Nvidia-Geforce-500-Serie

Nvidia-Geforce-500-Serie
Geforce GTX 560 Ti im Eigendesign des Boardpartners Gigabyte

Die Geforce-500-Serie ist eine Serie von Desktop-Grafikchips des Unternehmens Nvidia. Alle Grafikprozessoren dieser Serie unterstützen das Shadermodell 5.0 (SM 5.0), DirectX 11, sowie OpenGL 4.2, OpenCL, CUDA und damit auch PhysX.

Inhaltsverzeichnis

Beschreibung

Die erste Grafikkarte der Geforce-500-Serie stellte Nvidia am 9. November 2010 vor. Dabei handelt es sich um die Geforce GTX 580, die den GF110-Grafikprozessor verwendete. Dieser basiert weiterhin auf der Fermi-Architektur der Geforce-400-Serie, allerdings in einer leicht veränderten Fassung, die Nvidias CEO Jen-Hsun Huang als „Mid-Life Kicker“ bezeichnete.[1] Dennoch handelt es sich technisch gesehen beim GF110 „nur“ um eine Neuauflage des GF100 in einem überarbeiteten Stepping. So wurde vollwertiges FP16-Filtering hinzugefügt und die Z-Cull-Effizienz verbessert.[2] Um Leckströme zu reduzieren und somit die Leistungsaufnahme zu senken wurden teilweise schnell schaltende Transistoren durch langsamere Modelle ersetzt.[2] Bei ihrer Präsentation wies die Geforce GTX 580 eine in etwa 15 % bis 20 % höhere Performance auf als die Geforce GTX 480 und löste diese als schnellste Single-GPU-Karte am Markt ab.[3] Da auch das später veröffentlichte Konkurrenzmodell von AMD, die Radeon HD 6970, nur in etwa die Performance der Geforce GTX 480/570 erreichte,[4] nimmt die GTX 580 eine Monopolstellung am Markt ein. Nachdem die GTX 480 in der Fachpresse u.a. wegen ihrer hohen Lautstärke kritisiert wurde, verbaute Nvidia auf der GTX 580 ein neues Dual-Slot-Kühlsystem, welches auf eine eigens entwickelte Vapor-Chamber-Technologie aus Kupfer setzt. Damit wies die Geforce GTX 580 eine deutlich geringere Geräuschentwicklung auf.[5] Bei dem zweiten großen Kritikpunkt der Geforce GTX 480, der hohen Leistungsaufnahme, erzielte Nvidia dagegen nur marginale Verbesserungen.[6] Die Geforce GTX 580 ist die erste Grafikkarte von Nvidia im High-End-Sektor seit der Geforce GTX 285, bei der die GPU in der Vollausbaustufe eingesetzt wird. Bei der Geforce-400-Serie war dies aufgrund von Problemen mit dem 40-nm-Fertigungsprozess bei TSMC und einer zu hohen Wärmeentwicklung noch nicht möglich. Am 7. Dezember 2010 folgte die Geforce GTX 570, bei der ein Shader-Cluster des GF110-Grafikprozessors deaktiviert wurde. Sie erreichte damit ziemlich genau die Performance der Geforce GTX 480,[3] wies aber bessere Werte im Bereich Leistungsaufnahme und Geräuschentwicklung auf,[7] allerdings war auch der Grafikspeicher von 1536 MB auf 1280 MB reduziert worden.

Eine Besonderheit der Serie stellt die am 24. März 2011 vorgestellte Geforce GTX 590 dar. Dabei handelt es sich um Nvidias erste offizielle Dual-GPU-Grafikarte seit der Geforce GTX 295, nachdem kein solches Derivat bei der Geforce-400-Serie auf dem Markt gebracht worden war. Sie basiert auf zwei GF110-GPUs im Vollausbau, wobei diese im Vergleich zur Geforce GTX 580 mit deutlich reduzierten Taktraten betrieben werden. Dennoch gibt Nvidia als TDP offiziell mit 365 Watt an, was außerhalb der PCI-SIG-Spezifikationen liegt. Diese wurde bereits wenige Wochen zuvor von der Radeon HD 6990 gebrochen, mit welcher die GTX 590 um die Leistungskrone konkurrierte, wobei beide Karten neue Negativrekorde im Bereich der Leistungsaufnahme erreichten.[8]

