Digital Foundry - NVIDIA GeForce GTX 980 - Test

Der König ist tot. Lang lebe der König. NVIDIA hat die Produktion seines Flaggschiffs GTX 780 Ti eingestellt und es mit der brandneuen GTX 980 ersetzt, angetrieben von der ebenfalls neuen Maxwell-Architektur. Es ist die schnellste Single-Chip-Grafikkarte, die man für Geld kaufen kann - viele dürfte es aber stören, dass es keinen gewaltigen Anstieg der Performance gegenüber der bereits vorhandenen Top-End-Hardware von NVIDIA gibt. Das hier ist ein verfeinerter, sehr energieeffizienter Ersatz mit einem relativ kleinen Performance-Sprung und nicht etwa das nächste große Ding in Sachen Grafik-Technologie.

Maxwells Energieeffizienz sollte man aber nicht so schnell außer Acht lassen. Performance-Grafikkarten nehmen normalerweise ein absolutes Maximum von 250 W auf - unter Volllast sorgt das für eine ganze Menge Hitze. Heiße Chips brauchen Kühlung und somit auch aufwendige Kühlkörper, die für ungewollte Geräusche sorgen könnten. Das TDP-Limit der GTX 980 liegt bei maximal 165 W und was das zur Folge hat, ist klar. Die GTX 980 kann in weit mehr PCs eingesetzt werden, vor allem etwa in kleineren Geräten für das Wohnzimmer.

Unser Testmuster bietet das gleiche Premium-Metallic-Gehäuse wie bei der GTX Titan - sauber, industriell, kühl und leise. Aus einer ästhetischen Perspektive betrachtet sind die Unterschiede relativ gering - die PCB-Rückseite älterer NVIDIA-Karten hat den Weg für eine Plastikhülle geebnet, die die Komponenten umfassender umschließt. Ein Platikteil an der Rückseite der Karte kann entfernt werden, um für einen besseren Luftfluss zu sorgen, aber die größten Unterschied sieht man auf der hinteren Platine. NVIDIAs etabliertes Line-up aus Dual DVI, HDMI und DisplayPort macht den Weg frei für eine neue Anordnung: Einmal DVI, einmal HDMI und drei DisplayPorts. Die neue Anordnung der Ports wurde so entworfen, um G-Sync besser einrichten zu können, denn das braucht noch immer DisplayPort, um zu funktionieren. Interessant ist auch, dass der HDMI-Port auf dem 2.0-Standard basiert, also auch 4K-Auflösungen bei 60 Hz unterstützt.

Besonders in ihrem Inneren kann die GTX 980 wirklich beeindrucken - ihre Effizienz geht weiter über den Stromverbrauch hinaus. Der neue Maxwell-Chip erreicht mehr - sehr viel mehr - und investiert dabei deutlich weniger. Und das, obwohl man die gleiche 28nm-Chip-Technologie wie beim Vorgänger verwendet. Der GM204-Chip entspricht von der Größe her rund 72 Prozent des Prozessors der Titan/GTX 780 Ti sowie rund 91 Prozent des Radeon R9 290X Hawaii-Chips. Dazu nutzt die neue Maxwell-Karte im Vergleich zum 384-bit-Interface des Vorgängers und dem 512-bit-Bus der R9 290X einen relativ schmalen 256-bit Memory Bus. Dennoch lag die GTX 980 in unseren Tests vor all diesen Karten. Kurz gesagt: NVIDIA kann die GTX 980 günstiger produzieren und obwohl ihr davon preislich nicht profitiert (hier kommt NVIDIAs GTX 970 ins Spiel, ein Test dazu folgt), bekommt ihr doch eine viel kühlere und weniger stromfressende Karte.

