Test der Geforce GTX 1080 Ti: Titan-X-Thronfolger von Nvidia für 819 Euro
Geforce GTX 1080 Ti im Test mit Benchmarks: Seit dem vergangenen Sommer sitzt Nvidias teure Titan X (Pascal) auf dem Leistungsthron. Nun beerbt Nvidia sich selbst: Die GTX 1080 Ti bietet rund 101 Prozent der Titan-X-Leistung für 65 Prozent ihres Preises. PC Games Hardware verrät im umfangreichen Test, was Sie von Nvidias Geforce GTX 1080 Ti erwarten können.
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Die Überraschung, als Nvidia im Sommer letzten Jahres die Titan X (Test) vorstellte, war aus verschiedenen Gründen groß. Nicht nur, dass die Karte wie aus dem Nichts präsentiert wurde. Nvidia strich außerdem das "Geforce GTX" aus dem Namen, um den nichtspielerischen Anspruch der Titan X zu betonen, und bepreiste die Grafikkarte passend dazu in den luftigen Höhen eines Profi-Produkts - Mitte Januar wurde der Preis sogar von 1.299 auf 1.359 Euro erhöht.
Ihre hohe Leistung machten die Titan X nichtsdestotrotz begehrenswert, vor allem für Freunde vieler Pixel. Doch das Warten auf eine Preissenkung der Titan X wurde nicht belohnt - bis jetzt. Mit der Geforce GTX 1080 Ti, welche ab dem 10. März im Handel liegt, bringt Nvidia die Leistung der Titan X in freundlichere Preisbereiche. Mit rund 11 TFLOPS Rechenleistung aus 3.584 Shader-Rechenkernen bei nominellem Boost-Takt von 1.582 MHz sowie einer Speicherausstattung von 11 GiByte GDDR5X mit 484 GB/s Transfergeschwindigkeit bietet Nvidias Geforce GTX 1080 Ti alles, was das PC-Spielerherz im Jahr 2017 begehrt. Was die GTX 1080 Ti in populären Spielen leistet, verrät PC Games Hardware im Test der schnellsten Nvidia-Grafikkarte. Zum Einstand empfehlen wir unser Unboxing-Video, das wir bereits am 6. März veröffentlichten:
GTX 1080 Ti im Test: GP102 in 350er-Konfektion
Im Datenblat der Geforce GTX 1080 Ti stehen 3.584 Shader-Rechenwerke, organisiert in 28 Gruppen (Shader-Multiprozessoren, SM) und 6 GPCs (Graphics Processing Cluster). Das wirkt nicht zufällig vertraut, wie bei der Titan X (Pascal) sind sind zwei SMs à 128 ALUs des GP102-Chips deaktiviert. Lezterer verfügt insgesamt über 3.840 FP32-ALUs, kommt vollbestückt jedoch bislang auf keiner Consumer-Grafikkarte zum Einsatz, allein die Quadro P6000 verfügt über einen vollwertigen GP102. Wie gehabt hängen an jeder ALU-Gruppe zwei Quad-TMUs, sodass sich die Gesamtzahl der Textureinheiten auf 224 beläuft.
Die Einschnitte haben produktionstechnische Gründe: Mit der Größe des Grafikchips steigt die Wahrscheinlichkeit, dass irgendwo auf dem Kern ein Defekt auftitt. Um betroffene Chips nicht sofort der Entsorgung zuzuführen, wurden Methoden entwickelt, die defekten Chipteile stillzulegen, um den funktionsfähigen Rest gewinnbringend zu verkaufen. Man spricht hierbei von einem Salvage-Produkt, da die Reste sozusagen geborgen und weiterverwendet werden. Nvidia gibt an, dass sich der 471 mm² große Pascal-GP102 vielseitig konfigurieren lässt, der Hersteller folglich einige Defekte umschiffen kann. Sind beispielsweise ein oder zwei Shader-Multiprozessoren unbrauchbar, können diese Chips auf der GTX 1080 Ti und Titan X verwendet werden, solange das Problem keine anderen Funktionsgruppen betrifft. Nvidia verfährt hierbei seit Jahren gleich: Es ist ungewiss und dem Zufall überlassen, welche SMs innerhalb des Chips abgeschaltet werden, man erhält jedoch stets 28. Wichtig in diesem Kontext ist, dass die Pixelfüllrate auch bei Pascal mit der Anzahl der GPCs zusammenhängt. Die Befürchtung, dass sich die beschnittenen GP102-Karten hier voneinander unterscheiden, ist angesichts der garantierten 6 GPCs - mit unterschiedlicher SM-Konfiguration darin - unbegründet.
