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  • GTX 970 und GTX 980 im Test - Maxwell-Höhenflug

    GTX 970 und GTX 980 im Test - Maxwell-Höhenflug

    Nach dem Erscheinen der GTX 750 (Ti) wurde es längere Zeit still um Nvidias neue GPU-Generation Maxwell. Nun stehen aber endlich die langerwarteten Performance-Grafikkarten Geforce GTX 970 und GTX 980 zur Verfügung. Ohne alles vorwegzunehmen: Nvidia hat Wort gehalten und den neuen GM204-Grafikchip mit beispielhafter Energieeffizienz ausgestattet. Der PCGH-Test klärt auf, ob Max wirklich well (done) ist.

    Wichtiger Hinweis: Nvidia hat am 25.1.2015 andere Spezifikationen der GTX 970 bestätigt. So besitzt die GTX 970 zwar einen 4 GiB großen VRAM, dieser wird aber in zwei Bereiche segmentiert (3,5 + 0,5 GiB) und nur der erste wird in voller Geschwindigkeit angesteuert. Das Blockschaltbild der Geforce GTX 970 zum Launch hätte in etwa so aussehen müssen: Neben den 3 deaktivierten SMMs, die zu 1.644 anstelle von 2.048 Shader-ALUs sowie 104 statt 128 TMUs und einer Pixelfüllrate von 54,6 statt 72,1 GPixel/s bei Basistakt führen, hätte man darauf hinweisen müssen, das ein Achtel des L2-Caches sowie acht der 64 ROPs deaktiviert sind.

    Mehr Infos finden Sie in dem Hintergrund-Artikel Geforce GTX 970 und der 3,5-GiByte-"Modus".


    Nvidia GTX 970 und GTX 980 im Test - AufmacherNvidia GTX 970 und GTX 980 im Test - AufmacherQuelle: NvidiaNvidia stellt heute im Rahmen des Game-24-Events weltweit die Geforce GTX 980 und die Geforce GTX 970 vor. Auch PC Games Hardware erhielt vorab Muster der neuen Grafikkarten auf Basis der Maxwell-Architektur und kann Ihnen so einen ersten Test von Nvidias neuem Flaggschiff präsentieren. Neues Flaggschiff? Ja, denn trotz vergleichsweise günstiger Preise insbesondere der GTX 970 werden die ehemalige GTX-780-Ti-Garde sowie die Titan-Karten in Sachen Performance abgelöst - überflüssig zu erwähnen, dass auch die Radeon R9 290X, vormals einen Hauch schneller als die 780 Ti, nicht hinterherkommt. Doch das Beste: Geforce GTX 980 und GTX 970 benötigen deutlich weniger Strom als ihre Vorgänger und sind darüber hinaus auch finanziell vertretbar, wenn man die Launch-Preise vergleicht.

    Gleichzeitig stellt Nvidia die Produktion der bisherigen GK110-Karten GTX 780, 780 Ti sowie die GK104-basierte GTX 770 ein. Ab dem 19. September, 4:30 Uhr sieht das obere Ende von Nvidias Gamer-Portfolio also wie folgt aus - hinzu kommt die GTX Titan Black:

    Geforce GTX 980 - UVP: 549 US-$/538 Euro (452 EUR + MwSt.)
    Geforce GTX 970 - UVP: 329 US-$/321 Euro (270 EUR + MwSt.)
    Geforce GTX 760 - UVP: 219 US-$/derzeit ab ca. 195 Euro (zum PCGH-Test)
    Nvidia GTX 970 und GTX 980 im Test (1)Nvidia GTX 970 und GTX 980 im Test (1)Quelle: Nvidia

    Nvidias neue Grafikkarten, die Geforce GTX 980 und die Geforce GTX 970, kommen zu Preisen von rund 540 respektive 325 Euro auf den Markt und basieren wie die GTX 750 Ti auf der energieeffizienten Maxwell-Architektur, Die vormals spekulierte Namensgebung GTX 8xx wurde zugunsten der schon erhältlichen Mobile-GPUs der 800m-Reihe übersprungen - Nvidia sagte, man wolle ein klares "Naming" für die neuen GPUs und wir hoffen, das wird auch durchgehalten...

