Wir haben das GK104 getestet: GeForce GTX 680 und High-End-Pistolen

Es ist Zeit! Wir haben lange darauf gewartet, wir haben von vielen Stellen viel darüber gehört, aber endlich ist die Architektur von NVIDIA namens Kepler angekommen, die als Nachfolger von Fermi gelten kann. Oder nicht? In unserem Artikel reparieren wir nicht nur technisch, sondern beschreiben natürlich alle Features der Beschreibung der geistigen Welt der GeForce GTX 104-Karte mit dem Codenamen GK680, neben Verbrauch und Erwärmung haben wir auch die Leistung durchgeführt in vielerlei Hinsicht testen. Lass uns hineinschneiden!

Technológia

Bisher war man sich einig, dass die Gesamtrechenleistung der GPU auf Dauer einen höheren Wert darstellt als die Geschwindigkeit, die in dreidimensionalen Spielen gezeigt wird. Dieser Trend hatte erhebliche Auswirkungen auf NVIDIA Fermi-Grafikkarten, jedoch brach der erste Kepler-Chip dieses Prinzip. Ob sich dieser Schritt gelohnt hat, wird sich auf wenigen Seiten zeigen.

Kennenlernen der GK104-GPU 

Die Grafikkarte GeForce GTX 680 basiert auf dem bereits erwähnten GK104-Grafikprozessor. Der mit der 28-nm-Fertigungstechnologie von TSMC hergestellte Chip ist 294 Quadratmillimeter groß und besteht aus 3,54 Milliarden Transistoren. Im Vergleich zu AMDs Lösung mit dem Codenamen Tahiti ist das ein recht guter Wert, der sich vor allem in den Produktionskosten niederschlägt. Der auffälligste Parameter der GPU ist der 1536 CUDA-Kern, der dreimal mehr ist als bei der GeForce GTX 580. Der Chip selbst verfügt über 4 GPCs (Graphics Processing Cluster), in denen zwei SMXs (Shader Multiprocessors) untergebracht sind. Der SMX enthält eine PolyMorph 2.0-Engine, einen Instruktions-Cache, 192 CUDA-Kerne, 16 Texturierer und natürlich First-Level-Cache. An dieser Stelle sei angemerkt, dass der bisher verwendete Shader-Takt der Vergangenheit angehört, sodass nun alle Komponenten des Chips der gleichen Frequenz folgen, was zeitgesteuert eigentlich gut ist.

[+] 

[+] 

Im NVIDIA-Modus speichern 

Aufgrund der bisherigen Erfahrungen können wir sehen, dass der Chip, der die Basis der neuen Kanone bildet, nun überraschend günstige physikalische Parameter aufweist. Im Vergleich zu den GeForce GTX 280, 480 und 580 Karten bewegt sich der Rookie in einer ganz anderen Kategorie. Wir stellen nun kurz die Entwicklungen und Innovationen vor, mit denen es den Ingenieuren gelungen ist, die Anzahl der Transistoren und die Größe des Chips zu kontrollieren.

[+] 

Jeder Shader-Multiprozessor verfügt über eine Tessellator-Einheit, also insgesamt 8 Prozessoren. Betrachtet man nur die Zahlen, könnte man meinen, dass es an dieser Stelle einen Rückschlag gegenüber der Vorgängergeneration gegeben hat, aber da sich die Leistung der Tessellatoren insgesamt verdoppelt hat, gibt es definitiv Fortschritte zu machen. Die größte Änderung gab es im Backend. Die GK104-GPU greift über einen 256-Bit-Speicherbus auf 2 GB GDDR5-Onboard-Speicher zu, wobei die Speicherchips mit effektiven 6,0 GHz ticken. Was bedeutet das in der Praxis? Im Vergleich zur GeForce GTX 580 wurde die Breite des Speicherbusses halbiert, dies wurde jedoch durch den blutrünstigen Speichertakt vollständig ausgeglichen. Auch das ist ein Riesenspaß, da AMD zu diesem Zeitpunkt noch in einer anderen Dimension war, nun aber die Radeon HD 7970 um ein halbes GHz überholt hat. Auch die Optimierung der Anzahl der ROP-Einheiten ist keine signifikante Einsparung. Bisher sind die Hausaufgaben Stern fünf, doch jetzt kommt die schwarze Suppe. 