Wissend, dass Speichertricks im Stile der Geforce GTX 970 unerwünscht sind, verzichtet Nvidia bei der GTX 1080 Ti auf derartige Spielchen und installiert daher krumme, aber ehrliche 11 GiByte.
Obwohl beide Produkte teilaktive GPUs verwenden, erhält die Titan X die höherwertigen Exemplare. Bei der Geforce GTX 1080 Ti verwendet Nvidia Kerne, deren Speicherschnittstelle und/oder Cache bei der Produktion einen Treffer abbekommen haben. Um diese zu verwenden, wird die fehlerhafte Einheitengruppe, bestehend aus L2-Cache und 32-Bit-Datenpfad, stillgelegt. Daher rührt das ungewöhnliche Speichersubsystem der Geforce GTX 1080 Ti: Anstelle von 12 × 32 = 384 Bit samt angeschlossener 3.072 KiByte Level-2-Cache, 96 Render-Backends sowie 12.288 MiByte GDDR5X-Speicher auf der Titan X sind auf der GTX 1080 Ti nur elf Speicher-Controller aktiv, resulierend in 352 Bit, 88 ROPs und 2.816 KiByte L2-Cache. Das führt auch außerhalb des Grafikchips zu Änderungen, denn jeder Controller bekommt einen Speicherchip à 1.024 MiByte zugewiesen. Kapazitäten von 12.288 MiByte (Titan X) sowie 11.264 MiByte (GTX 1080 Ti) sind die Folge - die letztgenannte Menge gab es so noch niemals zuvor. Die GTX 1080 Ti trägt daher eine freie Speicherlötstelle auf der Platine, mit einem interessanten Detail: Die Lage des Controller-Defekts bestimmt, an welcher Stelle sich die freie Stelle befindet.
Wissend, dass Speichertricks im Stile der Geforce GTX 970 unerwünscht sind, verzichtet Nvidia bei der GTX 1080 Ti auf derartige Spielchen und installiert daher "krumme", aber ehrliche 11 GiByte. Auf den Eingriff bei den Speicher-Innereien weist die Aufschrift "K1" hin, welche sich auf den Kernen der GTX 1080 Ti, nicht aber der Titan X findet.
Dennoch bietet die GTX 1080 Ti sowohl eine höhere Speichertransferrate als auch eine höhere Rechenleistung als die Titan X. Das hat sie zwei Dingen zu verdanken: Erstens spezifiziert Nvidia die GTX 1080 Ti mit einem typischen, mittleren Boost von 1.582 anstelle von 1.531 MHz, zweitens kommt auf der Geforce erstmals GDDR5X-Speicher mit einer Datenrate von 11 Gigabit pro Sekunde zum Einsatz. Jener 11-Gbps-G5X mit der Bezeichung MT58K256M321-JA110 stammt aus dem Hause Micron, arbeitet auf der GTX 1080 Ti intern mit 1.377 MHz und überträgt vier Datenpakete pro Zyklus - effektive 5.508 MHz und 484 GByte Datendurchsatz pro Sekunde sind die Folge.