    Beide Grafikkarten basieren auf dem GM204-Chip und verfügen über ein 256-Bit-Speicherinterface. Daran angebunden sind jeweils zeitgemäße 4 GiByte GDDR5-Grafikkartenspeicher. Die Frage nach 8-GiByte-Modellen wollte Nvidia derzeit nicht beantworten, doch einige Partnerkarten bieten bereits eine alternierende Bestückung von Memory-Pärchen auf Vorder- und Rückseite, sodass entsprechend vollbestückte Modelle wohl nur eine Frage der Zeit sind. Apropos: Während sich von der Geforce GTX 970 bereits sechs Partnerkarten im PCGH-Testlabor befinden, scheint es von der GTX 980 zum Launch lediglich das von Nvidia bereitgestellte Referenzdesign zu geben - auch hier zunächst Schweigen im Walde bezüglich der Frage nach Alternativmodellen oder Partnerkarten.

    Ein Hinweis in eigener Sache: PC Games Hardware steckt mitten in der Abgabe, der finalen Phase der Heftproduktion. In der neuen PCGH 11/2014, bei der die Redaktion zusammen mit Ihnen, werte Leser, das 14-jährige Bestehen feiert, finden Sie ein neunseitiges Special zur Geforce GTX 980 und GTX 970. Damit unsere Online-Leser nicht leer ausgehen, bieten wir Ihnen hier einen - sehr ausführlichen - Auszug der gewonnenen Erkenntnisse. Die volle Packung mit allen Analysen und getesteten Herstellerkarten finden Sie im Heft. Für mehr war an dieser Stelle trotz unzähliger Überstunden einfach keine Zeit.

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    00:28
    Geforce GTX 980: Elemental-Techdemo mit DirectX 12

    Geforce GTX 970 und GTX 980 im Test: Technik und Spezifikationen

          

    Wie schon Nvidias GTX 750 (Ti) wurden auch die beiden größeren Brüder GTX 970 und GTX 980 auf Effizienz getrimmt. Die vom Hersteller angegebene TDP liegt im Falle der GTX 970 bei 145 Watt, die der GTX 980 bei 165 Watt. Nachdem sich Ihre Kinnlade soeben leicht geöffnet hat und sie kurz darüber nachgedacht haben: Nein, weder die GTX 980 noch die GTX 970 sind so langsam, wie man das angesichts ihrer typischen Verbrauchswerte (Typical Gaming Power) erwarten könnte. Doch nicht nur bei Architektur und Effizienz gibt es Neuerungen. Mit den neuen Maxwell-GPUs führt Nvidia auch einige spannende neue Features ein. Besonders interessant ist dabei wohl "Dynamic Super Resolution" und MFAA. Zu all dem später mehr.

