Auch wenn das High-End-Segment bezüglich der Absatzzahlen weit hinter dem Mid-Range- und dem Low-End-Markt zurückstecken muss, so kämpfen die zwei Grafikchipriesen ATi und nVidia gerade in diesem Preisgefilde besonders stark, da viele Käufer gerne die Hackordnung im High-End-Bereich auf die langsameren Modelle übertragen. Die Kanadier haben mit der Radeon X1900 XTX [1] und die Kalifornier mit der GeForce 7900 GTX [2] im High-End-Segment zwei sehr gute Karten im Angebot, die beide in unterschiedlichen Disziplinen punkten können.
Falls selbst diese Einzelkarten noch nicht die gewünschte Performance bringen, bleibt dem Kunde immer noch der Griff zu einem SLI- oder CrossFire-System, bei dem zwei Grafikkarten für das gemeinsame Erstellen der Bilder genutzt werden. nVidia ging noch einen Schritt weiter und präsentierte auf der CeBIT „Quad-SLI“ [3], bei dem insgesamt vier GPUs die Arbeit verrichten. Dafür entwickelte nVidia ein komplett neues Kartenlayout, das die Breite einer Dual-Slot-Karte hat und zwei PCBs umfasst, auf welchen jeweils eine G71-GPU zum Einsatz kommt. Schließt man zwei solcher Grafikkarten, die auf den Namen „GeForce 7900 GX2“ hören, zusammen, ergibt sich ein Quad-SLI-System.
Doch die Karten haben mehrere große Nachteile. So misst alleine das PCB eine enorme Länge und passt in viele Gehäuse nicht hinein. Zudem benötigt jede GPU einen eigenen PCIe-Stecker und im Retail-Markt sind die Karten somit gar nicht erst frei erhältlich. nVidia macht Quad-SLI nur den „System-Buildern“ zugänglich, sprich, ein Gespann findet man nur in teuren Komplett-PCs vor. Mit diesen Nachteilen hat sich nVidia aber nicht zufrieden gegeben und präsentiert die „GeForce 7950 GX2“.
Diese ist prinzipiell nichts anderes als die GeForce 7900 GX2, macht vieles aber dennoch besser. Das PCB wurde komplett erneuert und ist nun deutlich kürzer als beim Vorgängern. Zudem wurde das Lüftersystem überarbeitet und pro Karte ist nur noch ein Stromstecker nötig. Eine kleine Hiobsbotschaft gibt es dennoch: Die GeForce 7950 GX2 wird im Retail-Markt zumindest derzeit nur als Einzelkarte verkauft; Quad-SLI steht auch mit diesen Karten nur den Herstellern von Komplettsystemen zur Verfügung. Wir sind aber zuversichtlich, dass sich dies in der Zukunft ändern wird.
nVidia stellte uns freundlicherweise eine GeForce 7950 GX2 für einen Test bereit, die beweisen muss, ob die SLI-Technologie auf einer Karte gegen eine Einzel-GPU bestehen kann. Zudem weihen wir mit diesem Artikel unser neues Testsystem sowie einige neue Testmethoden [4] ein. Wir bitten vor allem letztere zu beachten, da wir mit den ausgesuchten Qualitätseinstellungen neues Gefilde betreten.
