Geforce GTX-680 im Test: Das Imperium schlägt zurück
Auf den Tag genau drei Monate nach AMDs Radeon HD 7970 bringt auch Nvidia seine erste Grafikkarte mit einer 28-Nanometer-GPU. Anders als AMD, das seine Produkte zuletzt meist Wochen vor dem Marktstart angekündigt hatte, will Nvidia die GTX-680 aber sofort in den Verkauf bringen. Das versprach Nvidia-Manager Tom Peterson bei der Vorstellung der Grafikkarte in München.
Da Nvidia für die Verhältnisse des Grafikmarkts sehr spät dran ist, muss die 680 voll überzeugen. Immerhin verkauft AMD inzwischen schon sechs verschiedene Karten der Serie Radeon HD 7000, die fast alle Preispunkte besetzen. Um nicht zu viele Marktanteile zu verlieren, hat Nvidia die GTX-680 mit so vielen neuen Funktionen vollgestopft, wie sie seit Jahren keine Grafikkarte bieten konnte.
Dabei ist die 680 noch nicht einmal das absolute High-End-Modell – dafür spricht alleine schon die Bestückung mit zwei sechspoligen PCIe-Verbindern, die 7970 und GTX-580 brauchen je einen sechs- und achtpoligen Anschluss. Damit hält sich Nvidia die Option offen, sogar mit einer Single-GPU-Karte AMDs schon angekündigte Radeon HD 7990 mit zwei GPUs zu kontern.
Auch sonst liegt die Ausstattung der GTX-680 – nicht aber die Rechenleistung – hinter der Radeon HD 7970 zurück: Nur 2 GByte GDDR5-Speicher statt 3 bei AMD sind geboten, das RAM ist über einen 256 Bit breiten Bus angebunden. Die größte Radeon arbeitet mit 384 Bit Busbreite. Weniger vergleichbar ist die Zahl der Rechenwerke, 2.048 bei AMD und 1.536 bei Nvidia, denn dafür sind die Architekturen zu unterschiedlich.
Wir testen im Folgenden nicht eine der handverlesenen Referenzkarten von Nvidia, sondern das Serienmodell der Asus GTX 680, das uns bereits in der Einzelhandelsverpackung vorlag. Asus gibt dafür eine Preisempfehlung von 509 Euro, Nvidias Vorschlag an die Grafikkartenhersteller beträgt 419 Euro plus Mehrwertsteuer, was in Deutschland also knapp 499 Euro entspricht.
Damit liegt Nvidia genau bei AMDs ursprünglicher Empfehlung von 499 Euro für die Radeon HD 7970, die seitdem kaum günstiger zu haben ist – was sich bald ändern dürfte.
Neue Architektur Kepler – Fermi wie er sein sollte
"Bei Performance pro Watt war das nicht unser Bestes" , sagte Nvidias Marketingmanager Tom Peterson bei der Vorstellung der GTX-680 über deren direkten Vorgänger, die GTX-480 mit Fermi-Architektur. Daher haben die Entwickler beim Schritt von der 40- zur 28-Nanometer-GPU nicht nur die Strukturen verkleinert.
Kepler ist neu strukturiert und besteht aus insgesamt 1.536 Rechenwerken, bei Nvidia Cuda-Cores genannt. Je 192 davon, so viel wie bei Nvidia nie zuvor, sind in einem Funktionsblock namens SMX zusammengefasst. Bei Fermi waren es noch nur 32 Cores in einem Block. Das reduziert die Logik zum Ansteuern der Kerne und damit die Diefläche – ein Ansatz zum Stromsparen, auch weil die "control logic" sich selten abschalten kann.
Dazu kommen noch acht Geometrie-Einheiten – für jeden SMX eine – und 32 Rasterprozessoren (ROPs). 128 Texturierungseinheiten sollen für hohen Durchsatz sorgen. Insgesamt soll Kepler damit doppelt so energieeffizient wie Fermi sein. Das zeigt sich auch bei den Angaben zur Leistungsaufnahme: Nur 195 Watt "typical board power" gibt Nvidia an, was jedoch wie bei AMD nur eine grobe Einschätzung erlaubt, die Karte kann unter Last mehr Energie benötigen.
Insgesamt hat Nvidia Kepler höher integriert als Fermi. Das erlaubt auch einfachere Erweiterungen, beispielsweise mit 2.048 Rechenwerken. Fermi war, vor allem durch seine Kommunikationsinfrastruktur, stark eingeschränkt, wie Nvidia selbst ausführlich erklärte.
Testsystem und Verfahren
Als Antrieb für die Grafikkarten kommt unsere Testplattform für Grafikkarten zum Einsatz. Als Mainboard dient das Asus P6T Deluxe 1.0 mit X58-Chipsatz und einem Core i7 975 mit 3,33 GHz nominalem Takt. 6 GByte DDR3-1.333-Speicher von Corsair werden von Windows 7 Ultimate in der 64-Bit-Version voll genutzt. Die Timings für das RAM liegen bei 8-8-8-24.