Am 25. Januar 2011 stellte Nvidia die Geforce GTX 560 Ti als Nachfolger der erfolgreichen Geforce GTX 460 vor. Als Basis diente nun der GF114-Grafikprozessor, bei dem es sich um einen Refresh des GF104 handelt. Wie beim GF110 wurden dabei teilweise schnell schaltende Transistoren durch langsamere Modelle ersetzt, um Leckströme zu vermeiden und somit die Leistungsaufnahme zu reduzieren. Im Gegensatz zum GF104 wird der GF114 auf der Geforce GTX 560 Ti im Vollausbau genutzt, wohingegen auf der GTX 460 noch ein Shadercluster abgeschaltet worden war. Zusammen mit höheren Taktraten erreichte die GTX 560 in etwa eine 30 % höhere 3D-Performance als die GTX 460.[9] Damit platzierte diese sich am Markt zwischen den AMD-Konkurrenten Radeon HD 6870 und 6950. Bei der Geforce GTX 560 Ti verwendete Nvidia erstmals seit der Geforce-4-Serie von 2002 das Nameskürzel Ti (Titanium) wieder. Ein weiteres Modell auf Basis des GF114 in Form der Geforce GTX 560 (ohne das Kürzel Ti) präsentierte Nvidia am 17. Mai 2011. Bei dieser wurde nun ein Shadercluster der GPU deaktiviert, womit es sich letztendlich um eine höhergetaktete Variante der Geforce GTX 460 handelt (inklusive des verbesserten Steppings des GF114). Die GTX 560 erreicht in etwa die Performance der Radeon HD 6870.[10] Nvidia gab bei der Karte kein offizielles Referenzdesign vor, sondern überließ dies den Boardpartnern. Für beide GTX-560-Modelle präsentierte Nvidia noch spezielle Varianten für den OEM-Markt, die sich aber technisch stark von der Retailversion unterschieden, da sie auf teildeaktivierten GF110-GPUs basieren.

Am 15. März 2011 stellte Nvidia die Geforce GTX 550 Ti auf Basis der GF116-GPU vor. Die Karte stellt den Nachfolger der Geforce GTS 450 dar, wobei Nvidia das Namesschema abänderte und das Kürzel GTS aufgab. Stattdessen verwendet Nvidia nun auch hier das GTX Kürzel, was in der Fachpresse kritisiert wurde, da somit eine Zugehörigkeit zum Performance- und Highend-Sektor suggeriert wurde, die nicht vorhanden sei. Eine Besonderheit der GTX 550 Ti stellt die Speicherbestückung dar: Obwohl ein 192-Bit-Speicherinterface verwendet wird, beträgt die Vram-Größe 1024 MB. Nvidia erreicht dieses, indem man zweimal 256 MB an zwei Speichercontrollern anschließt und einmal 512 MB an den dritten. Unabhängig davon erreicht die Geforce GTX 550 Ti in etwa die Performance der 18 Monate zuvor vorgestellten Radeon HD 5770 (später in Radeon HD 6770 umbenannt),[11] wobei die GTX 550 dafür mehr Strom benötigt.[12] Für den OEM-Markt brachte Nvidia noch die Geforce GT 545 heraus, bei welcher ein Shadercluster der GF116-GPU deaktiviert wurde.

Am 12. April 2011 stellte Nvidia die Geforce GT 520 vor, die den GF119-Grafikprozessor verwendet, wobei der Videoprozessor VP5 erstmals zum Einsatz kommt. Eine taktreduzierte Variante folgte Ende September unter der Bezeichnung Geforce 510. Bereits am 11. Mai 2011 wurde die Geforce GT 530 für den OEM-Markt vorgestellt, wobei es sich praktisch gesehen um eine Neuauflage der Geforce GT 430 auf Basis des GF118-Grafikprozessors handelt.