| GeForce 7950 GX2 | GeForce 7900 GTX | Radeon X1900 XTX | |
| Logo |
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| Chip | 2x G71 | G71 | R580 |
| Transistoren | ca. 2x 278 Mio. | ca. 278 Mio. | ca. 384 Mio. |
| Fertigung | 90 nm | 90 nm | 90 nm |
| Chiptakt | 500 MHz | 650 MHz | 650 MHz |
| Pixel-Pipelines | 2x 24 | 24 | 16 |
| Shader-Einheiten pro Pipeline (MADD) | 2 | 2 | 3 |
| FLOPs (MADD/ADD) | 2x 192 GFLOPs | 250 GFLOPs | 374 GFLOPs |
| ROPs | 2x 16 | 16 | 16 |
| Pixelfüllrate | 2x 8000 MPix/s | 10400 MPix/s | 10400 MPix/s |
| TMUs je Pixel-Pipeline | 1 | 1 | 1 |
| Texelfüllrate | 2x 12000 MTex/s | 15600 MTex/s | 10400 MTex/s |
| Vertex-Shader | 2x 8 | 8 | 8 |
| Dreiecksdurchsatz | 2x 1000 MV/s | 1400 MV/s | 1300 MV/s |
| Pixelshader | PS 3.0 | PS 3.0 | PS 3.0 |
| Vertexshader | VS 3.0 | VS 3.0 | VS 3.0 |
| Speichermenge | 2x 512 GDDR3 | 512 GDDR3 | 512 GDDR3 |
| Speichertakt | 600 MHz | 800 MHz | 775 MHz |
| Speicherinterface | 2x 256 Bit | 256 Bit | 256 Bit |
| Speicherbandbreite | 2x 38400 MB/s | 51200 MB/s | 49600 MB/s |
| Präzision pro Kanal | FP16/FP32 | FP16/FP32 | FP32 |
| SLI/CF-Unterstützung | Ja | Ja | Ja |
Technisch bietet die nVidia GeForce 7950 GX2 einige Finessen, da es eine Karte mit zwei PCBs und zwei GPUs Desktop-Markt vorher nicht für den gegeben hat. Doch erst einmal vorweg: Die beiden GPUs sind normale G71-Chips, die bereits in der GeForce-7900-Serie verwendet werden. Dementsprechend stehen dem Käufer pro Chip 24 Pixel-Pipelines mit je zwei Shader-Einheiten, die jeweils ein MADD berechnen können, zur Verfügung. Ebenso kann jeder G71 auf 24 Texture Mapping Units sowie 16 ROPs und acht Vertex-Shader zurückgreifen. Da auf der GeForce 7950 GX2 zwei vollständige G71-Chips verbaut werden, kann man demzufolge durchaus schnell von 48 Pixel-Pipelines, 96 Shader-Einheiten einem Gigabyte Speicher reden, wobei wir dies allerdings unterlassen wollen, da durch die SLI-Technologie je nach Rendermodus nicht alles doppelt genutzt werden kann.
So kann man bei der SLI-Technologie – und nichts anderes nutzt die GeForce 7950 GX2, auch wenn nVidia das Wort „SLI“ bei der Doppelkarte meidet – bekannterweise den Speicher nicht einfach verdoppeln. Zwar kann eine GPU auf 512 MB GDDR3-Speicher zurückgreifen, weswegen auf einer GeForce 7950 GX2 1024 MB Speicher verbaut sind. Von nutzbaren 1024 MB zu sprechen wäre aber falsch. Im SLI-Modus müssen in jedem Speicher immer dieselben Daten vorhanden sein, da es sein kann, dass beide GPUs auf die identischen Daten zurückgreifen müssen. Durch diese Eigenheit ist der VRAM auf 512 MB beschränkt.
Der VRAM wird mit einem 256 Bit breiten Speicherinterface an die GPU angebunden. Dieser taktet mit 600 MHz, also weit unter dem Niveau einer GeForce 7900 GTX, die mit satten 800 MHz zu Werke geht. Ähnliches wiederholt nVidia bei dem Chiptakt, welcher eine Frequenz von 500 MHz hat, während die GeForce 7900 GTX mit 650 MHz arbeitet. Nun kann man natürlich auf den Gedanken kommen, dass nVidia die G71-Chips künstlich ausbremst und nüchtern betrachtet verhält es sich auch genau so. Aber man muss hierbei beachten, dass die Abwärme auf der GeForce 7950 GX2 ein viel größeres Problem darstellt, da die beiden PCBs direkt nebeneinander montiert sind. Die einzelnen Taktdomänen des G71 (Shader-Domäne, ROP-Domäne, Geometric-Domäne) takten auf der Dual-GPU-Karte gleich.
