrenzt, doch dank Nvidias neuer Max-Q-Technologie gibt es solche Systeme nun auch mit der GTX 1080. Ein Beispiel hierfür ist das Asus Zephyrus ROG mit der GTX 1080 Max-Q, allerdings fällt die Leistung der Max-Q-Karten auch geringer aus. Die Mehrheit der Laptops mit GeForce-10-Karten ist mit schnellen Core-i5- oder Core-i7-Chips aus Intels HQ-Reihe in Verbindung mit schnellem DDR4-Speicher (2.400 MHz oder schneller) ausgestattet, damit es keine Engpässe gibt. Die GPUs ab der GTX 1060 unterstützen Virtual Reality (VR) und sind damit für VR-Headsets wie Oculus Rift oder HTC Vive interessant.

3DMark 11 - 1280x720 Performance GPU
NVIDIA GeForce GTX 1080 (Laptop)
Alienware 17 R4
26438 Points ∼100%
NVIDIA GeForce GTX 1070 (Laptop)
Asus G752VS-BA338T
24349 Points ∼92%
NVIDIA GeForce GTX 1080 Max-Q
Asus Zephyrus GX501
23540 Points ∼89%
NVIDIA GeForce GTX 1070 Max-Q
Clevo P950HR
20029 Points ∼76%
NVIDIA GeForce GTX 1060 (Laptop)
Schenker XMG A517
14399 Points ∼54%
AMD Radeon RX 460 (Laptop)
Asus X550IU
7791 Points ∼29%
NVIDIA GeForce GTX 1050 (Laptop)
HP Pavilion 15 Power 1GK62AV
7537 Points ∼29%
AMD Radeon Pro 460
Apple MacBook Pro 15 2016 (2.9 GHz, 460)
6749 Points ∼26%
AMD Radeon Pro 555
Apple MacBook Pro 15 2017 (2.8 GHz, 555)
5185 Points ∼20%
NVIDIA GeForce MX150
Clevo N855H1
4775 Points ∼18%
AMD Radeon Pro 450
Apple MacBook Pro 15 2016 (2.6 GHz, 450)
4502 Points ∼17%
NVIDIA GeForce 940MX
Asus Zenbook UX3430UQ-GV012T
2197 Points ∼8%

Auch Apple bietet Notebooks mit dedizierten Grafikkarten an. Das 15 Zoll große MacBook Pro wird mit der dedizierten AMD Radeon Pro 555/560 mit 2/4 GB GDDR5-Speicher ausgestattet. Die reine Leistung fällt zwar hinter die Angebote der PC-Welt zurück, doch Apple optimiert seine Software sehr gut und kann die Leistung der GPU voll ausnutzen. Im Alltag eignen sich diese Lösungen daher problemlos für den Videoschnitt oder anspruchsvolle Aufgaben – solange man macOS nutzt.

Apples aktuelles MacBook Pro besitzt eine ordentliche Grafikkarte, doch sie eignet sich eher für professionelle Anwendungen als zum Spielen. (Quelle: Apple)
Apples aktuelles MacBook Pro besitzt eine ordentliche Grafikkarte, doch sie eignet sich eher für professionelle Anwendungen als zum Spielen. (Quelle: Apple)
Maximale Leistung: MSIs GT73VR mit der Geforce GTX 1080 kommt mit allen aktuellen Titeln zurecht, sogar in 4K.
Maximale Leistung: MSIs GT73VR mit der Geforce GTX 1080 kommt mit allen aktuellen Titeln zurecht, sogar in 4K.

Die Leistung von dedizierten Grafikkarten ist zwar sehr gut, doch es gibt natürlich auch Nachteile. Dazu gehört ganz klar die verkürzte Akkulaufzeit gegenüber integrierten Grafikkarten sowie die Hitzeentwicklung. Dedizierte GPUs benötigen eigene Kühlsysteme und oftmals werden entsprechende Laptops vor allem beim Spielen oder dem Rendern von 3D-Szenen schnell sehr warm. Dazu kommt noch, dass viele Hersteller die Kühlung nicht vollständig im Griff haben, vor allem bei kleinen und dünnen Modellen. Anstatt ausreichende Kühlung zu verbauen, nehmen sie lieber die Reduzierung der Leistung (Throttling) in Kauf, was sich natürlich auf die Leistung auswirkt. Nur eins von vielen Beispielen ist Dells XPS-15-Serie, die bei längeren Spiele-Sessions den Takt auf bis zu 800 MHz reduzieren. Und dann gibt es natürlich noch den Aspekt der Mobilität. Die Akkuleistung reicht bei High-End-Modellen oftmals nur für wenige Stunden, wenn keine umschaltbare Grafik integriert ist.