Grafikprozessoren

Grafikchip Fertigung Einheiten L2-Cache
(in kb)
DirectX / OpenGL
Version
Video-
prozessor
Schnitt-
stelle
Prozess
(in nm)
Transistoren
(in Mrd.)
Die-Fläche
(in mm²)
ROP-
Partitionen
ROPs Unified-Shader Textureinheiten
Stream-
prozessoren
Shader-
Cluster
TAUs TMUs
GF110 40 ~ 3 520 6 48 512 16 64 64 768 11 / 4.2 VP4 PCIe 2.0
GF114 40 1,95 332 4 32 384 8 64 64 512 11 / 4.2 VP4 PCIe 2.0
GF116 40 1,17 238 3 24 192 4 32 32 384 11 / 4.2 VP4 PCIe 2.0
GF118 40 0,58 k. A. 1 4 96 2 16 16 k. A. 11 / 4.2 VP4 PCIe 2.0
GF119 40 k. A. k. A. 1 4 48 1 8 8 k. A. 11 / 4.2 VP5 PCIe 2.0

Namensgebung

Bei der Geforce-500-Serie wird das Bezeichnungsschema verwendet, welches erstmals mit der Geforce-200-Desktopserie eingeführt wurde. Alle Grafikchips werden mit einem Buchstabenkürzel zur Einordnung des Leistungssektors sowie einer dreistelligen Nummer bezeichnet, die generell mit einer „5“ (für Geforce 500) beginnt. Die letzten beiden Ziffern dienen zur weiteren Differenzierung innerhalb des jeweiligen Leistungssektors.

Buchstabenkürzel

Die Buchstabenkürzel haben in dieser Serie ihre Bedeutung weitgehend verloren. Von Mainstream bis hin zum High-End wird alles unter den einst für High-End und Performance stehend Kürzel "GTX" verkauft. Im Low-End-Segment gibt es das "GT"-Kürzel.

Modelldaten

Modell Offizieller
Launch
Grafikprozessor (GPU) Grafikspeicher
Typ Aktive Einheiten Chiptakt
(MHz)
Shadertakt
(MHz)
Größe
(MB)
Takt
(MHz)
Typ Speicher-
interface
ROPs Shader-
Cluster
Stream-
prozessoren
Textur-
einheiten
Geforce 510[13] 29. Sep. 2011 GF119 4 1 48 8 523 1046 1024 - 2048 898 DDR3 64 Bit
Geforce GT 520[14][15] 12. Apr. 2011 GF119 4 1 48 8 810 1620 1024 900 DDR3 64 Bit
17. Mai 2011 1024 - 2048 898
Geforce GT 530[16] 17. Mai 2011 GF118 4 2 96 16 700 1400 1024 - 2048 898 DDR3 128 Bit
Geforce GT 545[17][18] 17. Mai 2011 GF116 24 3 144 24 720 1440 1536 - 3072 900 DDR3 192 Bit
16 870 1740 1024 1998 (999) GDDR5 128 Bit
Geforce GTX 550 Ti[19] 15. Mrz. 2011 GF116 24 4 192 32 900 1800 1024 2052 (1026) GDDR5 192 Bit
Geforce GTX 560[20][21] 17. Mai 2011 GF114 32 7 336 56 810 1620 1024 2004 (1002) GDDR5 256 Bit
16. Jun. 2011 GF110 40 12 384 48 552 1104 1280 - 2560 1603 (802) 320 Bit
Geforce GTX 560 Ti[22][23] 25. Jan. 2011 GF114 32 8 384 64 822 1645 1024 2004 (1002) GDDR5 256 Bit
30. Mai 2011 GF110 40 11 352 44 732 1464 1280 - 2560 1900 (950) 320 Bit
Geforce GTX 570[24] 7. Dez. 2010 GF110 40 15 480 60 732 1464 1280 1900 (950) GDDR5 320 Bit
Geforce GTX 580[25] 9. Nov. 2010 GF110 48 16 512 64 772 1544 1536 2004 (1002) GDDR5 384 Bit
Geforce GTX 590[26] 24. Mrz. 2011 2× GF110 2× 48 2× 16 2× 512 2× 64 607 1215 2× 1536 1707 (854) GDDR5 2× 384 Bit

