Nvidia GeForce GTX 260 und 280 - Seite 2

Neuerungen im Überblick

GeForce GTX 280 und 260 besitzen einige Neuerungen im Vergleich zu den bisherigen Grafikkartengenerationen. Insbesondere die Rechenleistung des neuen Grafikchips wird von Nvidia herausgestellt und dass diese nicht nur zur Grafikdarstellung, sondern auch für allgemeinere Rechenaufgaben genutzt werden kann.

Beyond Gaming – Jenseits von Spielen
Nvidia bietet mit CUDA eine auf der Programmiersprache C basierende Entwicklungsumgebung für Software für die Grafikchips seit dem G80 (GeForce 8) an. Damit können Programme z.B. zur Videoumwandlung, Physikberechnung, Simulation von Finanzmärkten oder Astrophysik, aber auch zur Auswertung von medizinischen Daten bei der Krebsvorsorge erstellt werden. All diese Software gibt es bereits und laut Nvidia läuft sie durch die Nutzung von GeForce Grafikkarten zwischen 20- und 150-mal schneller als auf herkömmlichen Prozessoren. Ein prominentes, öffentlich zugängliches Beispiel ist Folding@Home, von dem es nun einen CUDA-Client gibt. (Mit Folding@Home kann man Wissenschaftler bei der Erforschung des Verhaltens der körper-eigenen und bei Fehlverhalten für zahlreiche Krankheiten verantwortlichen Proteinen helfen, indem man seine Rechenleistung von Prozessor oder Grafikchip zur Verfügung stellt.)

Folding@Home Leistungsvergleich

Video-Umwandlung mit Nvidia Grafikkarten

Dies alles ist nicht unbedingt neu und hat nicht direkt etwas mit der GeForce GTX 200 Serie zu tun, aber erst diese bietet die Rechenleistung, um so deutlich schneller zu sein als eine CPU. Außerdem kommt mit Folding@Home und PhysX (siehe News) erst jetzt so richtig Schwung in die Sache.

Gaming Beyond – Jenseitsmäßiges Spielen
Wie den technischen Daten schon zu entnehmen war, hat Nvidia den GT200 Grafikchip gegenüber den vorherigen Generationen schon bezüglich der Rohleistung deutlich aufgebohrt. So gibt es mit 240 statt 128 fast doppelt so viele Stream Prozessoren bzw. Shader Einheiten, deutlich mehr „Raster Operation Processors“ (32 statt 16 beim G92 bzw. 24 beim G80) und eine gegenüber dem G92 Grafikchip doppelt so breite Speicherschnittstelle (512bit statt 256bit). So ist denn kein Wunder, dass sich auch die Anzahl der Transistoren verdoppelt hat. Der GT200 besitzt 1,4 Milliarden, während G92 und G80 mit 754 bzw. 681 Millionen auskommen.
Das bedeutet, dass sowohl Shader Programme als auch Texturen sehr viel schneller verarbeitet und dargestellt werden können. Nvidia betont außerdem, dass das Verhältnis von Füllrate und Shader-Leistung im Vergleich zu den bisherigen Grafikchips verbessert worden ist. Man habe sich kommende Spiele angesehen, die komplexere Shader und Speicher benötigen, und daraufhin die Architektur ausgerichtet.

Oben Shader Thread Dispatch Logic mit Setup- und Raster-Einheiten, darunter zehn TPC (Texture Processing Clusters) mit jeweils drei SM (Streaming Multiprocessors), wobei jeder SM über acht Prozessorkerne (Streaming Processors) verfügt; ganz unten ROPs und Speicherschnittstelle

Darüberhinaus gibt es weitere kleinere Optimierungen in der Architektur, die in der Addition einiges an Mehrleistung bringen sollen. Kleine Pufferspeicher für Texturen sorgen dafür, dass die Bandbreite zum Speicher besser ausgenutzt werden kann. Mit SIMT (Single Instruction, Multiple Threads) können mit einem einzigen Programmierbefehl mehrere parallele Aufgaben bearbeitet werden. Die Anzahl der Register wurde verdoppelt, um längere und komplexere Shader zu unterstützen. Die Genauigkeit bei Gleitkommaoperationen wurde von fp32 auf fp64 erhöht (IEEE 754R Double Precision), was präzisere Ergebnisse vor allem bei wissenschaftlichen und finanztechnischen Berechnungen ermöglicht. Der „Scheduler“ wurde neu designt und bietet laut Nvidia eine 20% höhere Effizienz bei der Verarbeitung von Texturen als bei GeForce 9 Grafikkarten. Im Vergleich zu GeForce 8 und 9 können dreimal soviele Threads gleichzeitig abgearbeitet werden.

DirectX 10.1 wird bekanntlich nicht vollständig unterstützt. Nvidia hat sich nach eigenen Angaben mit Spiele-Entwicklern darüber unterhalten und festgestellt, dass die Verbesserungen von DX10.1 gegenüber DX10 nicht lohnen. Nichtsdestotrotz werden einige Features von DX10.1 vom GT200 Grafikchip unterstützt, z.B. die gleichzeitige Nutzung der grafischen Programmiertechnik „Deferred Rendering“ und Anti-Aliasing, was einigen Spiele wie S.T.A.L.K.E.R. zu Gute kommt.

GeForce GTX 200 Power Management

Stromspartechniken
Unter voller Belastung verbraucht eine GeForce GTX 280 bis zu 236 Watt. Dass dies viel ist, ist auch Nvidia klar, deshalb wurden einige Anstrengungen unternommen, um die Leistungsaufnahme zu reduzieren, wenn der Grafikchip nicht ausgelastet ist. Zum Einen wird HybridPower unterstützt, d.h. auf Mainboards mit nForce 780a oder 790i Chipsätzen mit integrierter Grafik kann die Grafikkarte komplett abgeschaltet werden. Dann arbeitet man nur noch mit der integrierten Grafik des Chipsets. Zum Anderen wurden einige Stromspartechniken in den GT200 integriert, so dass z.B. Teile des Grafikchips abgeschaltet werden, wenn sie nicht verwendet werden. Jede GT200 wird dauernd hinsichtlich des Datenverkehrs überwacht. Abhängig von der Auslastung kann der Grafiktreiber dynamisch die Leistungsmodi (z.B. Chiptakt und -spannung) einstellen. Dadurch soll die Stromaufnahme z.B. bei Nutzung von Internet oder Office (Idle) nur 25 Watt betragen. Das ist deutlich weniger als z.B. bei einer GeForce 8800 Ultra (60 Watt Idle).
Darüberhinaus bieten die GeForce GTX 200 Grafikkarten einen „Blu-ray Playback Power Mode“, bei dem ebenfalls weniger Strom verbraucht wird als zuvor. Beim Abspielen eines entsprechenden Films in High Definition Qualität liegt die Leistungsaufnahme nur bei etwa 35 Watt.