Einzeln gesehen kommt die GeForce 7950 GX2 somit nicht an die Leistung einer GeForce 7900 GTX heran. Aktiviert man aber den SLI-Modus – der auf der Karte nun übrigens „Multi-GPU-Modus“ heißt; nur bei Quad-SLI öffnet sich ein Fenster mit der Bezeichnung „SLI-Modus“ –, sehen die anderen GeForce-Modelle kein Land mehr. Die GeForce 7950 GX2 ist dann dem „alten“ Flaggschiff in sämtlichen Belangen deutlich überlegen. Auch eine Radeon X1900 XTX von ATi ist dann chancenlos. Einzig die Shader-Leistung kann mit der 7950 GX2 mithalten.
Etwas weiter in die Karte hineingeschaut, offenbaren sich weitere interessante Details. So nutzt nVidia auf der GeForce 7950 GX2 wie bei dem Vorgänger GeForce 7900 GX2 einen PCIe-Switch, der die 16 PCIe-Lanes des Mainboards auf die beiden G71-GPUs verteilt. Diesem Switch stehen insgesamt 48 Lanes zur Verfügung. 16 werden benötigt für den Kontakt zwischen PCIe-Bus und PCIe-Switch. 16 weitere werden zur „GPU 1“ geführt, während mit den restlichen 16 PCIe-Lanes die „GPU 2“ versorgt wird. Doch bietet dieser PCIe-Switch nicht alleine den Vorteil, dass beide Kerne mit der vollen Anzahl an Lanes versorgt werden. So gaukelt er durch seine Funktion dem Mainboard vor, dass nur eine Grafikkarte vorhanden ist.
Aus diesem Grund ist es möglich, die GeForce 7950 GX2 in jedem im Handel erhältlichen PCIe-Mainboard zu betreiben – ein SLI-zertifizierter Chipsatz ist nicht nötig! Es kann aber sein, dass ein BIOS-Update für das Motherboard nötig ist. Die Boardpartner arbeiten derzeit mit nVidia an den passenden BIOS-Versionen, falls dieses nicht bereits kompatibel zu der Dual-GPU-Karte sind.
Abseits des PCIe-Switches können die GeForce-7950-GX2-Modelle durch eine interne Schnittstelle miteinander kommunizieren. Auf beiden PCBs ist ein spezieller Anschluss platziert, der die Platinen mit Hilfe einer kleinen SLI-Brücke verbindet. Dadurch wird die interne Bandbreite zwischen den PCBs weiter erhöht, ohne die es ansonsten zu Engpässen kommen könnte.
Die gewohnte SLI-Bridge auf der Grafikkarte ist nur bei einer Quad-SLI-Konfiguration von Bedeutung. Dort wird die erste Karte mit der zweiten GeForce 7950 GX2 verbunden. Dem aufmerksamen Beobachter wird bereits aufgefallen sein, dass es diesbezüglich einen weiteren Unterschied zur GeForce 7900 GX2 gibt. Diese hat pro Karte zwei SLI-Bridges, weswegen bei Quad-SLI zwei Brücken eingesetzt werden müssen. Da nVidia das Kartenlayout neu entwickelt hat, ist eine zweite SLI-Bridge laut den Kaliforniern nun nicht mehr nötig. Die Bandbreite soll trotz Abstinenz des zweiten Verbindungsweges nicht gesunken sein.
Darüber hinaus kann die GeForce 7950 GX2 mit einem kleinen Detail punkten: die HDCP-Verschlüsselung. Diese spielt bei der Wiedergabe zukünftiger HD-Videos eine große Rolle, da nur mit einer voll HDCP-kompatiblen Grafikkarte die Videos in der vollen Auflösung abgespielt werden können. Sämtliche GPUs sind zwar bereits seit längerer Zeit kompatibel mit HDCP, es ist jedoch noch ein zusätzliches EPROM von Nöten, das den HDCP-Key zum Entschlüsseln der Daten enthält. Dieses hat auf beinahe sämtlichen Grafikkarten gefehlt. nVidia rüstet die GeForce 7950 GX2 bereits standardmäßig mit einem HDCP-Key aus, weswegen HD-Videos in der maximalen Auflösung problemlos abgespielt werden können.