Hinweise:

  • Die angegeben Taktraten sind die von Nvidia empfohlenen bzw. festgelegten. Allerdings liegt die finale Festlegung der Taktraten in den Händen der jeweiligen Grafikkarten–Hersteller. Daher ist es durchaus möglich, dass es Grafikkarten–Modelle gibt oder geben wird, die abweichende Taktraten besitzen.
  • Mit dem angegebenen Zeitpunkt ist der Termin der öffentlichen Vorstellung angegeben, nicht der Termin der Verfügbarkeit der Modelle.

Leistungsdaten

Für die jeweiligen Modelle ergeben sich folgende theoretische Leistungsdaten:

Modell Rechenleistung über die
Streamprozessoren in GFlops
Polygondurchsatz des
Grafikprozessors in Mio. Dreiecke/s.
Pixelfüllrate des
Grafikprozessors in GPixel/s
Texelfüllrate des
Grafikprozessors in GT/s
Datenübertragungsrate zum
Grafikspeicher in GB/s
SP (MAD) DP (FMA)
Geforce 510 100,4 8,4 131 2,1 4,2 14,4
Geforce GT 520 155,5 13 203 3,2 6,5 14,4
Geforce GT 530 268,8 22,4 350 2,8 11,2 28,7
Geforce GT 545 (DDR3) 414,7 34,6 720 8,6 17,3 43,2
Geforce GT 545 (GDDR5) 466,6 38,9 810 9,7 19,4 63,9
Geforce GTX 550 Ti 691,2 57,6 900 14,4 28,8 98,5
Geforce GTX 560 1088,6 90,7 1620 22,7 45,4 128,3
Geforce GTX 560 (OEM) 847,9 106 1656 17,7 26,5 128,2
Geforce GTX 560 Ti 1263,4 105,3 1645 26,3 52,6 128,3
Geforce GTX 560 Ti (OEM) 1030,7 128,8 2196 16,1 32,2 152
Geforce GTX 570 1405,4 175,7 2928 22 43,9 152
Geforce GTX 580 1581,1 197,6 3088 24,7 49,4 192,4
Geforce GTX 590 2× 1244,2 2× 155,5 2× 2430 2× 19,4 2× 38,8 2× 163,9

Hinweise:

  • Die angegebenen Leistungswerte für die Rechenleistung über die Streamprozessoren, die Pixelfüllrate, die Texelfüllrate und die Speicherbandbreite sind theoretische Maximalwerte. Die Gesamtleistung einer Grafikkarte hängt unter anderem davon ab, wie gut die vorhandenen Ressourcen ausgenutzt bzw. ausgelastet werden können. Außerdem gibt es noch andere, hier nicht aufgeführte Faktoren, die die Leistungsfähigkeit beeinflussen.
  • Die Rechenleistung über die Streamprozessoren ist nicht direkt mit der Leistung der Radeon-Serie vergleichbar, da diese auf einer anderen Architektur aufbaut, welche anders skaliert.

Leistungsaufnahmedaten

Die in der Tabelle aufgeführten Messwerte beziehen sich auf die reine Leistungsaufnahme von Grafikkarten, die dem Nvidia-Referenzdesign entsprechen. Um diese Werte zu messen, bedarf es einer speziellen Messvorrichtung; je nach eingesetzter Messtechnik und gegebenen Messbedingungen, inklusive des genutzten Programms, mit dem die 3D-Last erzeugt wird, können die Werte zwischen unterschiedlichen Apparaturen schwanken. Daher sind hier Messwertbereiche angegeben, die jeweils die niedrigsten und höchsten gemessenen Werte aus verschiedenen Quellen darstellen.