    03:19
    GTX 980: Nvidia zeigt beeindruckende Gras-Tessellation-Demo


    Nvidia GTX 970 und GTX 980 im Test (17)Nvidia GTX 970 und GTX 980 im Test (17)Quelle: NvidiaDie neuen Maxwells unterscheiden sich sowohl in den Basis- und Boost-Taktraten, sowie der Anzahl an Rechenwerken deutlich von ihren Vorgängern - dabei gilt das Prinzip "weniger ist mehr", auch wenn der numerische Vorgänger eigentlich der GK104-Chip aus der GTX 680 und 770 ist. Insgesamt beherbergt der GM204, welcher wie gehabt im 28-Nanometer-HP-Prozess bei TSMC gefertigt wird, 16 Shader-Mulitprozessoren, kurz SMs. Jene Funktionsblöcke enthalten wie bei der GTX 750 Ti jeweils 128 Shader-ALUs und 16 Textureinheiten. Insgesamt fährt der GM204 folglich 2.048 arithmetisch-logische Rechner und 128 Texturwerke ins Feld. Rein auf diese Rohdaten bezogen, ist der Chip mit AMDs vor mehr als drei Jahren veröffentlichtem Tahiti (Radeon HD 7000/R9 280[X]) vergleichbar. Neu für einen Nvidia-Chip sind die satten 64 ROPs, welche wie bei AMDs Hawaii (R9 290[X]) für eine hohe Pixelfüllrate sorgen. Des Weiteren beherrschen auch die Maxwell-ROPs eine erweiterte Farbkompression, wie sie AMD jüngst mit Tonga (R9 285) in den Fokus rückte - Nvidia spricht, die Konkurrenz stichelnd, von der bereits dritten Generation der eigenen Implementierung, bei der es nun jedoch weitere Verbesserungen, sprich Kompressionsmöglichkeiten gibt. Die Speichertransferrate soll so rund ein Drittel effizienter genutzt werden können. Darum glaubt Nvidia, beim GM204 mit einem 256 Bit breiten Speicherinterface auszukommen.

    Was die GTX 680 und GTX 670 beim Kepler-GK104 waren, das sind die Geforce GTX 980 und GTX 970 für den Maxwell-GM204. Die Geforce GTX 980 basiert auf dem "vollen" Chip, das heißt, alle 2.048 physikalisch vorhandenen Rechenwerke sind aktiv. Der Basistakt beläuft sich auf 1.126 MHz und der typische Boost auf immerhin 1.216 MHz. Die GTX 970 muss auf drei der 16 vorhandenen SM-Einheitenblöcke sowie etwas Takt verzichten, ein Lasercut lässt nur noch 1.664 ALUs und 104 TMUs am Strom; 1.050 MHz Basis- und 1.178 MHz (typischer) Boosttakt sind hier Programm. Keine Einschnitte sind bei den Raster Operation Units und dem anschließenden Speicher zu verzeichnen, hier bieten sowohl die Geforce GTX 980 als auch die GTX 970 je ein 256 Bits breites Interface, 64 ROPs sowie 4 GiByte GDDR5-Speicher mit einer Datenrate von 7 Gbps - 3.506 MHz, um präzise zu sein. Der Brutto-Speicherdurchsatz ist folglich identisch mit der Geforce GTX 770 und deutlich geringer als bei den GK110-Chips mit ihrer um 50 Prozent breiteren Datenbahn, die erwähnten Kompressionskniffe sollen jedoch den Nettoerlös steigern. Die Spezifikation der GTX 980 und GTX 970 in Kürze:

    ModellGTX 980GTX 970GTX 780 TiGTX TitanGTX 770R9 290XR9 290R9 280X
    Circa-Preis (Euro)540,-330,-530,-Nicht lieferbar260,-410,-320,-220,-
    CodenameGM204-A1GM204-A1GK110-425-B1GK110-400-A1GK104Hawaii XTHawaii ProTahiti XTL
    Direct-X-Version11.0 (11.3 geplant)11.0 (11.3 geplant)11.011.011.011.211.211.2
    Chipgröße398 mm²398 mm²550 mm²550 mm²294 mm²438 mm²438 mm²365 mm²
    Transistoren Grafikchip (Mio.)5.2005.2007.1007.1003.5406.2006.2004.313
    Shader-/SIMD-/Textureinheiten2.048/16/1281.664/13/1042.880/15/2402.688/14/2241.536/8/1282.816/44/1762.560/40/1602.048/32/128
    Raster-Endstufen (ROPs)6464484832646432
    GPU-Basistakt (Megahertz)1.1261.0508768371.046727 (inoffiz.)662 (inoffiz.)950
    GPU-Boost-Takt (Megahertz)1.2161.1789288761.0851.0009471.000
    Rechenleistung SP/DP (GFLOPS)*4.612/144,13.494/109,25.046/2104.499/1.5003.213/1345.632/7044.849/6063.891/973
    Durchsatz Pixel/Texel (GPixel/s)*72,1/144,154,6/109,235,0/210,233,5/187,533,5/133,964,0/176,060,6/151,530,4/121,6
    Dreiecksdurchsatz (Mio./s)*6.0054.5504.3803.9062.7894.0003.7881.900
    Takt Grafikspeicher (MHz)*3.5063.5063.5003.0043.5062.5002.5003.000
    Speichergeschwindigkeit (Gbps)7,07,07,06,07,05,05,06,0
    Speicheranbindung (parallele Bit)256256384384256512512384
    Speicherübertragungsrate (GB/s)224,4224,4336288,4224,4320320288
    Übliche Speichermenge (MiB)4.0964.0963.0726.1442.0484.0964.0963.072
    PCI-Express-Stromanschlüsse2x 6-polig2x 6-poligje 1x 6-/8-pol.je 1x 6-/8-pol.2x 6-poligje 1x 6-/8-pol.6+8-/2x 6-pol.1x 6- & 1x8-pol.