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Was ist also das Geheimrezept? Nun, von der GeForce GTX 750 Ti wissen wir bereits, dass die Maxwell-Architektur gegenüber NVIDIAs vorheriger Keper-Technologie einen zweifachen Performance-pro-Watt-Sprung bietet. Diesen neuen, größeren Chip könnte man fast als Maxwell 2.0 bezeichnen. Er behält all die Vorzüge des Vorgängers (ein überarbeiteter Ansatz für die CUDA-Kerne, ein großer Boost des L2 Cache), profitiert aber auch von energieeffizienten Features aus NVIDIAs Arbeit am Mobile-Chip Tegra K1, den man im Shield-Tablet findet. Und obwohl das 256-bit-Memory-Interface recht dünn für eine High-End-Performance-Karte erscheint, erzielt man doch einen höheren Durchfluss durch eine verlustfreie Komprimierung. Es ist ein interessanter Ansatz, aber wie effektiv er ist, hängt von der „Komprimierbarkeit“ des verwendeten Materials ab, wie ihr später noch sehen werdet.

Schauen wir uns aber zuerst einmal an, wie die GTX 980 sich beim intensivsten aller GPU-Workouts schlägt - der 1080p-Gameplay-Challenge mit Crysis 3. Hier stellen wir alle Einstellungen auf das Maximum, aktivieren V-Sync und SMAA-T2X-Anti-Aliasing - die beste Balance des Spiels zwischen Performance und Qualität. Um das Ganze interessanter zu gestalten, vergleichen wir es mit zwei ähnlichen Durchgängen auf dem gleichen Core i7 3 770K mit GTX 780 Ti und einer Radeon R9 290X.

Bei diesem Test geht es nicht um die maximal erreichbare Framerate (dank V-Sync ist bei 60 FPS Schluss), sondern um die Abweichungen vom 60-Hz-Update in den anspruchsvollsten Bereichen. Sofort bekommen wir einen Eindruck vom Potential dieser Karte - es gibt an sich keine dauerhaft beständigen 60 FPS, aber die Einbrüche fallen weniger auf als bei den direkten Konkurrenten der GTX 980. Es ist ein guter Start, aber wir haben das Gefühl, dass diese Karte nur eine leichte Steigerung der Performance gegenüber den bereits erhältlichen High-End-Karten bietet und nicht diesen revolutionären Sprung, den man sich vielleicht von einer neuen Architektur erhofft.

Crysis 3 1080p: GTX 980 vs 780 Ti vs R9 290X Frame-Rate Test

Weiter mit der Benchmark-Reihe, wobei wir die GTX 980 mit einer Reihe vergleichbarer GPUs gegenüberstellen. Wir starten mit den anderen GTX "x80"-Karten, die NVIDIA in den letzten Jahren veröffentlichte, zusammen mit den Produkten, die die Firma definitiv schlagen muss - die stromhungrige R9 290X und die auslaufende GTX 780 Ti. Wir beginnen den Test mit der 1080p-Auflösung auf maximalen Einstellungen. Die vorhandene Hardware könnte man bei einer so mageren Auflösung als Overkill betrachten, aber zum einen deuten die vorigen Crysis-3-Tests etwas anderes an und außerdem benutzen laut Steams Hardwareumfrage 95 Prozent der Spieler 1080p-Displays.

Wir sehen im Schnitt einen Boost von 14 Prozent gegenüber der R9 290X, magere 5 Prozent gegenüber der GTX 780 Ti und sattere 27 Prozent gegenüber der GTX 780. Es ist die alte GTX 680, die einen Kopf-an-Kopf-Vergleich der Maxwell- gegen die Kepler-Generation ermöglicht und hier bietet die neue Karte einen Sprung von 61 Prozent. Die GTX 680 und 980 haben einen vergleichbaren Stromverbrauch und beide nutzen einen 256-bit Memory Bus.

Wir haben auch die Ergebnisse des Übertaktens. Mit MSI Afterburner wurde der maximale Energieverbrauch auf 125 Prozent der Norm gesetzt, dadurch konnte die Taktrate des GPU-Kerns um 200 MHz und die Speichertaktung um 475 MHz erhöht werden. Daraus resultiert eine Steigerung von 12,2 Prozent der Leistung bei 1080p, genau auf einer Linie mit der Steigerung von 12 Prozent beim Energieverbrauch. Es weiter zu steigern bedeutete, dass die Karte nicht mehr stabil lief. Das Benchmark-Tool von Metro: Last Light ist dabei ein geeigneter Test, um die Stabilität der Übertaktung zu testen.