Modell Typ Leistungsaufnahme (Watt) Zusatzstromstecker
MGCP[27] Messwerte
Idle 3D-Last
Geforce 510 GF119 25 k. A. k. A. keine
Geforce GT 520 GF119 29 k. A. k. A. keine
Geforce GT 530 GF118 50 k. A. k. A. keine
Geforce GT 545 (DDR3) GF116 70 k. A. k. A. keine
Geforce GT 545 (GDDR5) GF116 105 k. A. k. A. 1× 6-Pin
Geforce GTX 550 Ti GF116 116 14[28]-15[29] 142[28]-163[29] 1× 6-Pin
Geforce GTX 560 GF114 150 k. A. k. A. 2× 6-Pin
Geforce GTX 560 (OEM) GF110 150 k. A. k. A. 2× 6-Pin
Geforce GTX 560 Ti GF114 170 16[28][30] 193[28]-208[30] 2× 6-Pin
Geforce GTX 560 Ti (OEM) GF110 210 k. A. k. A. 2× 6-Pin
Geforce GTX 570 GF110 219 24[28]-28[31] 247[28]-287[31] 2× 6-Pin
Geforce GTX 580 GF110 244 31[28]-33[31] 312[31]-318[28] 1× 6-Pin
1× 8-Pin
Geforce GTX 590 2× GF110 365 52[28]-54[30] 428[28]-444[30] 2× 8-Pin

Weitaus üblicher als die Messung des Verbrauchs an der Grafikkarte ist die Bestimmung der Leistungsaufnahme eines Gesamtsystems. Dazu wird ein Referenzsystem zusammengestellt, in dem die verschiedenen Grafikkarten eingebaut werden; daraufhin findet die Messung mithilfe eines Energiekostenmessgerätes oder einer vergleichbaren Apparatur direkt an der Steckdose statt. Allerdings ist die Aussagekraft der Messwerte begrenzt: Es ist nicht klar, welcher Verbrauch von der Grafikkarte stammt und was dem restlichen PC-System zuzuschreiben ist. Der Unterschied im Verbrauch zwischen Idle- und 3D-Lastbetrieb ist bei dieser Messmethode nicht nur davon abhängig, mit welchem Programm die Last erzeugt wurde; die Auslastung und Effizienz des restlichen PC-Systems inklusive Netzteil, Mainboard und Prozessor beeinflussen die gemessene Differenz ebenfalls. Da sich die getesteten Systeme in der Regel von dem eigenen PC-System zuhause unterscheiden, lassen sich die dort angegebenen Werte nicht auf das eigene System abbilden. Nur Messdaten von sonst identischen Systemen taugen (bedingt) für den Vergleich untereinander. Wegen dieser Abhängigkeit sind Gesamtsystem-Messwerte in der hiesigen Tabelle nicht aufgeführt. Da sie aber ein besseres Bild von der praktischen Leistungsaufnahme eines konkreten Systems mit einer bestimmten Grafikkarte vermitteln können, werden unter den Weblinks Seiten aufgelistet, die solche Messungen vornahmen.