    Geforce GTX 970 und GTX 980 im Test: Blockdiagramm neu interpretiert

          


    Das meiste des bereits im Februar dieses Jahres zur Architekturpremiere in Form des Maxwell-GM107 gesagten gilt auch heute noch. Wichtige Änderungen finden Sie unterhalb des Blockdiagrammes. Die Basiseinheit, der Shader-Multiprozessor (kurz SM), bekommt den Maxwell-Zusatz M und wird so zum SMM. Nvidia-intern hießen die SMs in Kepler bereits SMK anstelle des vermarkteten SMX. Die einzelnen SMMs wurden im Vergleich zu Kepler gründlich entschlackt, allerdings nicht so grundlegend umgebaut, wie Nvidias Diagramm suggeriert (in dem Kepler zudem mit 256 anstelle von 192 ALUs angegeben wird). Denn bereits die Kepler-GPUs verfügten über eine Trennung der einzelnen Einheiten, von denen alle fest einem Scheduler-Pärchen, die meisten sogar einem einzelnen Scheduler zugeordnet waren. Wir haben uns diesbezüglich ebenfalls an einem Diagramm versucht, welches Sie im Folgenden sehen.

    Geforce GTX 980-970 Shader-Multiprozessor

    before
    after


    Einige nur unregelmäßig auftauchende Einheiten haben wir der Übersicht zuliebe nicht mit aufgeführt. Bitte beachten Sie, dass die hohe DP-Rate des GK110-Diagrammes dem geplanten Einsatzgebiet im HPC-Bereich geschuldet ist. Die bislang auf Gaming ausgelegten Maxwell-Chips besitzen lediglich zwei einzelne DP-Einheiten pro Scheduler-Gruppe.

    Wirklich neu ist am SMM, dass die Anzahl der Shader-ALUs nun auch dem entspricht, was durch Scheduler und vor allem Register-File bedient werden kann. So erklärt sich auch die Rechnung, die Nvidia hier aufmacht und einem Maxwell-SM 35 (beim GM107) respektive 40 (GM204) mehr Performance pro Core im Vergleich zu Kepler zuspricht, beziehungsweise mit einem Maxwell-GM107-SM 90% der Leistung eines Kepler-SM erreichen will. Denn im Umkehrschluss ergibt sich aus der Rechnung, dass die beiden zusätzlichen FP32-Blöcke in Kepler nicht 50, sondern lediglich knapp 20 Prozent Performance erbrachten - weil sie eben nur unter bestimmten Voraussetzungen genutzt werden konnten. In unseren Messungen haben wir besonders beim Absetzen von Vec2-Anweisungen eine rund 50 % höhere Effiizenz gegenüber Kepler feststellen können. Gegenüber Kepler wandern die L/S- sowie die SFU-Einheiten in den festen Zuständigkeitsbereich eines Schedulers, dafür teilen sich jeweils zwei Scheduler eine Quad-TMU; pro SM sind zwei dieser Quad-TMUs vorhanden. Double-Precision ist in den Gaming-Chips nach wie vor ein Pro-Forma-Feature und wird mit 1/32-stel des Single-Precision-Durchsatzes ausgeführt. Wie in Kepler zeichnen dafür separate Einheiten verantwortlich, die fest einem Scheduler zugeordnet sind.