Die maximale Stromaufnahme der GeForce 7950 GX2 beträgt laut nVidia 142 Watt. Bezüglich der Rendering-Modi bei SLI hat sich gegenüber zweier herkömmlicher Einzelkarten im SLI-Modus nichts verändert. Im Quad-SLI-Modus arbeitet die GeForce 7950 GX2 identisch zur GeForce 7900 GX2.
Die nVidia GeForce 7950 GX 2 ist zweifellos ein beeindruckendes Stück Hardware. Etwas, was es so zuvor noch nicht gegeben hat. Zwei High-End-GPUs arbeiten auf einer Karte, wobei diese aus zwei PCBs besteht, die prinzipiell jeweils eine eigene Grafikkarte für sich darstellen. Damit stellt sich natürlich die Frage, ob die GeForce 7950 GX2 überhaupt noch eine Einzelkarte ist, oder ob man diese nicht als SLI-System behandeln soll? Dies ist unserer Meinung nach nicht wirklich zu beantworten, da das High-End-Modell irgendwie weder eine richtige Single-, noch eine richtige Dual-Karte ist. Deswegen werden wir die „doppelte“ GeForce in beiden Testdisziplinen gegen die Konkurrenz antreten lassen.
Bereits beim ersten Anblick der nVidia GeForce 7950 GX2 wird deutlich, dass es sich bei dieser Grafikkarte um etwas Besonderes handelt. Die Karte besteht aus zwei verschiedenen PCBs, die beinahe identisch sind und eine Länge von 23 cm messen, weswegen die Karte nicht größer als andere High-End-Beschleuniger ist. Die GeForce 7950 GX2 kann dementsprechend problemlos in jedem Computer verbaut werden. Beide PCBs machen einen aufgeräumten Eindruck und werden durch vier Halterungen fixiert, sodass sie nicht verrutschen können. Auf dem unteren PCB kommt zusätzlich ein PCIe-Switch zum Einsatz, der die ankommenden PCIe-Lanes auf die beiden GPUs verteilt.
Darüber hinaus verfügen die beiden Karten über eine „direkte“ SLI-Verbindung, die durch eine kleine Steckkarte realisiert wird. Einen etwas zwielichtigen Eindruck machen die beiden Kühlsysteme. So setzt nVidia nicht auf Kupfer, sondern nutzt ausschließlich Aluminium als leitendes Material. Einzig bei dem direkten Kontakt zur GPU wird ein eingelassener Kupferblock verwendet, da der G71 die größte Hitzequelle auf der Grafikkarte ist. Der Kühler ist mit sehr wenigen Alulamellen ausgestattet, die zudem sehr weit auseinander stehen und etwas wahllos angeordnet zu sein scheinen.
Am Ende des Kühlers setzt nVidia einen kleinen Radiallüfter ein, der sowohl den Speicher als auch den PCIe-Switch neben dem eigentlichen Kern mitkühlen soll. Obwohl dies nicht als optimal zu bezeichnen ist, um eine Dual-GPU-Karte zu kühlen, kann der Lüfter überzeugen, da er durch die Bank selbst bei längerer Maximalbelastung nicht unangenehm auffällt. nVidia verlässt sich bei den Anschlüssen auf die standardmäßigen Verbindungsarten. Ein HD-fähiger TV-Ausgang sowie zwei Dual-Link-DVI-Anschlüsse werden auf der GeForce 7950 GX geboten. Obwohl die GeForce 7900 GX2 noch mit zwei PCIe-Stromsteckern am Netzteil angeschlossen werden muss, ist dies bei der GeForce 7950 GX2 nicht mehr nötig. Ein Stromstecker reicht aus, um die Grafikkarte zu betreiben.
Jede GPU kann auf einen eigenen 512 MB großen VRAM zurückgreifen, der mit Samsung-Chips gebildet wird, die eine Zugriffszeit von 1,4 ns haben. Er taktet sich wie die beiden GPUs im 2D-Modus nicht herunter. Das untere PCB weist einen SLI-Stecker auf, der benötigt wird, wenn ein Quad-SLI-System aufgebaut werden soll. Der Preis der GeForce 7950 GX2 liegt laut nVidia bei etwa 649 Euro. Erste Exemplare sollen ab sofort erhältlich sein.
