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Preview: NVIDIA GeForce 8800 GTX, 8800 GTS und nForce 6 - 1/5
09.11.2006 by doelf
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NVIDIA stellte am gestrigen Mittwoch zwei neue Grafikchips und drei neue Chipsätze für die Intel Plattform vor. Bei den GPUs handelt es sich um die GeForce 8800 GTX und die GeForce 8800 GTS, die als erste DirectX 10 Grafikprozessoren auf den Markt kommen. Sie wenden sich an den leistungshungrigen Spieler, der in Kürze auf Windows Vista umsteigen will, denn nur Microsofts neues Betriebssystem wird DirectX 10 unterstützen.

Zudem erblickt die sechste Generation der nForce-Chipsätze das Licht der Welt. NVIDIA trifft in seinen Unterlagen die klare Aussage, mit der Vorstellung der neuen Komponenten die definitive Spieleplattform bereitstellen zu wollen - allerdings zunächst nur auf Basis von Intel Prozessoren. Obwohl NVIDIA nicht müde wird zu betonen, dass man sowohl AMD als auch Intel unterstützt und der Benutzer somit die freie Wahl hat, läßt der Hersteller keinen Zweifel daran aufkommen, dass derzeit ein Intel Core 2 Duo oder Core 2 Quad Prozessor die Grundlage für die definitive Spieleplattform bilden sollte.

NVIDIAs GPU Line-Up
Wie nicht anders zu erwarten, sind die Komponenten für die definitive Spieleplattform nicht billig. NVIDIA visiert für Grafikkarten mit GeForce 8800 GTX GPU einen Preis von 599 US-Dollar an, GeForce 8800 GTS basierende Modelle sollen mit 449 US-Dollar zu Buchs schlagen. Die GeForce 7900 GTX und 7900 GT, welche zur CeBIT 2006 vorgestellt wurden, fallen indess aus der Produktpalette heraus:

NVIDIAs DirectX 10 Generation war bereits vor dem offiziellen Launch bei vielen Versendern gelistet, da der Hersteller das NDA kruzfristig um ein paar Stunden nach hinten verlegte, die Mehrzahl der Händler allerdings zu spät informiert wurde. Während Grafikkarten mit GeForce 8800 GTS für rund 500 € als lieferbar angeboten werden, lassen die Modelle mit GeForce 8800 GTX noch etwas auf sich warten: Da auf einigen Karten ein falscher Widerstand verbaut wurde, hat NVIDIA die erste Charge zurückgerufen.

Die technischen Daten in der Übersicht
Die GeForce 8800 Grafikprozessoren haben 681 Millionen Transistoren, das sind mehr als doppelt so viele wie bei Intels Core 2 Duo Prozessoren mit 4 MByte L2-Cache, welche es "nur" auf 291 Millionen Transistoren bringen. Die Chips werden in einer Strukturgröße von 90 nm bei TSMC gefertigt, sie unterstützen DirectX 10 und das Shader Model 4.0. Grafikkarten mit GeForce 8800 GTX und 8800 GTS sind kompatibel mit PureVideo-HD und unterstützen HDCP (High-Bandwidth Digital Content Protection).

  GeForce 8800 GTX GeForce 8800 GTS
Stream Prozessoren 128 96
Chiptakt (MHz) 575 500
Shader-Takt (MHz) 1350 1200
ROP (Pixel/Takt) 24 20
Speichertakt (MHz) 900 800
Grafikspeicher (MB) 768 640
Speicher-Interface 384 Bit 320 Bit
Bandbreite (GB/sec) 86,4 64,0
Texturfüllrate (billion/sec) 36,8 24,0

Weiter: 2. Vom Unified Shader und DirectX 10

1. Einleitung und Eckdaten
2. Vom Unified Shader und DirectX 10
3. Grafikspeicher und ROPs, PCB und Kühler
4. nForce 680i SLI, 650i SLI und 650i Ultra
5. Fazit

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Preview: NVIDIA GeForce 8800 GTX, 8800 GTS und nForce 6 - 2/5
09.11.2006 by doelf
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Vom "Unified Shader" und DirectX 10
Mit DirectX 10 sehen wir uns mit grundlegenden Änderungen in der Architektur von Grafikchips konfrontiert. Bisher gab es eine strenge Unterteilung in Vertex-Berechnung und Pixel-Shading, die bei weniger komplexen Grafikchips auch Sinn macht. Wir erinnern uns: Die bisherige Aufgabenteilung bestand in der Geometrieberechnung (Vertex) und der Umwandlung der berechneten Eckpunkte (Vertices) in Primitive, also in einfache geometrische Objekte wie Linien und Dreiecke. Der Pixel-Shader kümmerte sich dann, wie sein Name schon sagt, um die Farbe und Textur der einzelnen Bildpunkte. Zu guter letzt schreiben die Raster Operation Einheiten alle sichtbaren Bildpunkte in den Framebuffer.