Das Netzteil, ein Dark Power Pro von Bequiet mit 850 Watt Nennleistung, blieb auch für die Radeon HD 7950 unverändert, es ist mit Zertifizierung nach 80+ recht effektiv – kleinere Netzteile können jedoch auch insgesamt geringere Leistungsaufnahmen ergeben. Intels SSD-X25 lieferte die Daten, eine Barracuda ES.2 von Seagate diente für Patches und Images.
Die Spieletests führen wir in der praxisnahen Einstellung mit achtfacher anisotroper Filterung und vierfachem Antialiasing durch, die spielinternen Detailstufen werden stets auf das Maximum gesetzt, um die High-End-Karten zu forden. Einige synthetische Benchmarks wie "Heaven" geben ein Abschalten des Antialiasing vor, da sonst die Werte noch niedriger werden. Wir haben deshalb diese Einstellung beibehalten.
Um die Grafikkarten zu fordern, wird der Lasttest mit 3DMark Vantage bei 16xAF und 8xAA durchgeführt (Voreinstellung "Extreme"), das Warten auf den Bildaufbau (VSync) ist bei allen Tests per Treiber ausgeschaltet. Die Einstellungen für die Filterfunktionen finden sich auch stets in den Bildunterschriften der Diagramme.
Wir unterscheiden bei den Diagrammen nach Programmen für DirectX-10 und solchen für DirectX-11. Bei den Spielen mit DirectX-11-Funktionen werden nur die Grafikkarten getestet, welche diese Schnittstelle auch unterstützen.
Durch das kurzfristige Eintreffen der GTX-680 konnten nicht mehr alle relevanten Karten auch mit den für unseren Parcours neuen Spielen wie Skyrim und Modern Warfare 3 vermessen werden. Daher finden sich nicht alle Karten in allen Diagrammen. Der Vergleich zwischen 7970, 7950 und GTX 680 ist jedoch stets gegeben.
Synthetische Benchmarks und Tessellation
Entgegen ersten Gerüchten kann die GTX-680 die 7970 auch in der Extreme-Einstellung von 3DMark11 schlagen. Sie ist sogar fast so schnell wie AMDs letzte Doppel-GPU Radeon HD 6990.
Seit seinem Erscheinen ist Heaven von Unigine das Aushängeschild für die DirectX-11-Funktion der Tessellation. Lag Nvidia hier mit der GTX-480 noch vorne, so hatte AMD mit den Radeon 7000 den Konkurrenten überholt – die GTX-680 rückt nun aber wieder nahe an die 7970 heran, ist bei höheren Einstellungen aber etwas langsamer.
Im älteren 3D-Mark Vantage ist die GTX-680 dann wieder kaum zu schlagen, die 6990 liegt hier aber noch etwas vorne. Dennoch ist das für eine einzelne GPU beeindruckend.
DirectX-10: Far Cry 2 und Call of Duty MW2
Einer der grafisch eindrucksvollsten Shooter aus der DirectX-10-Ära muss zeigen, was er mit modernen Grafikarchitekturen zu leisten imstande ist. Der Benchmark-Klassiker Crysis ist diesmal nicht mehr dabei, dafür auf den folgenden Seiten sein Nachfolger Crysis 2.
Bei Call of Duty MW2 verwenden wir eine Sequenz am Anfang der Mission "Teamspieler", die hohe Bildraten liefert – diese können sich im weiteren Verlauf des Spiels aber auch halbieren. Auch dafür sind die getesteten Grafikkarten aber schnell genug; wie viele "The way it's meant to be played"-Spiele ist auch Call of Duty MW2 auf Nvidia-Karten viel schneller als auf AMD-Geräten. Dass die 680 noch etwas hinter der 580 liegt, dürfte an fehlenden Treiberoptimierungen für das Spiel liegen.
DirectX-11: Call of Duty MW3 und Stalker CoP
Dass sich Nvidia vor allem auf aktuelle Spiele konzentriert hat, zeigen die Werte für Modern Warfare 3. Das Spiel wird in seinen Standardeinstellungen auch bei maximalen Details nicht schneller als 120 fps, die die GTX-680 aber noch nicht erreicht. Der kleine Speicher sorgt für einen Leistungsabfall bei 2.560 x 1.440 Pixeln.
In der Einstellung "Ultra" ist das dritte Stalker-Spiel – das an den ersten Teil anschließt – eine moderne Grafikdemo im typischen Stil der russischen Entwickler. Als einer der ersten DirectX-11-Titel wurde das Programm auf AMD-Grafikkarten entwickelt, was der Chiphersteller inzwischen auch bestätigt hat.
Die GTX-680 ist hier schneller als die direkte Konkurrenz.