    Augenfälligste Unterschiede zum GM107 zeigen sich beim GM204 in Sachen Cache-Größen. Der L1- und Texturcache wurden von 12 auf 24 KiB erweitert und auch der Shared-Memory ist mit 96 KiByte pro SMM angewachsen und zwar um 50 Prozent. Dadurch ist es möglich, dass sich unter DirectX drei Thread-Blocks mit je 32 KiByte zugesichertem Shared-Memory gleichzeitig im SMM des GM204 tummeln. Der anschließende Level-2-Cache ist mit 2 MiB im GM204 "nur" so groß wie beim GM107 obwohl doppelt soviel 64-Bit-Memory-Controller bedient werden wollen - der GK110 muss sich mit 1,5 MiB begnügen, der GK104 sogar nur mit 512 KiByte. Größere Caches bedeuten größere Mengen unmittelbar benötigter Daten innerhalb der GPU, was die Leistung drastisch verbessern kann - je mehr in den vergleichsweise langsamen GDDR5-Speicher ausgelagert werden muss, desto länger dauert der Transfer und desto geringer die erzielte Leistung.

    Geforce GTX 970 und GTX 980 im Test: Kühlung, Lautheit und Leistungsaufnahme

          

    Das GTX-980-Referenzdesign ähnelt optisch stark dem von GTX 770 bis Titan Black bekannten Design, setzt im Inneren jedoch auf einen Kühlblock mit drei Heatpipes anstelle einer Vapor-Chamber. Trauer um die "Dampfkammer" ist nicht angebracht, die PCGH vorliegende Geforce GTX 980 erzielt ein gutes Verhältnis aus Temperatur und Lautheit:, wie die unten stehende Tabelle dokumentiert:

    Kühlervergleich GTX 980 vs. Titan/780 Ti

    before
    after


    Ein identisches Lautstärkeverhalten sollte trotz gleichen Lüfters und ähnlicher Ansteuerung also nicht gegeben sein. Doch PC Games Hardware schätzt nicht nur, wir messen mit unserem kalibierten Sone-Messgerät im schallarmen Raum aus 50 Zentimetern Entfernung genau nach.

     GTX 980GTX 970 (Asus Strix)GTX 780 TiGTX TitanGTX 770R9 290X UberR9 290X QuietHD 7970 GE
    Lautstärke        
    Leerlauf (Windows-Desktop)0,3 Sone0,0 Sone (passiv)0,6 Sone0,3 Sone0,7 Sone0,6 Sone0,6 Sone0,8 Sone
    Zweischirmbetrieb (untersch. Monitore)0,3 Sone0,0 Sone (passiv)0,6 Sone0,3 Sone0,7 Sone0,6 Sone0,6 Sone0,9 Sone
    Blu-ray-Wiedergabe (The Dark Knight)0,3 Sone0,0 Sone (passiv)0,6 Sone0,3 Sone0,7 Sone0,6 Sone0,6 Sone0,9 Sone
    Anno 2070 (DX11)3,0 Sone0,7 Sone4,3 Sone3,2 Sone2,8 Sone9,6 Sone4,4 Sone8,5 Sone
    BF Bad Company 2 (DX11)2,7 Sone0,7 Sone4,6 Sone3,2 Sone3,0 Sone9,6 Sone4,4 Sone8,4 Sone
    Leistungsaufnahme        
    Leerlauf (Windows-Desktop)11,5 Watt15 Watt16 Watt13 Watt10 Watt21 Watt21 Watt15 Watt
    Zweischirmbetrieb (untersch. Monitore)14,5 Watt16 Watt18 Watt16 Watt13 Watt61 Watt56 Watt53 Watt
    Blu-ray-Wiedergabe (The Dark Knight)14 Watt17 Watt20 Watt19 Watt15 Watt89 Watt79 Watt60 Watt
    Anno 2070 (DX11)163 Watt164 Watt245 Watt214 Watt166 Watt289 Watt230 Watt*265 Watt
    BF Bad Company 2 (DX11)160 Watt165 Watt248 Watt214 Watt179 Watt269 Watt249 Watt*247 Watt