Die GP102-GPU beherbergt rund 12 Milliarden Transistoren, welche beim taiwanischen Auftragsfertiger TSMC im mittlerweile gereiften 16-nm-FinFET-Prozess hergestellt werden. Das Wissenswerteste über die Pascal-Architektur haben wir bereits im Test der Geforce GTX 1080 ausführlich zur Sprache gebracht, die technischen Daten finden Sie im Überblick in der folgenden Tabelle:
| Modell | Titan X (Pascal) | GTX 1080 Ti | GTX 1080 | GTX 1070 | GTX Titan X | Fury X |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Codename | GP102-400 | GP102-350-K1 | GP104-400 | GP104-300 | GM200-400 | Fiji XT |
| Chipgröße (reiner Die) | 471 mm² | 471 mm² | 314 mm² | 314 mm² | 601 mm² | 596 mm² |
| Transistoren Grafikchip (Mio.) | 12.000 | 12.000 | 7.200 | 7.200 | 8.000 | 8.900 |
| Shader-/SIMD-/Textureinheiten | 3.584/28/224 | 3.584/28/224 | 2.560/20/160 | 1.920/15/120 | 3.072/24/192 | 4.096/64/256 |
| Raster-Endstufen (ROPs) | 96 | 88 | 64 | 64 | 96 | 64 |
| GPU-Basistakt (Megahertz) | 1.417 | 1.480 | 1.607 | 1.506 | 1.002 | k. Angabe |
| GPU-Boost-Takt (Megahertz) | 1.531 | 1.582 | 1.733 | 1.683 | 1.075 | 1.050 |
| Rechenleistung SP/DP (Mio./s) | 10.974/343 | 11.340/354 | 8.873/277 | 6.463/202 | 6.605/206 | 8.192/538 |
| Speicheranbindung (Bit) | 384 | 352 | 256 | 256 | 384 | 4.096 |
| Geschwindigkeit Grafikspeicher (GT/s) | 10,0 (G5X) | 11,0 (G5X) | 10,0 (G5X) | 8,0 (G5) | 7,0 (G5) | 1,0 (HBM) |
| Speicherübertragung (GB/s) | 480 | 484 | 320 | 256 | 336,6 | 512 |
| Übliche Speichermenge (MiB) | 12.288 | 11.264 | 8.192 | 8.192 | 12.288 | 4.096 |
| PCI-Express-Stromanschlüsse | je 1 × 6-/8-polig | je 1 × 6-/8-polig | 1 × 8-polig | 1 × 8-polig | je 1 × 6-/8-polig | 2 × 8-polig |
| Typische Leistungsaufnahme | <250 Watt | <250 Watt | <180 Watt | <150 Watt | <250 Watt | <275 Watt |
GTX 1080 Ti im Test: Platine und Kühldesign
Ab dem 10. März können Interessenten das Referenzdesign der Geforce GTX 1080 Ti kaufen, eine Grafikkartenversion, die von Nvidia seit einiger Zeit "Founder's Edition" (FE) genannt wird. Wo Sie die GTX 1080 Ti FE beziehen, bleibt Ihnen überlassen, da Nvidia es seinen Boardpartnern wieder erlaubt, selbst Gründer-Editionen zu verkaufen - die Titan X Pascal ist hingegen nur über Nvidias Webshop erhältlich. Die unverbindliche Preisempfehlung für die GTX 1080 Ti FE beträgt hierzulande 819 Euro, wobei die Modelle im freien Handel eine gewisse Preisfluktuation aufweisen können, während in Nvidias Shop stets die gleiche Summe aufgerufen wird. Bis auf kleine Aufkleber und Beigaben unterscheiden sich die Founder's Editions zwischen den Partnern nicht, Sie können die Wahl folglich anhand der Herstellergarantie, den Beigaben oder dem Preis treffen. Nvidia gewährt nach wie vor drei Jahre Garantie, ebenso einige Partner wie Asus und MSI. Apropos: Herstellerdesigns (Custom-PCBs und -Kühlung) sollen Ende März respektive Anfang April erscheinen.