Während eine CPU möglichst flexibel sein muss, sind solche Pixel- und Vertex-Shader Spezialisten. Ein solcher Spezialist bewältigt eine komplexe Aufgabe sehr schnell, so dass eine geringe Zahl von Spezialisten ausreicht, die Taktrate aufgrund ihrer Komplexität allerdings nicht sehr schnell sein darf. Auf die Shader-Einheiten von DirectX 10 Grafikchips kommen jedoch mannigfaltige Aufgaben zu, welche neben der Vertex-Berechnung und dem Pixel-Shading auch Geometrie- und Physik-Shading umfassen. Es bietet sich daher an, eine Vielzahl unabhängiger Prozessoren anzubieten, von denen jeder einzelne Berechnungen aus allen Aufgabenbereichten vornehmen kann. Dieses Konzept der "unified shader", also der vereinheitlichten Shader, ist deutlich flexibler und ermöglicht eine effizientere Auslastung der gebotenen Resourcen, da die anfallenden Aufgaben nicht an eine starre Aufteilung der Resourcen gebunden sind.

Da diese universellen Rechenknechte weniger komplex sind, braucht man eine größere Zahl als bei den Spezialisten. Doch die von NVIDIA auf den Namen Stream-Prozessor getauften Einheiten können nicht nur flexibler eingesetzt werden, sondern erlauben auch eine deutlich schnellere Taktung als die spezialisierten Vertex- und Shader-Einheiten. NVIDIA bietet auf der GeForce 8800 GTX sage und schreibe 128 Stream-Prozessoren (GeForce 8800 GTS: 96) an, während die GeForce 7900 GTX mit 48 Pixel- sowie 8 Vertex-Shadern auskommen muss. Der Takt der Stream-Prozessoren liegt mit 1350 MHz (GeForce 8800 GTS: 1200 MHz) zudem deutlich höher als bei der GeForce 7900 GTX, deren Pixel-Shader mit 650 MHz und deren Vertex-Shader mit 690 MHz arbeiten. Im Rahmen der "GigaThread Technologie" soll es laut NVIDIA somit möglich sein, tausende unabhängige Threads parallel abzuarbeiten.

Wir müssen an dieser Stelle hervorheben, dass NVIDIA mit der Vereinheitlichung der Shader keineswegs nur das DirectX 10 Pflichtprogramm erfüllt. Der DirectX 10 API ist es vollkommen egal, wie der genaue Aufbau der Hardware aussieht, solange sie auf der Softwareebene die vorgesehenen Schnittstellen findet. Es könnte auf der Softwareebene somit Unified Shader geben, während im Chip selbst spezialisierte Einheiten zum Einsatz kommen. Eine solche Lösung wäre allerdings weit weniger effizient, wenn es um die Auslastung der gebotenen Resourcen geht.

Zu den Neuerungen von DirectX 10 zählen der "Stream Output" und der "Geometry Shader". Der Stream Output erlaubt es, Daten direkt vom Vertex- oder Geometrie-Shader in den Frame-Buffer zu schreiben, ohne diese durch die komplette Rendering-Pipeline schicken zu müssen. Die Ausgabe wird dann an die Raster Operation Einheiten weitergegeben oder erneut durch den Shader geschickt, um komplexe Shader Effekte umzusetzen. Der Geometrie-Shader gesellt sich bei DirectX 10 zum Pixel- und Vertex-Shader. Bisher beschränkte sich der Grafikchip darauf, bereits vorgegebene Objekte zu verarbeiten. Mit dem Geometrie-Shader ist es der GPU nun erstmals möglich, selber geometrische Objekte zu erzeugen und zu löschen.