GeForce GTX 980 1080p Benchmarks vs 780 Ti/ R9 290X/ 780

Bei 2560x1440 - oder auch 1440p - beginnt der schmale Memory Bus der GTX 980 einen echten Einfluss zu haben. Tomb Raider läuft nur marginal schneller als auf der GTX 780 Ti, auch wenn die 980 bei anderen Titeln doch noch deutlich zügiger läuft, speziell bei Battlefield 4. Das massive 512-bit-Interface der R9 290X bringt die Karte dann auch zurück ins Rennen, besonders bei Tomb Raider. Die 15 Prozent Vorsprung, die die 980 bei 1080p ihr gegenüber genießt, schrumpfen dann auf 5 Prozent bei den höheren Auflösungen.

NVIDIAs neue Karte lässt die nicht-Ti GTX 780 bequem hinter sich und es gibt auch hier einen substanziellen Boost gegenüber dem technologischen Vorläufer, der GTX 680. Die Speicherbandreite ist natürlich wichtig bei hohen Auflösungen und das 265-bit-Interface der älteren Karte hat seine Schwierigkeiten, insbesondere bei der unglaublich fordernden Super-Sampling-Einstellung in Metro: Last Light.

Insgesamt zeigen die Benchmarks, dass die GTX 980 bei hohen Auflösungen eine gute Leistung bringt, wobei das Übertackten noch einmal 14,8 Prozent mehr Leistung im Schnitt liefert. Die Kombination aus Maxwells verfeinerter CUDA-Kernarchitektur in Verbindung mit dem Kompressionssystem am Memory Bus erlauben der Karte zu zeigen was sie kann, aber Tomb Raider zeigt auch, dass diese Leistung von Spiel zu Spiel schwanken kann.

GeForce GTX 980 1440p Benchmarks vs 780 Ti/ R9 290X/ 780

Da 4K-Monitore schon für um die 500 Euro zu haben sind (sogar billiger, wenn man eine 30-Hz-Rate akzeptieren kann), dürften sich einige Enthusiasten wundern, wie gut die GTX 980 im Ultra-HD-Standard mithält. Also, die Wahrheit ist, dass man idealerweise zwei High-End-GPUs parallel laufen haben sollte, um die Art von Leistung zu haben, die man für 4K in modernen Spielen bei anspruchsvollen Settings braucht.

Für unsere Benchmarks regelten wir die Qualitätseinstellungen eine Spur zurück - Tomb Raider etwa von “Ultimate” auf “Ultra” (das Entfernen von TressFX macht den größten Unterschied aus), während in Battlefield 4 hohe Einstellungen ohne MSAA anstelle von “Ultra” zum Einsatz kommen. Metro: Last Light wird am stärksten zurückgeregelt: Wir gehen von „Sehr hoch“ runter auf „Hoch“, sowohl bei der allgemeinen Qualität als auch beim Tessellation, und wir schalten Super-Sampling-Kantenglättung ab (SSAA). Crysis 3 und BioShock Infinite werden auf „Hoch“ bzw. „Ultra“ gesetzt. Mit diesen Einstellungen ist die Karte zu einem guten 30-FPS-Erlebnis fähig, aber eigentlich würden wir diese Extraauflösung lieber gegen etwas im Bereich 60 FPS und 1440p eintauschen. Zusammen mit einem 1440p-G-Sync-Monitor kann man bemerkenswerte Resultate erzielen, sowohl mit der GTX 980 als auch der auslaufenden 780 Ti.

Die guten Ergebnisse bei Battlefield 4 und BioShock lassen die GTX 980 durchschnittlich zehn Prozent vor der R9 290X in Führung gehen, doch faktisch leistet sie weniger in Crysis 3 und Tomb Raider. Eine ähnliche Geschichte haben wir bei der 780 Ti, doch die GTX 980 schafft es immer noch, bequem die GTX 780 und GTX 680 abzuhängen - um ehrlich zu sein, sollte man keine dieser Karten wirklich für etwas anderes als mittlere Einstellungen und 30 FPS beim 4K-Gaming in Betracht ziehen. Mit einer Übertaktung konnten wir in 4K die meiste Performance gewinnen. Unser Durchschnitt steigt von einem 12,2-prozentigen Zuwachs auf 14,8 Prozent und dann auf 17,5 Prozent, wenn wir von 1080p auf 1440p und schließlich 4K erhöhen.

