Test der Geforce GTX 750 Ti: Nvidias Maxwell startet in der Mittelklasse
Normalerweise stellen AMD und Nvidia neue Architekturen in Form einer High-End-Grafikkarte vor, doch die Geforce GTX Titan Black fußt noch auf der seit Frühling 2012 bekannten Kepler-Technik . Die Geforce GTX 750 Ti hingegen, ein Modell der unteren Mittelklasse, ist die erste Grafikkarte mit der neuen Maxwell-Technik.
Riesiger L2-Cache
Die Geforce GTX 750 Ti basiert auf dem GM107-Chip. Die Abkürzung "GM" steht hierbei für "Graphics Maxwell" und bezeichnet die Architektur. Benannt ist diese nach dem schottischen Physiker James Clerk Maxwell(öffnet im neuen Fenster) , der unter anderem die Theorie der Elektrodynamik(öffnet im neuen Fenster) aufgestellt hat. Maxwell ist der Nachfolger der Architekturen Kepler und Fermi.
Ziel der Technik war eine erhöhte Effizienz, denn auch der GM107 wird wie sein GK107 genannter Vorgänger im 28-Nanometer-Prozess gefertigt. Nvidia spricht jedoch davon, dass jeder Transistor der neuen GPU hinsichtlich seiner Leistungsaufnahme optimiert wurde. Den grundlegenden Aufbau des Chips mit seinen beiden 64 Bit breiten GDDR5-Speichercontrollern, 16 Raster-Endstufen, dem PCIe-3.0-Interface, das Befehle von der CPU entgegennimmt, und der Gigathread-Engine, die Daten kopiert und in Pakete packt, hat Nvidia nicht verändert.
Die Größe des L2-Caches erhöhte der Hersteller allerdings von 256 KByte auf satte 2 MByte (ein Drittel mehr als beim riesigen Chip GK110 ), dadurch muss die GPU seltener auf den langsamen Videospeicher zugreifen. Das spart Zeit und vor allem Energie.
Neuanordnung der Recheneinheiten
Die zweite wichtige Neuerung betrifft die Anordnung und den Aufbau der Shader-Blöcke: Die Basis des GM107 bildet ein GPC (Graphics Processor Cluster) mit einer Raster-Engine, welche Geometrie- sowie Verdeckungsberechnungen durchführt und den eigentlichen Rasterizer enthält. Bei der Kepler-Architektur besteht ein GPC aus zwei sogenannten Shader-Multiprozessoren, bei der Maxwell-Technik verbaut Nvidia fünf.
Jeder Shader-Multiprozessor umfasst vier statt wie zuvor nur eine Gruppe von Shader-Einheiten, jedem Block steht ein eigenes 16 KByte großes Registerfile zur Verfügung, zudem sitzt eine für die Tessellation zuständige Polymorph-Engine in jedem Multiprozessor. Zusätzlich zu einem Puffer für Befehle hat Nvidia vier Register verbaut, diese sorgen wie der verbesserte Warp-Scheduler, der größere Shared Memory und der umstrukturierte L1-Cache für weniger Leerlauf der Recheneinheiten – weniger Wartezeiten erhöhen die Effizienz.
Die vier 16-KByte-Registerfiles arbeiten allerdings nicht flexibler als das einzelne 64 KByte große bei Kepler, da auch dieses intern in Blöcke unterteilt ist. Durch die höhere GPC-Anzahl von fünf statt zwei verfügt der GM107 im Vergleich zum GK107 jedoch über 640 (5 x 128) statt 384 (2 x 192) ALUs. Bei gleichem Takt steigt hierdurch die theoretische Rechenleistung um rund 67 Prozent.