Umschaltbare Grafik

In der Theorie sind umschaltbare Grafiklösungen toll. Bei anspruchslosen Aufgaben kommt die integrierte GPU zum Einsatz und die dedizierte GPU erst bei Bedarf. Bei Nvidia heißt das Optimus, bei AMD Enduro. Die Idee ist die Maximierung der Akkulaufzeit, wenn man die hohe Grafikleistung nicht benötigt. In diesem Fall wird die integrierte Grafikkarte der primäre Display-Controller, und die dedizierte Karte hat keine Verbindung mit dem Display. Hochwertige Gaming-Laptops mit umschaltbarer Grafik sind für diesen Zweck mit einem sogenannten Multiplexer (MUX) ausgestattet, der den Wechsel zwischen den GPUs ermöglicht. Einige Laptops verbinden dedizierte Grafikkarten auch direkt mit externen Monitoren. Notebooks mit Nvidias Optimus Technologie besitzen oftmals keinen Multiplexer und unterstützen auch nicht Nvidias eigene G-Sync-Technologie. G-Sync ermöglicht adaptive Bildschirmwiederholraten (bis zu 120 Hz), um auf kompatiblen Bildschirmen flüssigere Bilder zu ermöglichen. G-Sync benötigt direkten Zugang zum Display, weshalb Notebooks mit Optimus die Technologie nicht auf dem integrierten Bildschirm nutzen können. In diesem Fall bleibt einem nur die Möglichkeit, einen entsprechenden externen Monitor via DisplayPort oder HDMI anzuschließen (falls der Anschluss direkt mit der GPU verbunden ist).

Leistungsstarke Multimedia-Notebooks mit guter Mobilität: Dell XPS 15 mit GTX 1050 …
Leistungsstarke Multimedia-Notebooks mit guter Mobilität: Dell XPS 15 mit GTX 1050 …
… und das Razer Blade mit der schnellen GTX 1060 sowie der integrierten Intel GPU.
… und das Razer Blade mit der schnellen GTX 1060 sowie der integrierten Intel GPU.

Man sollte zudem abwägen, wie viel Leistung man benötigt. Oftmals macht es nur wenig Sinn, die schnellste Lösung zu nehmen, die es gibt. Wenn man beispielsweise nicht in 4K spielen möchte, ist ein GTX-1080-Laptop wie das MSI Titan teuer, klobig und unnötig. Für viele Spiele bei mittleren & hohen Details sowie die Videobearbeitung reicht auch die GTX 1050; die GTX 1060 für die Kombination aus Full-HD & hohen Details. Beispiele für Notebooks, die eher auf die Bearbeitung von Medien als auf Spielen ausgelegt wurden, sind beispielsweise das Dell XPS 15 (9560), das Lenovo Yoga 720 oder auch das kürzlich vorgestellte Asus ZenBook Pro. Wenn man ein Desktop Replacement mit einer ordentlichen Portion Mobilität sucht, wird beim MSI GT83VR, vielen großen Clevo Modellen und einigen Alienware Laptops fündig. Für aufwändige CAD-/CAM-Szenarien oder 3D-Modellierung gibt es mobile Workstations wie Dells Precision Modelle oder HPs ZBooks mit professionellen Grafikkarten von Nvidia (Quadro) bzw. AMD (Radeon Pro). Diese bieten spezielle Zertifizierungen für professionelle Anwendungen, sind aber nicht primär für Spiele optimiert. Allerdings sind diese professionellen Chips auch sehr teuer. Die alten GeForce GTX 9xx-Chips sollte man mittlerweile meiden.

Sind externe Grafikkarten die beste Lösung?

Mit der Ankündigung von Intels neuer Thunderbolt-3-Schnittstelle, die theoretische Datendurchsätze von bis zu 40 Gbit/s via USB-C ermöglicht, gibt es für Notebook-Hersteller neue Möglichkeiten, das Beste aus beiden Welten zu kombinieren: die Effizienz einer integrierten GPU mit der Leistung einer dedizierten Grafikkarte. Im Grunde handelt es sich bei einer eGPU um ein Gehäuse, welches eine vollwertige Desktop-Grafikkarte aufnimmt und via Thunderbolt 3 oder mittels proprietärer Verbindung (bei Alienwares Graphics Amplifier) mit dem Notebook verbunden wird. Der Vorteil bei dieser Lösung ist die hohe Mobilität und genügend Leistung für normale Aufgaben. Zu Hause kann man dann einfach die eGPU anstecken und die zusätzliche Grafikleistung ausnutzen. Mittlerweile gibt es eine ganze Reihe von externen GPU-Gehäusen, beispielsweise die Asus XG Station 2, Razer Core, Mantiz Venus, AKiTiO Node, PowerColor Devil Box und die Aorus Gaming Box.