GeForce GTX 980 4K Benchmarks vs 780 Ti/ R9 290X/ 780

Lasst uns zuletzt einen Blick auf den Spitzenstromverbrauch werfen. Grundlage ist derselbe PC, auf dem der Metro-Last-Light-Benchmark mit jeder der getesteten Grafikkarten lief. Es mag einige Enttäuschungen wegen des relativ kleinen Performance-Zuwachses im Vergleich mit der GTX 780 Ti geben, aber der Energieverbrauch spricht für sich. Der Spitzenverbrauch der GTX 980 liegt kolossale 80 W unter der 780 Ti und fast 100 W (!) unter der R9 290X von AMD. Sogar übertaktet ist sie effizienter als die Titan-lite GTX 780 - ein umwerfendes Ergebnis.

Der vielleicht verblüffendste Vergleich entsteht mit der GTX 680, einem Board, das mit den neuen Maxwell-Karten einiges gemeinsam hat, was Chipgröße und Memory Bus angeht. Wir erleben einen um sieben Prozent gestiegenen Spitzenstromverbrauch auf dem neuen Board, und zwar im Austausch gegen einen durchschnittlich 65-prozentigen Performance-Gewinn.

Das ist die Art von Generationensprung, die wir gerne sehen. Es ist nur ein bisschen schade, dass NVIDIA nicht komplett in die Vollen ging und Enthusiasten ein echtes Upgrade in Sachen Performance spendierte, wenn man es mit den existierenden Flaggschiffen vergleicht. Was wäre gewesen, wenn die Firma das 384-bit Speicher-Interface für die GeForce 980 beibehalten hätte? Was, wenn sie einen Chip von der Größe des GK110 aus der GTX 780, 780ti oder Titan gebaut hätte? Eine hypothetische GM210 wäre unfassbar gut gewesen. Vielleicht hebt sich Nvidia dieses Biest aber auch für den 20-nm-Fertigungsprozess auf, um für ein kühleres, leiseres Produkt zu sorgen.

NVIDIA weist darauf hin, dass es bei der neuen Riege an Grafikkarten nicht nur um die Hardware gehe - aufseiten der Software gibt es ebenfalls neue Funktionen. Eine neue Verbesserung ist MFAA (Multi-Frame Anti-Aliasing), das 2x MSAA mit temporalem AA kombiniert, um einen Effekt in vergleichbarer Qualität von 4x MSAA zu erzeugen. Dies soll genau so viel Performance ziehen wie standardmäßiges 2x MSAA. Die Demos, die NVIDIA auf seiner Technikkonferenz zeigte, waren interessant. Aber die Technologie stand im GTX 970/980 Launch-Treiber noch nicht zur Verfügung. [UPDATE (19.09.2014): Dieses NVIDIA-Produktvideo weist darauf hin, dass MFAA auch 2x MSAA-Qualität mit nur minimalen Performance-Kosten liefert. Die Erklärung findet ihr bei 1:30 Minuten.]

Seit es Deferred Rendering gibt, ist MSAA gewissermaßen eine gefährdete Art. Es überrascht nicht, dass Entwickler mit Konsolenambitionen versuchen, die Effizienz von Post-Process-Anti-Aliasing mit einer vergleichbaren temporalen Komponente wie in NVIDIAs MFAA zu steigern. Aber Karten wie die GTX 980 könnten durchaus die Bandbreite und Fill-Rate bieten, um MSAA zu ermöglichen. Uns interessiert also, wie gut es aussieht und wie viel Performance es in anspruchsvollen Titeln wie Crysis 3 oder Watch Dogs tatsächlich kostet.

