Nvidia Geforce GTX 680

Grafikkarte im Tempo-Streit (ausführlicher Test)

Friedrich Stiemer ist Inhaber des Redaktionsbüros Text.Talk.Tech.
Fegt Nvidia mit seiner neuen Geforce den frischgebackenen Grafik-König AMD gleich wieder vom 3D-Thron?
Die Kepler-GPU im Inneren der Nvidia Geforce GTX 680.
Die Kepler-GPU im Inneren der Nvidia Geforce GTX 680.
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Die neuste Nvidia-GPU "Geforce GTX 680"mit dem Codenamen Kepler wurde von der Community heiß erwartet. Die wildesten Gerüchte kursierten im Internet: Manche behaupteten, dass der kommende Grafikprozessor nur um einen geringeren Prozentsatz schneller ist als die Geforce GTX 580. Wieder andere bescheinigten der Grafikkarte astronomische Leistungswerte, welche die AMD Radeon HD 7970 um Längen übertreffen. Nvidia selbst hüllte sich in Schweigen und ließ nicht den Hauch einer offiziellen Information nach Außen dringen.

Den Grafikprozessor Geforce GTX 680 lässt Nvidia - ebenso wie AMD - nun im effizienten 28-Nanometer-Verfahren fertigen. Kurz zusammengefasst ermöglicht das neue Produktionsverfahren mehr Transistoren auf kleinerer Fläche bei gleichzeitiger Zunahme der Rechenleistung und Senkung des Energieverbrauchs. AMD zeigt, dass sich die versprochene Energieeffizienz auch in der Praxis bewahrheitet. Die Messung der Leistungsaufnahme der GTX 680 zeigt, dass sich die neue Architektur auch für Nvidia gelohnt hat. Apropos kleinere Flächen: der Grafikchip misst nur noch rund 294 Quadratmillimeter und ist damit auch kleiner als der bis dato komplexeste Chip in der AMD Radeon HD 7970: die Tahiti-GPU ist 380 Quadratmillimeter groß. Dagegen verbaut AMD mit rund 4,3 Milliarden Stück mehr Transistoren auf seiner GPU. Nvidia platziert nur über 3,5 Milliarden Transistoren.

Kepler ist aber keine von Grund auf neu zusammengebaute GPU, sondern basiert auf dem Vorgänger Fermi. Der Grafikprozessor selbst setzt sich aus vielen verschiedenen Blöcken zusammen, wobei jeder Block eine eigene spezifische Aufgabe bei der 3D-Berechnung übernimmt. Weiterhin erledigen aber die GPCs (Graphics Processing Clusters) den Löwenanteil und verfügen über dedizierte Ressourcen für die Rasterung, das Shading und die Berechnung von Texturen und Rechenaufgaben. Innerhalb der Kepler-GPCs befinden sich die neuen Streaming-Multiprozessoren (kurz SMX) der nächsten Generation. Diese sollen gegenüber den älteren Fermi-Streaming-Prozessoren nicht nur mehr leisten, sondern auch noch sparsamer im Verbrauch sein.

Innerhalb der SMXs befinden sich die wichtigsten Komponenten der Grafikverarbeitung. Die SMX-Cuda-Kerne sind für die Physik- und den unterschiedlichen Pixel-Berechnungen zuständig. Die Textur-Einheiten sorgen für die Verarbeitung der Texturen und deren Ablage in den Grafikspeicher. Die Einheiten mit dem Namen Special Function Unit (SFU) kümmern sich um transzendentale und Grafik-Interpolations-Anweisungen. Schlussendlich ist die Polymorph-Engine verantwortlich für Vertex Fetch, Tesselation und Viewport-Transform. All diese Funktionseinheiten berechnen die hochkomplexen 3D-Effekte moderner PC-Grafik.

Im Vergleich zu Fermi soll Kepler natürlich vor allem leistungsfähiger sein. Nvidia verbaut mehr Cuda-Kerne, die auf diese Weise eine bessere Performance bei niedrigeren Taktraten leisten sollen. Mit jeweils 192 Cuda-Cores in je acht SMXs enthält Kepler sechs Mal mehr Berechnungseinheiten als noch der Vorgänger Fermi bei doppelter Leistungssteigerung (Leistung geteilt durch Watt).

Natürlich haben die Entwickler auch am Speicherinterface getüftelt und es komplett überarbeitet. Laut Nvidia erreicht die Geforce GTX 680 mit seinem 256 Bit großen Interface und einem 2 GB großen DDR5-Speicher nun Speichergeschwindigkeiten von bis zu 6 GBits/s, was Kepler zum Grafikchip mit dem höchsten Speicherdurchsatz auf dem Markt machen würde.

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