Weblinks

Messung der Leistungsaufnahme eines Gesamtsystems

Einzelnachweise

  1. Nvidia: Nach Fermi folgen Kepler und Maxwell. PC Games Hardware, 22. September 2010, abgerufen am 9. November 2010.
  2. a b Test: Nvidia GeForce GTX 580 - Technische Daten. ComputerBase, 9. November 2010, abgerufen am 14. November 2010.
  3. a b Test: Nvidia GeForce GTX 570 - Performancerating. ComputerBase, 7. Dezember 2010, abgerufen am 21. Dezember 2010.
  4. Test: AMD Radeon HD 6970 und HD 6950 - Performancerating. ComputerBase, 15. Dezember 2010, abgerufen am 21. Dezember 2010.
  5. Test: Nvidia GeForce GTX 580 - Lautstärke. ComputerBase, 9. November 2010, abgerufen am 14. November 2010.
  6. Test: Nvidia GeForce GTX 580 - Leistungsaufnahme. ComputerBase, 9. November 2010, abgerufen am 14. November 2010.
  7. Nvidia Geforce GTX 570 für 350 Euro im Test: Grafikqualität mit Leistung über GTX-480-Niveau - Impressionen, Lautheit uns Leistungsaufnahme. PC Games Hardware, 7. Dezember 2010, abgerufen am 21. Dezember 2010.
  8. Test: Nvidia GeForce GTX 590 - Leistungsaufnahme. ComputerBase, 24. März 2011, abgerufen am 13. Mai 2011.
  9. Test: Nvidia GeForce GTX 560 Ti (SLI) - Ratings. ComputerBase, 25. Januar 2011, abgerufen am 7. Februar 2011.
  10. Test: Nvidia GeForce GTX 560 - Leistung. ComputerBase, 17. Mai 2011, abgerufen am 8. Mai 2011.
  11. Test: 3x Nvidia GeForce GTX 550 Ti (SLI) - Ratings. ComputerBase, 15. März 2011, abgerufen am 18. Mai 2011.
  12. Geforce GTX 550 Ti im Test: Lautheit und Leistungsaufnahme. PC Games Hardware, 15. März 2011, abgerufen am 8. Mai 2011.
  13. NVIDIA GeForce 510 (OEM). Nvidia Corporation, abgerufen am 6. Oktober 2011.
  14. NVIDIA GeForce GT 520. Nvidia Corporation, abgerufen am 12. April 2011.
  15. NVIDIA GeForce GT 520 (OEM). Nvidia Corporation, abgerufen am 30. Mai 2011.
  16. NVIDIA GeForce GT 530 (OEM). Nvidia Corporation, abgerufen am 30. Mai 2011.
  17. NVIDIA GeForce GT 545 DDR3 (OEM). Nvidia Corporation, abgerufen am 30. Mai 2011.
  18. NVIDIA GeForce GT 545 GDDR5 (OEM). Nvidia Corporation, abgerufen am 30. Mai 2011.
  19. NVIDIA GeForce GTX 550 Ti. Nvidia Corporation, abgerufen am 15. März 2011.
  20. NVIDIA GeForce GTX 560. Nvidia Corporation, abgerufen am 17. Mai 2011.
  21. NVIDIA GeForce GTX 560 (OEM). Nvidia Corporation, abgerufen am 18. Juni 2011 (englisch).
  22. NVIDIA GeForce GTX 560 Ti. Nvidia Corporation, abgerufen am 25. Januar 2011.
  23. NVIDIA GeForce GTX 560 Ti (OEM). Nvidia Corporation, abgerufen am 1. Juni 2011.
  24. NVIDIA GeForce GTX 570. Nvidia Corporation, abgerufen am 7. Dezember 2010.
  25. NVIDIA GeForce GTX 580. Nvidia Corporation, abgerufen am 9. November 2010.
  26. NVIDIA GeForce GTX 590. Nvidia Corporation, abgerufen am 24. März 2011.
  27. „MGCP“ steht kurz für „Maximum Graphics Card Power“ und bezeichnet die offiziell von nVidia angegebene, unter Normalbetrieb zu erwartende maximale Leistungsaufnahme einer Grafikkarte. Unter speziellen Bedingungen lässt sich unter Umständen aber eine noch höhere Leistungsaufnahme erreichen. Daher ist die Maximum Graphics Card Power nicht mit der TDP gleichzusetzen.
  28. a b c d e f g h i j NVIDIA GeForce GTX 590 im Test - Griff nach der Krone - Leistungsaufnahme: Idle & Last. HardTecs4U, 24. März 2011, abgerufen am 24. März 2011.
  29. a b Geforce GTX 550 Ti im Test: Die bessere Radeon HD 5770? - Impressionen, Lautheit und Leistungsaufnahme. PC Games Hardware, 15. März 2011, abgerufen am 15. März 2011.
  30. a b c d Geforce GTX 590 im Test: Triumphiert der doppelte Fermi über die Radeon HD 6990? - Impressionen, Lautheit und Leistungsaufnahme. PC Games Hardware, 24. März 2011, abgerufen am 24. März 2011.
  31. a b c d Nvidia Geforce GTX 570 für 350 Euro im Test: Grafikqualität mit Leistung über GTX-480-Niveau - Impressionen, Lautheit und Leistungsaufnahme. PC Games Hardware, 7. Dezember 2010, abgerufen am 7. Dezember 2010.

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