Kommen wir nun zu drei neuen Fachbegriffen aus NVIDIAs Marketing-Abteilung: Unter dem Namen "Lumenex Engine" fasst NVIDIA 16-fache Kantenglättung, High-Dynamic Range Rendering mit 128 Bit Tiefe sowie Auflösungen von bis zu 2560x1600 Bildpunkten zusammen. Die "Quantum Effects Technologie" bezieht sich auf die Fähigkeit der neuen GPUs, auch Physikberechnungen zu übernehmen und damit die CPU zu entlasten. Das bedeutet natürlich auch, dass eine dedizierte PPU-Lösung nicht mehr gebraucht wird. Zudem will NVIDIA die Rechenkraft des Grafikprozessors auch Anwendungen zur Verfügung stellen. Dieser Ansatz ist zwar nicht neu, doch mit der Einführung der GeForce 8800 bietet NVIDIA eine neue C-basierende Plattform für Entwickler an: "Compute Unified Device Architecture" (CUDA).

Nachdem die anisotrophe Filterung der GeForce 6 und 7 nicht wirklich überzeugen konnte, hat NVIDIA hier deutlich nachgebessert und sogar seinen Mitbewerber AMD (ATi) überflügelt. Bereits mit der Standardeinstellung des Treibers erscheint die Filterung winkelunabhängig zu sein.

Weiter: 3. Grafikspeicher und ROPs, PCB und Kühler

1. Einleitung und Eckdaten
2. Vom Unified Shader und DirectX 10
3. Grafikspeicher und ROPs, PCB und Kühler
4. nForce 680i SLI, 650i SLI und 650i Ultra
5. Fazit

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Preview: NVIDIA GeForce 8800 GTX, 8800 GTS und nForce 6 - 3/5
09.11.2006 by doelf
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Grafikspeicher und ROPs
Für einige Leser mag es überraschend sein, dass NVIDIA auch weiterhin auf GDDR3-Speicher setzt, doch die neuen Karten kommen mit einem Speichertakt von 900 (DDR1800) bzw. 800 MHZ (DDR1600) aus, welcher sich auch mit GDDR3-Speicherchips noch gut realisieren läßt. Zum Vergleich: Auch der Speicher auf einer GeForce 7900 GTX taktet bereits mit 800 MHz. Dafür hat NVIDIA das Speicher-Interface von 256 Bit auf 384 Bit (GeForce 8800 GTX) bzw. 320 Bit (GeForce 8800 GTS) verbreitert. Nach 64, 128 und 256 Bit breiten Speicheranbindungen hatten auch wir ein 512 Bit breites Speicherinterface erwartet, doch NVIDIA erklärt, mit einer 384 Bit breiten Anbindung, 128 Stream Prozessoren und 64 Pixel per Clock Texturfilterung die beste Balance zwischen Rechenleistung, Stromverbrauch und Herstellungskosten erzielt zu haben.

Während sich auf der Platine der GeForce 8800 GTX zwölf Speicherchips mit je 64 MByte befinden (12x 32 Bit = 384 Bit), kommen auf der GeForce 8800 GTS nur zehn Chips zum Einsatz (10x 32 Bit = 320 Bit). Dennoch verfügen die PCBs beider Karten über zwölf Plätze für die Anordnung der Speicherchips und die Bestückung der einzelnen GeForce 8800 GTS Karten ist unterschiedlich. Man darf somit davon ausgehen, dass es sich bei den GeForce 8800 GTS GPUs um jene GeForce 8800 GTX Exemplare handelt, bei denen nicht alle Raster Operation Einheiten sauber funktionieren. NVIDIA bindet je zwei der Speicherchips über ein 64 Bit breites Interface an die Raster Operation Einheiten an. Damit kommt die GeForce 8800 GTX auf sechs Raster Operation Einheiten, während die GeForce 8800 GTS lediglich über deren fünf verfügt. Pro Takt berechnet die GeForce 8800 GTX 24 Pixel (6x 4 Pixel), die GeForce 8800 GTS bringt es auf 20 Pixel (5x 4 Pixel).

PCB und Kühler
Sowohl die GeForce 8800 GTX basierenden Grafikkarten, als auch die preiswerteren GeForce 8800 GTS Modelle verwenden einen Kühler im 2-Slot-Design. Während NVIDIA für die GeForce 8800 GTX ein 450 Watt Netzteil mit 30 A auf der +12 Volt Schiene vorschreibt, kommt die GeForce 8800 GTS mit einem 400 Watt Netzteil sowie 26 A auf der +12 Volt Schiene aus. Die GeForce 8800 GTX besitzt gleich zwei 6-Pin +12V-Anschlüsse, die am oberen Rand der Platine angeordnet sind. Die Karte scheint damit in den Grenzbereich von 150 Watt Leistungsaufnahme vorzustoßen, welcher normalerweise zur Hälfte vom PCI-Express Steckplatz (75 W) und über einem 6-Pin Anschluss (ebenfalls 75 W) gedeckt wird. Die GeForce 8800 GTX ist 26,67 cm lang und damit knapp 4 cm länger als eine GeForce 7900 GTX (22,8 cm).