 [+]

Obwohl die GeForce GTX 680 über eine extrem umfangreiche API-Unterstützung verfügt (CUDA C, CUDA C ++, CUDA Fortran, OpenCL, DirectCompute und Microsoft C ++ AMP), die in der Tat der Schlüssel zur universellen Programmierbarkeit sind, sind einige Dinge immer noch sehr viel fehlt. Rechenleistung mit doppelter Genauigkeit ist ein wichtiger Faktor im GPGPU-Markt für Aufgaben, die reich an leistungsintensivem Gleitkomma-Computing sind, aber auch allgemein. An dieser Stelle kann das neue Kepler-Plättchen sehr ernsthaft angegriffen werden. Der Chip ist theoretisch zu zwanzig Viertel einfacher Rechenleistung mit doppelter Genauigkeit in der Lage, was im Messprogramm SiSoftware Sandra 2012 sofort auffällt. Die GeForce GTX 680 kann ihren Vorgänger nicht einmal schlagen und die AMD Radeon HD 7900 Serie bewegt sich in einer ganz anderen Kategorie. Zur weiteren Optimierung verzichteten die Ingenieure auf ECC- und Virtual-Memory-Unterstützung und die Größe der verschiedenen Caches wurde auf das noch vertretbare Maß beschränkt, sodass die GeForce GTX 580 eineinhalb Mal mehr Sekundärspeicher als der Neuling hatte. Vor allem wegen des Mangels an virtueller Hardware-Texturierung tut uns das Herz weh, denn dies kann dem Grafikprozessor ernsthafte Kopfschmerzen bereiten, große Mengen an Texturen zu verarbeiten. Wir sind gespannt, ob es während Doom 4 ein weiteres Fasten geben wird. Die GPGPU-Leistung wird auf der nächsten Seite besprochen. Vorwort ist, dass es sich lohnt, den Champagner wieder in den Kühlschrank zu stellen.

An Innovation mangelt es (trotzdem) nicht 

Natürlich entspricht die GeForce GTX 680 dem PCI Express 3.0-Standard und unterstützt auch DirectX 11.1 und die NVIDIA GPU Boost-Technologie. Das GPU-Boost-Verfahren ermöglicht die automatische Einstellung des Kerntakts. Damit die Leistung immer auf einem idealen Niveau ist, berücksichtigen Kepler-Chips auch die Auslastung des Grafikprozessors, den Stromverbrauch und die aktuelle Temperatur und erhöhen das Tempo entsprechend. Laut offizieller Dokumentation erfolgt die Takterhöhung in 100 ms, sodass Nutzer davon nichts mitbekommen. In der Praxis bedeutet dies, dass der GK104 mit einem Basis-Basistakt von 1006 MHz (Core-Base) arbeitet, aber nach Auswertung der erstgenannten Faktoren kann der Chip diesen auf bis zu 1110 MHz (Core-Boost) steigern. NVIDIA berechnet, dass das durchschnittliche Ergebnis des GPU-Boosts 1056 MHz beträgt, aber bei einem günstigen Takt können tatsächlich 1,10 GHz abgefangen werden. Ein Beispiel dafür haben wir am Tag des Starts auf fremden Computerseiten gesehen. Das Tempo ist ziemlich beeindruckend, daher ist es kein Wunder, dass Sie es geschafft haben, sich der vorherigen zweiköpfigen Kanone, der GeForce GTX 590, zu nähern. Die Tuning-Utilities MSI Afterburner und EVGA Precision X können sowohl auf maximale Leistung als auch auf Taktversatz eingestellt werden.