Nvidia Geforce GTX 1080 Ti Founder's Edition im PCGH-Test (5)
Quelle: PC Games Hardware
Das Kühldesign der Geforce GTX 1080 Ti gleicht äußerlich dem der Geforce GTX 1080 Founder's Edition, folgt also dem Prinzip des Direct Heat Exhaust (DHE) und bläst die erwärmte Luft direkt aus dem Gehäuse. Die Konstruktion aus Aluminium-Guss und Kunststoff sowie einem Radiallüfter hinterlässt nach wie vor einen qualitativ hochwertigen Eindruck und wurde von Nvidia für die GTX 1080 Ti FE leicht überarbeitet. Während das Herzstück des Kühlers, die Vapor Chamber, laut unserem Kenntnisstand gleich zu der auf der Titan X Pascal ist, sorgen andere Unterschiede für eine veränderte Kühlungsperformance auf der Geforce GTX 1080 Ti. Dazu zählt der Verzicht auf einen DVI-Ausgang, er macht Platz für weitere Lüftungsschlitze, sodass der Radiallüfter bei gleicher Drehzahl mehr Luft aus dem Kühler pressen kann und es weniger Verwirbelungen gibt. Freunde des kühlen Nass wird freuen, dass die GTX 1080 Ti dank dieser Änderung und nach Montage eines Wasserkühlers ein reines Single-Slot-Design wird.
Bei der Platine sind die Änderungen noch etwas gravierender und grundsätzlich positiv: Nvidia hat gegenüber der Titan X Pascal die Spannungsversorgung aufgebohrt. Trägt die TXP noch sechs Phasen für die GPU, kann die GTX 1080 Ti auf sieben Phasen und somit eine Vollbestückung der Platine zurückgreifen. Damit nicht genug, auch am Layout der Wandlerzüge wurde gefeilt, um Last und somit Hitzeentwicklung besser zu verteilen: Jede Phase verfügt über die doppelte Menge an MOSFETs, pro Phase sind deren zwei vorhanden (Titan X/GTX 1080 & Co: je eine). Durch diese Arbeitsteilung arbeiten die hitzköpfigen Bauteile unter Last wesentlich kühler; außerdem ist die Platine bestens für Overclocking gerüstet. Die RAM-Versorgung erfolgt nach wie vor über zwei Wandlerphasen, welche ihre Energie aus der 8-Pol-Strombuchse beziehen. Weitere Informationen zur Platine und Spannungsversrgung liefert Ihnen das gelungene Video des Übertakters und PCGH-Gastautors der8auer.
GTX 1080 Ti im Test: Lautheit und Leistungsaufnahme
Nun ist es aber höchste Zeit für die Messwerte der Lautheit und Leistungsaufnahme. Erstere ermittelt PC Games Hardware seit langer Zeit in einem schallarmen Raum mit einem "Grundrauschen" von 0,1 Sone, das absoluter Stille sehr nahe kommt - die Messwerte geben daher die tatsächliche Lautheit der Grafikkarte wieder, ohne durch Umgebungsgeräusche verfälscht zu werden. Bei der Leistungsaufnahme setzt PC Games Hardware auf die bewährte Messung mittels PCI-E-Extender, bei der wir die Grafikkartenleistungsaufnahme über Messschleifen isoliert vom restlichen PC erfassen.
Im Leerlauf dreht der Radiallüfter der Geforce GTX 1080 Ti immerzu (mit 1.100 U/Min), nach wie vor verzichtet Nvidia auf einen semi-passiven Modus. Angesichts der erzeugten Lautheit von schwach wahrnehmbaren 0,4 Sone ist das verschmerzbar. Beim Multi-Monitoring oder der Videowiedergabe auch in Ultra HD ändert sich dieser Wert nicht - wie schon bei früheren Geforce-Karten. In Spielen messen wir nach der Aufheizphase eine deutlich höhere Lautheit, die Verbesserungen gegenüber der "gleichwattigen" Titan X Pascal sind jedoch nicht zu überhören: Schlimmstenfalls 57 Prozent Drehkraft setzt die Lüftersteuerung im offenen Aufbau, während wir mit dem Hexer Geralt durch Skellige galoppieren - in Ultra HD inklusive aller Gameworks-Effekte und Bildraten weit jenseits 40 Fps. Das führt zu rund 2.730 Lüfterumdrehungen pro Minute und 4,0 Sone Lautheit. In den meisten anderen Spielen gelingt es dem Referenzkühler, das Temperaturziel bei 50 % PWM (~2.400 U/Min) und moderaten 2,8 Sone zu halten - das ist beachtlich leise im Angesicht von bis zu 250 Watt Abwärme.