NVIDIAs Referenzdesign für die GeForce 8800 GTX besitzt zwei SLI-Finger. Die derzeitigen Treiber nutzen allerdings nur einen der Finger, der zweite wird derzeit nicht benötigt. NVIDIA erklärt, den zweiten Finger für zukünftige Verbesserungen vorgesehen zu haben, gibt aber keine Auskunft darüber, wie diese Verbesserungen aussehen sollen.

Sowohl die GeForce 8800 GTX als auch die 8800 GTS basierenden Grafikkarten bieten zwei Dual-Link DVI-Anschlüsse sowie einen HDTV-Ausgang. Video-In und einen HDMI-Ausgang sucht man allerings vergebens. Der für die Wiedergabe geschützter HD-Inhalte erforderliche Kopierschutz HDCP wurde inklusive des Lizenzschlüssels integeriet, statt über HDMI erfolgt die digitale Ausgabe über einen der DVI-Ausgänge.

Weiter: 4. nForce 680i SLI, 650i SLI und 650i Ultra

1. Einleitung und Eckdaten
2. Vom Unified Shader und DirectX 10
3. Grafikspeicher und ROPs, PCB und Kühler
4. nForce 680i SLI, 650i SLI und 650i Ultra
5. Fazit

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Die nForce 6 Familie
Während die neuen Grafikprozessoren auf einem völlig neuen Design basieren, hat uns die nForce 6 Familie genau gegenteilig überrascht. Erst im Juni dieses Jahres hatte NVIDIA den nForce 590 SLI, nForce 570 SLI und nForce 570 Ultra Chipsatz für Intels Core 2 Duo vorgestellt und abgesehen von ASUS konnte bisher noch kein Hersteller entsprechende Mainboards liefern. Was hat NVIDIA beim nForce 680i SLI, 650i SLI und 650i Ultra also geändert?

  NVIDIA
nForce 680i SLI
NVIDIA
nForce 650i SLI
NVIDIA
nForce 650i Ultra
unterstützte
Prozessoren
Kentsfield,
Intel Core 2,
P4, PD,
Celeron D
Kentsfield,
Intel Core 2,
P4, PD,
Celeron D
Kentsfield,
Intel Core 2,
P4, PD,
Celeron D
Frontsidebus 533/800/1066
1333
533/800/1066 533/800/1066
max. DDR-2 1200 800 800
Dual Channel ja ja ja
PEG/SLI 2 x16 / ja 2 x8 / ja 1 x8 / nein
dritter PEG ja nein nein
Link Boost ja nein nein
Gigabit-LAN 2 1 1
First Packet ja ja ja
DualNet ja nein nein
MediaShield/RAID5 ja ja ja
SATA 3 Gb/s 6 4 4

Die Übersicht zeigt als Neuerung die Unterstützung von Intels Quad-Core Prozessor Kentsfield, einen offiziellen DDR2-800 Betrieb sowie einen Frontsidebus mit 1333 MHz (4x 333 MHz). Den schnelleren Frontsidebus können wir bisher nur für den nForce 680i SLI bestätigen, ob auch die preiswerteren Ausführungen FSB1333 beherrschen, ist uns zur Zeit leider nicht bekannt. Wenn "SLI-Ready Memory" verwendet wird, bietet der nForce 680i SLI nicht nur DDR2-800, sondern sogar DDR2-1200. Der DDR2-800 Betrieb war übrigens bereits auf Mainboards mit dem nForce 4 SLI Intel Edition Chipsatz möglich, wenn auch nur inoffiziell.

Angesichts der gesteigerten Taktraten von Arbeitsspeicher und FSB möchten wir an dieser Stelle mal nachrechnen, welche Kombinationen wirklich Sinn machen:

Bereits die Bandbreite von DDR2-533 im Dual-Channel Betrieb reicht aus, um die komplette Bandbreite des FSB1066 abzudecken. Für einen Frontsidebus mit 1333 MHz bietet sich DDR2-667 Speicher im Dual-Channel Betrieb als idealer Partner an. Wenn wir nun davon ausgehen, dass die theoretische Bandbreite des Speichers nicht vollständig ausgenutzt wird, bietet eine Dual-Channel DDR2-800 Bestückung einer FSB1333 CPU bereits mehr als 2 GB/s Overhead. Der tatsächliche Nutzen einer DDR2-1200 Bestückung im Dual-Channel Betrieb erscheint angesichts dieser Zahlen sehr fragwürdig.