Vergleichstool starten

Was wir testen können, ist DSR - Dynamic Scaling Resolution -, ein neues Feature für Maxwell, das (hoffentlich) auch auf älteren Nvidia GPUs angeboten wird. Es richtet sich an diejenigen, die 1080p-Bildschirme nutzen und erlaubt im Grunde, wesentlich höhere Auflösungen zu nutzen (bis zur vierfachen nativen Auflösung), die dann auf 1080p herunterskaliert werden - Super-Sampling im Grunde. Die Idee ist, wenn man Spiele mit weniger hohen Grafikanforderungen spielt, kann man die Power-Reserven der GPU so einsetzen, um eine außergewöhnlich gute Kantenglättung zu bekommen.

NVIDIA übersandte uns einige Beispiele für die Zoomer-Galerie oben (Assassin's Creed 4, Watch Dogs), aber wir fügten noch einige hinzu, basierend auf unserem Test der Technologie. Wenn ihr die GPU-Leistung übrig habt, erzielt ihr hiermit einige exzellente Resultate. Doch die Anwendung auf neueren Titeln wird beschränkt sein. Mit maximalem DSR rechnet die GPU in 4K-Auflösung. Wie ihr der Tabelle weiter oben entnehmen könnt, ist das bei den meisten modernen Spielen zu viel verlangt. Allerdings hat es in älteren, weniger anspruchsvollen Titeln wie Dark Souls 2 oder BioShock Infinite durchaus seine Existenzberechtigung. Diese Spiele erschienen lediglich mit Post-Process Anti-Aliasing. Super-Sampling macht hier einen großen Unterschied.

Nvidia GeForce GTX 980 - Das Digital-Foundry-Fazit

Zwei neue GPUs der Maxwell-Reihe wurden vorgeführt. Das Flaggschiff GTX 980 kostet um die 550 Euro, sein kleiner Bruder, die GTX 970, um die 320 Euro. Die teurere Karte beerbt damit effektiv die alte 780 Ti, die von NVIDIA eingestellt wird. Gut möglich, dass es Auswirkungen auf weitere Modelle geben wird. Die 970, deren Test wir nachreichen, deutet schon an, dass sie sich auf die Preise der GTX 760, 770 und 780 auswirken wird, von den größeren Karten AMDs, aufwärts von der R9 280X, ganz zu schweigen.

In Abwesenheit von 20-nm-Grafikchips (Maxwell liegt bei 28 nm - eine Produktionstechnik, die jetzt drei Jahre alt ist), rüttelt die Ankunft des Maxwell GM204 eindeutig den Stand der Dinge ordentlich durch. Die GTX 970 und 980 bilden den Anfang, aber weitere Karten basierend auf dem gleichen Chipdesign werden folgen. Die möglichen Auswirkungen auf das so wichtige Segment unterhalb der 250-Euro-Marke lassen einem das Wasser im Mund zusammenlaufen. Die GTX 760 ist noch immer eine gute Karte, aber die R9 285 von AMD sticht sie aus. Eine bessere Performance zu geringeren Stromkosten ist Musik in unseren Ohren. Darüber hinaus könnte Maxwells wundervolle Effizienz eine Revolution im Gaming-Laptop-Bereich bedeuten - ein Bereich mit explosivem Wachstum in den letzten beiden Jahren.

Aber wenn es euch um das Preis-Leistungs-Verhältnis geht, ist es vermutlich die GTX 970, die man sich anschauen sollte (besonders interessant dürfte sein, die 970 im SLI-Betrieb gegen die 980er antreten zu lassen). Wer nach einer High-End-Grafikkarte sucht, dürfte kurzfristig mit reduzierten 780-Ti-Modellen glücklich werden, so lange die Vorräte noch reichen - das heißt, nur so lange euch die attraktive Stromeffizienz der neuen Karten nicht interessiert. Die GTX 980 ist, was sie ist. Ein extrem clever designtes Stück Technologie, das etwas schneller ist als das vorige NVIDIA-Flaggschiff, zum selben hohen Preis, dafür aber ohne den großen Vorsprung in Sachen Bildrate, den sich einige vielleicht erhofft hatten. In dieser Hinsicht könnte die Karte die Erwartungen von Enthusiasten enttäuschen, oben, wo die Luft dünn wird, geht es dem Hardcore-PC-Spieler vornehmlich um Performance. Diejenigen, die ein Upgrade von einer älteren Karte wollen, dürfte Maxwells Kombination aus Leistung und Effizienz jedoch reizen.

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