| GTX 750 Ti | GTX 750 | GTX 650 | |
| Architektur | Maxwell | Maxwell | Kepler |
| GPU-Codename | GM107 | GM107 | GK107 |
| Transistoren | 1,87 Milliarden | 1,87 Milliarden | 1,30 Milliarden |
| Die-Fläche | 148 mm² | 148 mm² | 118 mm2 |
| Shadereinheiten | 640 | 512 | 384 |
| Chiptakt | 1.020 MHz (1.085 MHz Boost) | 1.020 MHz (1.085 MHz Boost) | 1.058 MHz (kein Boost) |
| SP-Rechenleistung | 1.306 GFLOPS | 1.045 GFLOPS | 812 GFLOPS |
| Speicherinterface | 128 Bit | 128 Bit | 128 Bit |
| Speichertakt | 2,7 GHz (GDDR5) | 2,5 GHz (GDDR5) | 2,5 GHz (GDDR5) |
Die Umstrukturierung der Shader-Multiprozessoren resultiert zudem in einer höheren Anzahl von Textureinheiten, ein GPC und somit der komplette GM107 bietet 40 TMUs – der GK107 nur 32. Heutige Spiele sind eher Shader- denn Texel-limiert, dennoch steigt hierdurch im Durchschnitt die Leistung, da der Chip ausbalancierter ist.
Eine Änderung betrifft den Nvidia Encoder (NVENC), der beispielsweise für Shadowplay genutzt wird. Die Encodierungsgeschwindigkeit des H.264-Codec hat Nvidia nach eigener Aussage im Vergleich zu Kepler um 50 bis 100 Prozent gesteigert, die Leistungsaufnahme jedoch verringert.
Größer, aber schneller und sparsamer
Vor allem bedingt durch die höhere Anzahl an Recheneinheiten und den größeren L2-Cache beherbergt der GM107 nun 1,87 statt 1,30 Milliarden Transistoren wie sein Vorgänger – die Chipfläche steigt von 118 auf 148 mm².
Durch die bessere Auslastung der Shader-Multiprozessoren sowie deren Überarbeitung soll der neue Chip in Form der Geforce GTX 750 Ti zudem sparsamer arbeiten als die Geforce GTX 650 – bei der TDP spielen jedoch auch die Platine und der verwendete Arbeitsspeicher eine Rolle.
Den Benchmarks von PC Games Hardware(öffnet im neuen Fenster) zufolge rechnet die Geforce GTX 750 Ti in etwa so schnell wie AMDs Radeon R7 260X . Die Radeon HD 7850, zuletzt als R7 265 neu aufgelegt, ist im Mittel ein wenig flotter. Für Spiele mit maximalen Details in 1.920 x 1.080 Pixeln ist die Geforce GTX 750 Ti meist schnell genug. In Crysis 3 erreicht die Maxwell-Grafikkarte jedoch nur 18 fps, für Multi- und Supersample-Kantenglättung ist nicht bei allen Spielen genügend Leistung vorhanden.
Die Messungen der Leistungsaufnahme mit Zangenamperemeter und Multimeter ergeben 65 Watt unter Spiellast (Bad Company 2, 1080p) für die Geforce GTX 750 Ti. Die Radeon-Grafikkarten HD 7770 (entspricht einer R7 250X ) und HD 7850 benötigen mit 64 und 98 Watt ähnlich viel respektive deutlich mehr elektrische Energie. In Sachen Effizienz überzeugt die Geforce GTX 750 Ti somit.
Verfügbarkeit und Fazit
Die Geforce GTX 750 Ti soll ab dem 18. Februar 2014 für 135 Euro im Handel erhältlich sein. Damit ist die Maxwell-Grafikkarte teurer als die ähnlich schnelle Radeon R7 260X und kaum günstiger als die flottere Radeon HD 7850.
Fazit
Nvidia ist es mit der Maxwell-Architektur gelungen, die ohnehin schon effiziente Kepler-Technik zu verbessern und die Leistung pro Watt noch weiter zu steigern. Die Geforce GTX 750 Ti rechnet in etwa so schnell wie die Radeon R7 260X und benötigt hierfür weniger elektrische Energie. Dieser Vorteil zählt in der sehr eng gestaffelten unteren Mittelklasse allerdings wenig, hier ist in er erster Linie der Preis entscheidend.