Als weitere Neuerung des nForce 680i SLI wird ein dritter physikalischer PCI-Express x16-Steckplatz angepriesen, doch dieser verfügt nicht über volle 16 PCI-Express Lanes. Über die Zahl der Lanes hüllt NVIDIA den Mantel des Schweigens, vermutlich wird der Steckplatz aber mit 8 Lanes angebunden sein. Bereits der nForce 590 SLI bietet die Möglichkeit, die PCI-Express Lanes auf zwei x16-, eine x8- und acht x1-Anbindungen zu verteilen, so dass auch mit diesem Chipsatz Mainboards mit drei oder gar vier PEG-Steckplätzen für Grafikkarten verwirklicht werden können. Ein Beispiel hierfür ist das P5N32-SLI Premium/WiFi-AP von ASUS.

NVIDIA beschreibt drei mögliche Szenarien zur Verwendung der dritten Grafikkarte:

  1. Ein Arbeitsplatz mit sechs Bildschirmen
  2. SLI mit zweitem Monitor
  3. SLI und Physikberechnung

NVIDIA betont in seinen Papieren ausdrücklich die sehr gute Übertaktbarkeit dieses Chipsatzes und versieht das Referenzmainboard - es handelt sich hierbei um ein EVGA nForce 680i SLI - mit einer aktiven Chipsatzkühlung auf der Northbridge und einem passiven Kühler inklusive Heatpipe auf der Southbridge. Der Preis des Mainboards liegt bei 270 €, womit die Zielgruppe dieses Produktes klar definiert sein dürfte. Bei der Southbridge hat sich indess nichts getan und zur Zahl der USB 2.0-Anschlüsse und der möglichen ATA133-Geräte schweigt sich NVIDIA leider aus.

Das entscheidende Feature der nForce 6 Familie ist augenscheinlich die bessere Übertaktbarkeit, denn die anderen Neuerungen fallen dann doch etwas mager aus. Die Mainboard-Hersteller scheinen sich auf den nForce 680i SLI Chipsatz zu konzentrieren, denn dieser ist für Enthusiasten nicht uninteressant. Mit seinen preiswerteren Chipsätzen hat NVIDIA hingegen einen schwereren Stand, denn in dieser Preisklasse greift dann doch die Mehrzahl der Käufer zu einem Intel Chipsatz.

Weiter: 5. Fazit

1. Einleitung und Eckdaten
2. Vom Unified Shader und DirectX 10
3. Grafikspeicher und ROPs, PCB und Kühler
4. nForce 680i SLI, 650i SLI und 650i Ultra
5. Fazit

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Preview: NVIDIA GeForce 8800 GTX, 8800 GTS und nForce 6 - 5/5
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Fazit
Mit der GeForce 8800 GTX und GTS läutet NVIDIA die nächste Generation von Grafikchips ein und setzt die Messlatte für AMD/ATi sehr hoch an. Der neue Chip ist keine Weiterführung der GeForce 6/7 Architektur, sondern ein weitgehend neues Design. Von der Leistungssteigerung des GeForce 8800 GTX profitieren wir auch unter Windows XP, doch wer DirectX 10 und das Shader Model 4.0 in Aktion sehen möchte, muss auf Windows Vista warten.

Die sechste Generation der nForce Chipsätze ist da weit weniger spektakulär. Die Chipsätze unterstützen schnelleren Speicher, einen höhren Frontsidebus und lassen sich besser übertakten. NVIDIA gaukelt uns damit eine Zukunftssicherheit vor, die wir auf der Intel Plattform mit gemischten Gefühlen zur Kenntnis nehmen. Zur Erinnerung: Weder das ASUS P5NSLI (nForce 570 SLI) noch das ASUS P5N32-SLI Premium/WiFi-AP (nForce 590 SLI) wurden bisher für den Einsatz mit Intels neuem Quadcore-Prozessor Kentsfield freigegeben - und diese Chipsätze wurden erst im Juni dieses Jahres vorgestellt. NVIDIA setzt insbesondere mit dem nForce 680i SLI Chipsatz auf Übertakter mit prallem Geldbeutel, denn wer diese Plattform nicht übertaktet, wirft sein Geld schlicht und einfach zum Fenster hinaus.

1. Einleitung und Eckdaten
2. Vom Unified Shader und DirectX 10
3. Grafikspeicher und ROPs, PCB und Kühler
4. nForce 680i SLI, 650i SLI und 650i Ultra
5. Fazit

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