Testsystem:
Folgende Benchmarks kamen während unseres Tests zum Einsatz:
Alle Benchmarks werden mit maximalen Details ausgeführt, damit die Grafikkarte möglichst hoch belastet wird. Als Einstellungen haben wir uns dabei für 1280x1024 und 1600x1200 entschieden. Damit zollen wir den modernen High-End-Beschleuniger Tribut, die durch ihre Rechenkraft niedrigere Auflösungen als 1280x1024 CPU-limitiert werden lassen. Neben den reinen Auflösungen lassen wir den Benchmarkparcours auch mit 4-fachem Anti-Aliasing sowie 16-fachen anisotropen Filter durchlaufen, wobei wir auf ATi-Grafikkarten zusätzlich das sogenannte Adaptive Anti-Aliasing (AAA) und auf nVidia-GPUs das Transparency Super-Sampling-Anti-Aliasing (TSSAA) hinzuschalten, damit flimmernde Alpha-Test-Texturen geglättet werden – moderne 3D-Beschleuniger bieten eine ausreichende Leistung, um die bessere Kantenglättung flüssig darzustellen. Grafikkarten ohne entsprechende Features – wie beispielsweise ATis Radeon-X8x0-Serie oder nVidias GeForce-6x00-Reihe – erbringen eine bessere Leistung bei einer gleichzeitig schlechtere Bildqualität, die nicht das Niveau der modernen 3D-Karten erreicht.
Achtung: Moderne SLI- und CrossFire-Systeme bieten dem Kunden eine dermaßen gewaltige Rechenleistung, dass selbst der schnellste Prozessor damit hoffnungslos überfordert ist und demzufolge beinahe alle Spiele CPU-limitiert sind, was bei immer schneller werdenden 3D-Beschleunigern ein großes Problem darstellt. Aus diesem Grund haben wir unsere Testmethoden für Multi-GPU-Systeme geändert, um derartigen Problemen so gut wie möglich vorzubeugen. Testläufe ohne Anti-Aliasing sowie dem anisotropen Filter fallen komplett aus dem Rahmenprogramm, da diese Qualitätseinstellung für zwei Grafikkarten keine Herausforderung mehr ist. Somit werden die Tests ausschließlich mit 4xAA sowie 16xAF in 1280x1024 und 1600x1200 durchgeführt.
Darüber hinaus werden wir die Grafikkarten mit einer noch höheren Einstellung belasten, um zu zeigen, zu welchen Leistungen ein SLI- oder CF-System im Stande ist. Auf den nVidia-Grafikkarten wird der 8xSAA-Modus verwendet, bei welchem nicht ausschließlich Multi-Sampling-AA, sondern zusätzlich Super-Sampling-AA zum Einsatz kommt, was nicht nur Alpha-Test-Texturen glättet, sondern auch wirksam gegen Shader-Aliasing sowie Texturflimmern (unabhängig, ob dieses durch den anisotropen Filter oder hochfrequenten Texturen hervorgerufen wird) hilft. Bei einer ATi-Karte schalten wir auf sechs-faches Anti-Aliasing hinauf und aktivieren zusätzlich das HQ-AF, was einen (beinahe) winkelunabhängigen Texturfilter zur Folge hat, welcher die meisten Winkel mit dem vollen AF-Grad bearbeitet. Aber Vorsicht, diese beiden Modi sind NICHT miteinander vergleichbar, weswegen wir die nVidia- und ATi-GPUs in den Diagrammen strikt voneinander trennen! Beide Qualitätseinstellungen liefern eine unterschiedliche Bildqualität und Performance und sollen nur zeigen, was mit zwei Hochleistungsgrafikkarten möglich ist.