Razer bietet die externe GPU-Station "Razer Core" mit Thunderbolt-3-Verbindung.
Razer bietet die externe GPU-Station "Razer Core" mit Thunderbolt-3-Verbindung.
Sogar macOS unterstützt eGPUs, was bei der diesjährigen WWDC gezeigt wurde. (Quelle: ActualApple)
Sogar macOS unterstützt eGPUs, was bei der diesjährigen WWDC gezeigt wurde. (Quelle: ActualApple)

Sind eGPUs also die Antwort auf unsere Notebook-Probleme? Nicht ganz. Viele moderne Notebooks besitzen zwar mittlerweile eine Thunderbolt-3-Schnittstelle, doch die Transferraten können sich unterscheiden. Ein Thunderbolt-3-Anschluss mit vier eigenen PCIe-Lanes (volle 40 GBit/s) eignet sich viel besser als Anschlüsse mit nur 2 Lanes, da die Bandbreite hier effektiv halbiert wird. Und selbst unter optimalen Bedingungen beeinflusst der TB-3-Anschluss die Leistung, da es keine direkte Verbindung mit dem Prozessor gibt. Das wird sich in Zukunft vermutlich verbessern, denn Intel hat angekündigt, den TB-3-Controller zukünftig direkt in die CPU zu integrieren. Ein weiteres Problem ist der Preis: Normalerweise muss man das eGPU-Gehäuse und die GPU selbst separat kaufen, was schnell ein teurer Spaß werden kann. Zudem macht solch eine eGPU-Lösung nur wirklich Sinn, wenn das eigene Notebook nur mit einer integrierten Grafiklösung ausgestattet ist. Die Installation einer High-End-GPU wie der GTX 1080/Ti beispielsweise ist kaum sinnvoll, wenn im Laptop bereits eine GTX 1060 steckt, da die Leistung hier sogar geringer ausfallen kann. Wir möchten an dieser Stelle aus unserem Test des Razer Core zitieren:

Prinzipiell arbeitet das Core so, wie es soll: Man kann eine externe Grafikkarte an den Thunderbolt-3-Anschluss eines Notebooks anschließen. Allerdings muss man die Limitierungen der Thunderbolt-Schnittstelle im Hinterkopf behalten, um unrealistische Erwartungen (Leistung auf Desktop-Niveau) zu vermeiden. Man kommt diesem Ziel jedoch recht nah – auch wenn das kein günstiger Spaß ist. 

Fazit

Die heutigen integrierten Grafikkarten, allen voran die Intel HD Graphics 620, reichen für viele Nutzer vollkommen aus, die nicht die neuesten AAA-Titel spielen, 4K-Videos bearbeiten oder CAD-Anwendungen nutzen. Intels Iris-Pro-Reihe bietet noch einmal deutlich mehr Leistung als die HD 620 und beschleunigt professionelle Anwendungen, doch für anspruchsvolle Spiele eignen sich die Chips auch nicht.

Wer mehr Grafikleistung, beispielsweise für Spiele, 3D-Modellierung oder aufwändigen Videoschnitt braucht, kommt um eine dedizierte Grafikkarte nicht herum. Man sollte allerdings nicht einfach die schnellste GPU kaufen. Zuerst einmal sollte man sich klar sein, wie viel Leistung man benötigt: Die GTX 1060 eignet sich perfekt für Full-HD-Spiele in Verbindung mit hohen Grafikdetails. Zweitens sollte man auch sicherstellen, dass der Laptop mit der Abwärme der beiden Kernkomponenten überhaupt zurechtkommt und seine Leistung nicht reduziert. Ob man schließlich noch einen Laptop mit G-Sync, Optimus oder einem MUX braucht, hängt von den Anforderungen an die Akkulaufzeit, die Reaktionszeiten und die Farbgenauigkeit ab.

Externe GPUs sind eine gute Methode, um die Grafikleistung von Notebooks mit iGPUs zu verbessern, doch bei Laptops mit Grafikkarten ab der GTX 1060 machen diese Lösungen kaum noch Sinn. Wenn Geld keine Rolle spielt und man die zusätzliche Leistung nur an einem Ort benötigt, ist ein Ultrabook in Verbindung mit einer externen GPU eine sehr komfortable Lösung sein.

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Autor: Vaidyanathan Subramaniam & Douglas Black, 18.07.2017 (Update: 18.07.2017)
Andreas Osthoff
Andreas Osthoff - Senior Editor Business
Ich bin mit Computern und moderner Unterhaltungselektronik aufgewachsen. Seit meinem ersten Computer, einem Commodore C64, habe ich mich für die Technik interessiert und angefangen, meine eigenen Computer zu bauen. Bei Notebookcheck kümmere ich mich schwerpunktmäßig um die Business-Geräte sowie die mobilen Workstations, doch ich mache auch gerne Abstecher in den mobilen Bereich. Es ist immer wieder eine tolle Erfahrung, neueste Geräte zu testen und miteinander zu vergleichen. Den passenden Ausgleich schafft der Sport, im Sommer vor allem mit dem Rad.