    Falls Sie sich wundern: Da uns Nvidia kein Referenzdesign der Geforce GTX 970 zur Verfügung stellte und im Gegenzug alle Boardpartner attraktive Eigendesigns auf die Reise schickten, entschieden wir uns dazu, die GTX 970 zu vermessen, welche im vorhergehenden Test am zahmsten, das heißt nicht übertrieben hoch boostet. Asus' GTX 970 Strix qualifizierte sich für diese Aufgabe. Für die Lautheits- und Leistungsaufnahme-Messungen takteten wir die Karte via Takt-Offset auf den typischen Boost, 1.178 MHz, herunter; der Chip setzt dabei automatisch eine niedrigere Spannung.

    Interessant ist, dass die GTX 980 wie viele Nvidia-Referenzkarten zuvor besonders sparsam agiert - die Verbrauchswerte sind durch die Bank exzellent. Die Asus GTX 970 Strix verbraucht im Leerlauf deutlich mehr Strom, verdient aber trotzdem das Prädikat "sehr sparsam". Hinzu kommt die großartige Geräuschcharakteristik der Strix: Im Leerlauf stets geräuschlos, erzeugt sie unter Volllast höchstens 0,7 Sone. Wir können an dieser Stelle schon verraten, dass diese die leiseste GTX 970 am Markt ist. In der PCGH 11/2014, welche ab dem 1. Oktober im Handel liegt, testen wir insgesamt vier Herstellerkarten und werfen außerdem einen Blick auf zwei weitere.

    Wissenswert: Mehr Informationen zum Thema finden Sie in:
    Grafikkarten-Rangliste 2016: 28 Radeon- und Geforce-GPUs im Benchmarkvergleich
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    Es gibt >1k Kommentare zum Artikel
    Von biosat-lost
    alles Quatsch was hier stand. wäre zwar schön, wird jedoch niemals umgesetzt werden.
    Von Abductee
    Wobei man sagen muss das eine gewisse Drehzahlgrenze sehr wohl einen Sinn hat.Einige PWM-Lüfter fangen bei zu tiefer…
    Von Offset
    Bei einigen Karten gibt es im Bios eine Sperre, dass sich die Lüfter nicht komplett abschalten lassen. Einfach…
    Von GoldenMic
    Das geht dann aber höchstens bei Karten, die im Idle bis 60°C sowies die Lüfter abstellen.Oder wirklich bei JEDER Karte?
    Von MZ259
    Einfach auf "Settings" dann unter "Lüfter" bei niedrigen Temeraturen die Lüftergeschwindigkeit so weit nach unten…
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Geforce GTX 980
GTX 970 und GTX 980 im Test - Maxwell-Höhenflug
Nach dem Erscheinen der GTX 750 (Ti) wurde es längere Zeit still um Nvidias neue GPU-Generation Maxwell. Nun stehen aber endlich die langerwarteten Performance-Grafikkarten Geforce GTX 970 und GTX 980 zur Verfügung. Ohne alles vorwegzunehmen: Nvidia hat Wort gehalten und den neuen GM204-Grafikchip mit beispielhafter Energieeffizienz ausgestattet. Der PCGH-Test klärt auf, ob Max wirklich well (done) ist.
http://www.pcgameshardware.de/Geforce-GTX-980-Grafikkarte-259282/Tests/Test-Geforce-GTX-980-970-GM204-Maxwell-1136157/
19.09.2014
http://www.pcgameshardware.de/screenshots/medium/2014/09/NVIDIA_GeForce_GTX_900series_KeyVisual_Large_002-pcgh_b2teaser_169.jpg
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