Die Windows-10-Hardware: schneller durch Direct3D 12

Zu den größten technischen Neuerungen von Windows 10 - auch und vor allem für Spieler - gehören das Windows Display Driver Model (WDDM) 2.0 und die darauf basierende Grafikschnittstelle Direct3D 12 (D3D12). Diese haben viele Vorteile: Die Videospeicherverwaltung wurde stark überarbeitet, Prozessoren werden besser ausgelastet oder sparsamer bei gleicher Leistung und Grafikkarten können neue Effekte darstellen. Allerdings funktionieren manche Neuerungen nur mit bestimmter Hardware.

Um grundlegend die Vorteile der D3D12-Schnittstelle zu nutzen, muss eine Grafikkarte verbaut oder eine in einem Prozessor integrierte Grafikeinheit vorhanden sein, die mindestens D3D11 unterstützt. Bei AMD sind das alle Radeon-Modelle mit GCN-Architektur, also die HD-7000-Serie oder neuere Modelle. Den älteren DX11-Karten der HD-5000- und 6000-Serie fehlt die Treiberunterstützung für das WDDM 2.0 unter Windows 10.

Nvidia-Besitzer benötigen mindestens eine Grafikkarte aus der Fermi-Generation, also eine Geforce der GT/GTS/GTX-400/500-Reihe. Die neueren Modelle mit den Architekturen Kepler (Geforce GT/GTX 600/700) und Maxwell v1 (Geforce GTX 750 und 750 Ti) unterstützen D3D12 prinzipiell ebenfalls. Intels Grafikeinheiten beherrschen den Umgang mit der Grafikschnittstelle seit der Haswell-Generation, die aktuellen Broadwell-Modelle sind auf dem gleichen technologischen Stand. Die Voraussetzung sind passende Treiber, genauer der Catalyst 15.7, der Geforce 352.84 und Intels 10.18.15.4248 oder neuere Versionen.

Höhere CPU-Geschwindigkeit durch mehr Render-Aufrufe

Alle genannten Grafikkarten und Grafikeinheiten eignen sich für eine wesentliche Verbesserung von D3D12 verglichen mit D3D11: den verringerten Overhead. Die neue Grafikschnittstelle ähnelt in ihrer Arbeitsweise den Treibern einer Spielekonsole oder AMDs bereits verfügbarer Mantle-API. Um Objekte zu berechnen, muss die GPU einen Render-Aufruf an den Prozessor schicken. Unter D3D11 sind diese sogenannten Draw-Calls schlecht parallelisiert, in den meisten Fällen arbeitet sie nur ein CPU-Kern ab.

Je komplexer die Szene, desto mehr wird das System dadurch ausgebremst. Ein Beispiel: Fährt in einem Rennspiel kein Wagen vor dem Spieler, sind die Render-Aufrufe sehr viel geringer als mit zwei Dutzend Fahrzeugen. Ähnlich verhalten sich Strategietitel: Zu Beginn läuft die Partie flüssig, je mehr Einheiten und Gebäude berechnet werden, desto geringer wird die Bildrate - denn die Grafikkarte wartet auf Daten von der CPU.

Unter D3D12 kann die Grafikkarte viel mehr Draw-Calls zugleich versenden und alle Kerne arbeiten diese ab. Dadurch steigt die Ausführungsgeschwindigkeit pro CPU-Kern, und das Multithreading wird verbessert. Wie sehr durch diese Veränderung des Treibermodells die Bildrate in Spielen steigt, hängt davon ab, wie viele Szenen in welchem Maße prozessorlimitiert sind. Die Slightly Mad Studios gehen für Project Cars beispielsweise von einem Leistungsplus von 30 bis 40 Prozent aus, wenn das Spiel unter D3D12 statt unter D3D11 läuft.

Der geringere Overhead hat abseits höherer Bildraten noch einen weiteren Vorteil: Statt die Leistung zu steigern, besteht auch die Option, die bisherige Geschwindigkeit bei einem geringeren Energiebedarf zu erreichen. Muss der Prozessor etwa ein paar Tausend Draw-Calls abarbeiten, geschieht dies unter D3D12 deutlich schneller und die CPU-Kerne können früher heruntertakten.

Bei einem Notebookchip mit integrierter Grafikeinheit und gedeckelter Leistungsaufnahme kann die GPU eine höhere Turbofrequenz nutzen, die Geschwindigkeit des Systems steigt, ohne den Energiebedarf zu erhöhen. Mit fixer Bildrate hält zudem der Akku länger durch, da D3D12 die gleiche Leistung mit einer besseren Effizienz erreicht.