Nvidia Geforce GTX 1080 Ti Founder's Edition im PCGH-Test (11)
Quelle: PC Games Hardware
Apropos, bei der Leistungsaufnahme gibt es keine Überraschungen, die GTX 1080 Ti FE tritt in Sachen Leistungsaufnahme in die Fußstapfen der Titan X Pascal. Im Leerlauf genehmigt sich unser Muster der GTX 1080 Ti konsequent etwas mehr Energie als die TXP, allerdings auf sparsamem Niveau. Ursächlich dafür könnte die etwas höhere Kernspannung sein, welche bei unserer 1080 Ti genau 0,65 Volt beträgt - die Titan XP verweilt, wie ihre kleineren Geschwister GTX 1080/1070/1060, bei 0,625 Volt. Unter Spielelast bewegt sich die Leistungsaufnahme zwischen 220 und 230 Watt, je nachdem, wie die Takt-Spannungs-Kombination ausfällt, welche sich wiederum nach der Spielelast richtet. Schlimmstenfalls füllt die GTX 1080 Ti Founder's Edition genau ihr Powerbudget von 250 Watt aus.
In Overclocking-Tools lässt sich das Powerlimit der Geforce GTX 1080 Ti FE auf bis zu 120 Prozent erhöhen, was ausgehend von 250 Watt einen Maximalverbrauch von 300 Watt erlaubt. Allein an dieser Stellschraube zu drehen führt bei der Karte nicht zum Erfolg - die Lüftersteuerung agiert minimalistisch und stets am 85-°C-Limit, sodass die Leistung der Karte mit 300 Watt und automatischer Regelung nicht steigt. Das ändert sich mit manuell heraufgesetzter Belüftung: Die niedrigere Temperatur führt direkt zu höheren Boosts. Um 300 Watt effektiv wegzukühlen, sind jedoch mindestens 70, besser 80+ Prozent Ansteuerung notwendig. Mit anderen Worten: Die Platine könnte viel mehr, wenn man sie von der kurzen Leine lässt - ein Fest für Bastler und Übertakter.
| Titan X (Pascal) | GTX 1080 Ti | GTX 1080 | GTX Titan X | GTX 980 Ti | R9 Fury X | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Lautstärke | ||||||
| Leerlauf (Desktop) | 0,5 Sone | 0,4 Sone | 0,4 Sone | 0,3 Sone | 0,3 Sone | 1,3 Sone |
| 2 LCDs (UHD + FHD) | 0,5 Sone | 0,4 Sone | 0,4 Sone | 0,3 Sone | 0,3 Sone | 1,3 Sone |
| UHD-Youtube | 0,5 Sone | 0,4 Sone | 0,4 Sone | 0,3 Sone | 0,3 Sone | 1,3 Sone |
| Crysis 3 (FHD) | 3,9 Sone | 2,8 Sone | 3,1 Sone | - | - | 1,4 Sone |
| Anno 2070/Witcher 3 (UHD) | 4,9 Sone | 4,0 Sone | 3,2 Sone | 4,3 Sone | 4,5 Sone | 1,6 Sone |
| Leistungsaufnahme | ||||||
| Leerlauf (Desktop) | 12 Watt | 12,5 Watt | 9,5 Watt | 18 Watt | 15 Watt | 21 Watt |
| 2 LCDs (UHD + FHD) | 14 Watt | 15 Watt | 11,5 Watt | 23 Watt | 20 Watt | 25 Watt |
| UHD-Youtube | 17 Watt | 19 Watt | 12 Watt | 24 Watt | 21 Watt | 55 Watt |
| Crysis 3 (FHD) | 227 Watt | 225 Watt | 175 Watt | - | 230 Watt | 250 Watt |
| Anno 2070/Witcher 3 (UHD) | 231 Watt | 230 Watt | 171 Watt | 243 Watt | 234 Watt | 313 Watt |
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