DirectX-11 und OpenGL: Crysis 2, Skyrim und Rage
Ein Spezialfall für Benchmarks ist Crysis 2 . Zusammen mit dem DirectX-11-Patch und dessen Einstellungen "Ultra" sowie den Hires-Texturen treibt das Spiel auch schnellste Grafikkarten an die Leistungsgrenze. Im Unterschied zum ersten Crysis skalieren die Karten dabei aber immer noch gut mit der Auflösung.
Mit einem so umgebauten Crysis können die 3 GByte lokaler Speicher der Radeon HD 7970 und der 7950 voll zur Geltung kommen, die GTX-680 ist aber dennoch schneller. Für alle Highend-Karten gilt, dass Crysis 2 bei der Auflösung 2.560 x 1.440 immer noch viel zu langsam ist. Bei der GTX-680 ist der Leistungsabfall im Verhältnis besonders groß, weil sie nur 2 GByte Speicher besitzt. Das wirkt sich durch die Hires-Texturen deutlich aus.
Schon die Reduktion um eine Detailstufe bringt auf der 7970 rund 45 fps zutage, was erträglicher ist. Insgesamt ist die 7950 um 15 Prozent langsamer als die 7970. Gleiches gilt auch für die GTX-680, in der höchsten Auflösung ist das Spiel nicht mehr ruckelfrei, mit einer Detailstufe weniger sind über 50 fps machbar.
Wie viele Elder-Scrolls-Spiele bleibt auch das neue Skyrim ein Hardwarefresser, wenn man die automatische Anpassung an die Hardware abschaltet und alle Einstellungen identisch von Hand vor dem Spielstart vornimmt. Die GTX 680 ist für das epische Rollenspiel bei 1.920 x 1.080 Pixeln schneller als die Radeon HD 7970. Mit dem neuen Patch 1.50 sind auch Werte über 60 fps möglich, die hier aber noch nicht gemessen wurden. Die 7950 erscheint schneller als die 7970, weil sie absichtlich mit einem neueren Treiber gemessen wurde. Ab Catalyst 12.2 erreicht aber auch die 7970 über 50 fps bei Full-HD.
Leistungsaufnahme
Nur 3 Watt mehr als die sehr sparsamen Radeon HD 7900 benötigt die GTX-680 ohne Last – hier hat Nvidia stark aufgeholt. Eine fast völlige Abschaltung wie AMDs Zerocore bietet die Karte jedoch nicht. Mit zwei Monitoren nimmt das Gesamtsystem jedoch 146 Watt gegenüber nur 113 bei der 7970 auf.
Beim Spielen ist die 680 weniger energiehungrig als die neuen High-End-Modelle von AMD, sie ist damit am effizientesten. Bei all dem bleibt die Karte auch nach Stunden leiser als die Radeon HD 7970, sie erzeugt jedoch ein vernehmliches Motorengeräusch, nicht nur ein Rauschen.
Fazit
AMDs Sieg war nicht von langer Dauer – die effizienteste GPU kommt nun von Nvidia, nicht aber die sparsamste im 2D- und Multi-Display-Betrieb. Mit nur einem Monitor liegen die Karten jedoch in der Leistungsaufnahme ohne Last so dicht beisammen, dass sich der zwar messbare Unterschied in der Praxis kaum auswirkt. Nur eine Zerocore vergleichbare Funktion fehlt der GTX-680. Dafür ist sie unter Last leiser als die Radeon HD 7970. Schneller als die 7970 ist die GTX-680 in vielen Spielen zudem auch noch.
Auch sonst bietet Nvidias Neue mit GPU-Boost, dem automatischem Abschalten des VSync und verbesserten Filterfunktionen sinnvolle Funktionen, auf die viele engagierte PC-Spieler sicher bald nicht mehr verzichten wollen. Übertakter erhalten so weitreichende Eingriffsmöglichkeiten wie sonst nur bei viel teureren Extremmodellen, so dass sich die GTX-680 auch als Technikspielzeug und für Rekordjagden eignet.
Wer bereit ist, für eine Grafikkarte 500 Euro zu zahlen, erhält mit der GTX-680 derzeit das beste Gerät. AMD bleiben nur Preissenkungen, um die Radeon HD 7900 und 7800 attraktiv zu halten. Das betrifft durchaus beide Serien, weil ohnehin von der Radeon HD 7770 für rund 150 Euro bis zur 7850 für rund 250 Euro schon ein recht großer Abstand existiert. Wie weit die Preise reduziert werden, gab AMD jedoch vor der Vorstellung der GTX-680 noch nicht bekannt.
Nachtrag vom 21. März 2012, 15:05 Uhr
Bei der Erstellung der Benchmark-Diagramme hat sich ein Fehler eingeschlichen, der gerade behoben wird. Die Bewertungen im Text orientieren sich jedoch an den korrekten Werten.
Nachtrag vom 21. März 2012, 16:05 Uhr
Die fehlerhaften Diagramme wurden durch berichtigte ausgetauscht.