Nach sorgfältiger Überlegung und mehrfacher Analyse selbst aufgenommener Spielesequenzen sind wir zu dem Schluss gekommen, im ForceWare-Treiber für nVidia-Karten die Qualitätseinstellungen auf High Quality anzuheben, da man nur mit diesem Setting das Texturflimmern effektiv bekämpfen kann. Zudem ist dieser Modus vergleichbar mit der Einstellung „Catalyst A.I. Standard“ auf den ATi-Pendants, wodurch bei der Bildqualität größtenteils ein Gleichstand erreicht wird.
Treibereinstellungen: nVidia-Grafikkarten
Treibereinstellungen: ATi-Grafikkarten
nVidia bietet dem SLI-Benutzer so genannte SLI-Anti-Aliasing-Modi an, um die zweite Grafikkarte nicht zur Verbesserung der Geschwindigkeit, sondern zur Verbesserung der Bildqualität, genauer gesagt zur Kantenglättung, zu nutzen. Diese SLI-AA-Modi sehen je nach Spiel zwar ganz schick aus, jedoch sinkt die Performance selbst auf zwei „GeForce 7900 GTX“-Karten ins Unermessliche ab. Ein Grund dafür ist das sehr hohe Datenaufkommen, welches bei der GeForce-7800-Serie nicht wie gewöhnt über die SLI-Bridge abgehandelt wird, sondern den PCIe-Bus belastet, welcher dadurch vollkommen überfordert ist. Die GeForce-7900-Serie wurde diesbezüglich verbessert, da die Kommunikation der beiden Karten bei Verwendung von SLI-AA nun (zumindest teilweise) über die SLI-Bridge stattfindet. Nichtsdestotrotz konnte die Performance nur in einigen Spielen verbessert werden.
Die GeForce 7950 GX2 soll dieses Manko nun geschickt umgehen, da bei einer einzelnen Karte weder der PCIe-Bus, noch eine SLI-Bridge nötig ist. Die Kommunikation wird über die interne Verbindung zwischen den beiden PCBs durchgeführt, was die SLI-AA-Performance erhöhen soll. Da es kein SLI-System gibt, was identisch mit der GeForce 7950 GX2 ist, haben wir uns für einen Durchlauf des Testparcours mit der GeForce 7900 GTX im SLI-Modus entschieden, die gegen die GeForce 7950 GX2 antreten muss. Als Einstellungen nehmen wir die Auflösungen 1280x1024 sowie 1600x1200 mit 16-facher anisotroper Filterung sowie 8xSLI-AA und TSSAA.
8xSLI-AA Part 1
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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8xSLI-AA Part 2
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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Ein Blick auf die verschiedenen Benchmarkergebnisse zeigt, dass die GeForce 7950 GX2 in der Tat bei SLI-AA effektiver arbeitet als eine GeForce 7900 GTX im SLI-Modus. Zwar ist letztere noch unangefochten an der Spitze, jedoch bricht die Dual-GPU-Karte bei 8xSLI-AA in beiden Auflösungen durch die Bank weniger ein als das Gespann aus zwei Einzelgrafikkarten. Dabei gibt es gar Spiele (beispielsweise „Tomb Raider: Legends“ sowie „Half-Life 2: Lost Coast“), bei denen die GeForce 7950 GX2 beinahe gleichauf mit der teureren Zwei-Karten-Lösung liegt. Nichtsdestotrotz ist die SLI-AA-Performance generell immer noch zu langsam und bleibt hinter SuperAA, der Konkurrenztechnik von ATi, zurück. Hier muss nVidia beim Nachfolger G80 noch einiges optimieren.
Rating 8xSLI-AA 1280x1024
Angaben in Prozent
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Rating 8xSLI-AA 1600x1200
Angaben in Prozent
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Fillrate Tester
VillageMark
VillageMark v1.20
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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Fablemark
FableMark v1.0
Angaben in Bildern pro Sekunde (FPS)
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ShaderMark
3DMark05 - 1280x1024
Angaben in Punkten
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3DMark05 - 1600x1200
Angaben in Punkten
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3DMark05 - SLI/CF Qualität
Angaben in Punkten
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3DMark05 - SLI Hohe Qualität
Angaben in Punkten
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3DMark06 - 1280x1024
Angaben in Punkten
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3DMark06 - 1600x1200
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