Das Unternehmen will Fans aufgrund des Slips mit zusätzlichen exklusiven Features wie Frame Rate Target, Adaptive Vertical Sync und NVENC entschädigen. Die erste ist praktisch nichts anderes als ein veränderbares FPS-Limit. Dies kann Glück bringen, wenn sich unser Lieblingsspiel mit unnötig hohen Geschwindigkeiten dreht. Wenn Sie die Geräuschemissionen und den Verbrauch reduzieren möchten, sollten Sie das Frame-Rate-Ziel verwenden. 

 [+]

Adaptive Vertical Sync oder dynamische Aktivierung der vertikalen Synchronisation wurde entwickelt, um eine konstante Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Wenn die Geschwindigkeit einer bestimmten Anwendung unter die Aktualisierungsrate des Monitors fällt, sollten Sie die Synchronisierung für eine bessere Leistung möglicherweise deaktivieren. Der Prozess bewerkstelligt dies im Wesentlichen - natürlich ohne Benutzereingriff.

NVENC ist eine Einheit mit fester Funktion, die entwickelt wurde, um die Codierung von H.264-Videos zu beschleunigen. Hier ist nicht in erster Linie eine herausragende Leistungssteigerung zu erwarten, sondern dass der Arbeitsablauf mit deutlich weniger Energieverbrauch als bisher erfolgt. CyberLink MediaEspresso ist bereits bereit, NVENC zu nutzen. Im Vergleich zur vorherigen Generation ist die Entwicklung ziemlich umwerfend. Laut Messungen der deutschen ComputerBase schneidet die GeForce GTX 680 mit mehr als 100 Watt weniger Leistungsaufnahme schneller als ihr Vorgänger ab.

Für diejenigen, die nicht einmal genug haben, schauen Sie sich das FXAA-Glättungsverfahren an. Der Algorithmus basiert auf der hohen Shader-Performance des GK104. FXAA erreicht eine Bildqualität wie 4x MSAA (Multi-Sample AntiAliasing), jedoch mit einer um 60 Prozent höheren Rate. Schade, aber das AMD ZeroCore Verbrauchsreduzierungsverfahren wurde in keiner Form eingebaut, aber insgesamt haben wir überhaupt keinen Grund zur Klage.

[+] 

Die GeForce GTX 680 unterstützt die NVIDIA 3D Vision Surround-Technologie. Glückliche Besitzer können bis zu vier Monitore für ein besseres visuelles Erlebnis verwenden. 

Nach einem kurzen Rückblick können wir sagen, dass die NVIDIA GeForce GTX 680 nicht von ungefähr die leistungsstärkste Single-GPU-Karte auf dem Markt ist, aber 2 GB VRAM können in extrem hoher Auflösung knapp werden. Gerüchten zufolge könnten die Grünen später sogar noch ein Modell mit 4 GB Onboard-Speicher auf den Markt bringen, aber das ist kein Problem, wenn das doch nicht passiert. Die Partner haben bereits eine Reihe von aufgeladenen Varianten fertiggestellt.  
Die Nummerierung der verwendeten Kachel bestätigt, dass das GK104 die Gamer-Linie darstellt, die das GF104 und GF114 bereits recht gut angefasst haben. Dementsprechend glänzt der erste Kepler-basierte Chip nicht unter GPGPU-Anwendungen, aber in Spielen ist er unschlagbar, Chipgröße und Stromverbrauch sind ausgesprochen ansprechend. Dies spiegelt gleichzeitig die Tatsache wider, dass AMD mit dem GCN-Chip sehr stark auf die professionellen Bedürfnisse, den breiteren Einsatz der GPU, ausgerichtet hat. Dadurch bieten Karten auf Tahiti-Basis in den meisten Spielen weniger Leistung als die GeForce GTX 104, die den GK680 verwendet.