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Leistung in Perfektion: Die GeForce GTX 690

NVIDIAs neue GeForce GTX 690 ist die schnellste und beste GPU, die jemals gebaut wurde.

Als wir vor mehr als vier Jahren anfingen, die Kepler-GPU-Architektur zu entwickeln, war unser oberste Priorität Energieffizienz. Unserer Erfahrung nach sind Prozessoren zunehmend dadurch definiert, wie viel Strom sie verbrauchen. Der einzige Weg, wie wir Leistung verbessern können, ist der, eine bessere Effizienz mit derselben Menge an Energieverbrauch zu erzielen.

Und genau das war unser Hauptziel mit der Kepler-Architektur. Als wir die GeForce GTX 680 letzten Monat auf den Markt gebracht hatten, schätzen Pressetests nicht nur ihre Rekord-Leistung, sondern auch ihre unglaubliche Energieeffizienz.

Die Redakteure von Gamestar brachten es auf den Punkt, als sie sagten: „Die Leistung der GeForce GTX 680 ist barbarisch. Mit der GeForce GTX 680 schnappt sich NVIDIA fast im Vorbeigehen die Performance-Krone und hat die derzeit schnellste Grafikkarte im Angebot.“ Und Computerbase bestätigt: „Highlight ist die Leistungsaufnahme beziehungsweise die Effizienz, die NVIDIA gegenüber der Vorgängergeneration deutlich verbessert hat.“

Energieeffizienz ist wichtig bei Hochleistungs-Grafikkarten, und sie wird erst recht kritisch, wenn es um die Entwicklung von Dual-GPU-Grafikkarten geht. Hier müssen zwei GPUs mit einer bestimmten Menge an Energie-, Kühlung- und Platzbedarf auf der Grafikplatine auskommen. Und genau in diesen Punkten bringt die Kepler-Architektur entscheidende Vorteile.

Die neue GeForce GTX 690 ist NVIDIAs Flaggschiff-Grafikkarte. Angetrieben von zwei Kepler-GPUs ist sie ein Meister in 3D-Leistung und gleichzeitig ist sie besonders energieeffizient. In der Tat ist die Leistung der GTX 690 fast identisch mit der zweier GTX 680 im SLI-Verbund, aber dies mit deutlich verringerter Stromaufnahme und Geräuschentwicklung.

Unsere Ingenieure gingen hier allerdings noch einen Schritt weiter. Ob Ferraris F12 Berlinetta oder B&Ws Nautilus-Lautsprecher, das Flaggschiff jeglicher Produktkategorie definiert sich sowohl über Design als auch über Funktion. Mit der GeForce GTX 690 schickten sich unsere Ingenieure und Designer an, eine neue visuelle Ästhetik zu entwerfen, die der kompromisslosen Leistung einer Kepler-basierten Dual-GPU-Grafikkarte optisch gerecht wird.

 

Design

 
Design

Das Design der GeForce GTX 690 ist eine direkte Widerspiegelung dessen, was sich unter der Abdeckung befindet: zwei Kepler-GPUs, eine enorme Grafikleistung und ein Produkt, das auf außergewöhnliche Lebensdauer aufgelegt ist. Optisch gesehen könnte man im Design Parallelen zu einem Formel-1-Motorblock mit dem Metall-Look und den freiliegenden Kühlrippen ziehen.

Die Vorderseite der Karte besteht aus zwei verschiedenen Materialien. Der Außenrahmen ist aus Aluminium-Guss mit einer dreiwertigen Chrom-Beschichtung; dies gibt der Karte ein widerstandsfähgies und matt anmutendes Finish. Das zentrale Lüfter-Gehäuse wird im Spritzguss-Verfahren aus einer Magnesium-Legierung hergestellt. Magnesium-Legierungen werden in der Automobil- und Luftfahrtindustrie (etwa bei den Motoren des Bugatti Veyron und des F-22 Raptor) wegen ihres geringen Gewichts, ihrer Wärmeabfuhr und akustischen Dämpfungseigenschaften verwendet.

Zur komplexen Formgebung des Lüftergehäuses verwendeten wir eine Form des Spritzgießens im so genannten Thixoverfahren, das auch als Thixoforming bezeichnet wird, bei dem flüssige Magnesiumlegierung in eine Form eingepresst wird. Dies ermöglicht uns die Erschaffung feiner Oberflächen und eine eng anliegende, perfekte Passform.

 

Kühlung und Geräuschentwicklung

 

Das Spielerlebnis mit einer Hochleistungs-Grafikkarte hängt sehr stark von ihrer Wärme- und Geräuschentwicklung ab. Die ideale Karte ist schnell, bleibt aber kühl und leise.

GeForce GTX 690 Kühlung und Geräuschentwicklung

Die GeForce GTX 690 wird über zwei Vaper-Chamber-Kühlkörper gekühlt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kühlern, die die Wärme von der GPU wegleiten, nutzt ein Vapor-Chamber-Kühler die hervorragenden wärmeableitenden Eigenschaften der Verdunstung. In jeder Dampfkammer ist eine geringe Menge an gereinigtem Wasser. Wenn die GPU wärmer wird, verdampft das Wasser und leitet dabei die Wärme ab. Sobald der Dampf die Spitze der Kühlrippen erreicht, kühlt er ab, kondensiert und der Vorgang wiederholt sich. Es ist wie eine Miniatur-Form von Wasserkühlung, bei der allerdings die Flüssigkeit komplett verschlossen ist. Es besteht daher keine Notwendigkeit für Schläuche und es kann keine Flüssigkeit heraustreten.

Für die Durchleitung der Luft durch den Kühlkörper sorgt ein mittig montierter Axiallüfter. Je ruhiger der Luftstrom ist, desto geringer ist die Geräuschentwicklung. Unsere Ingenieure investierten viel Aufwand in die Optimierung der Rippenabstände und des Winkels, in dem die Luft die Kühlrippen antrifft. Der Bereich direkt unterhalb des Lüfters wurde mit niedrigen Einkerbungen versehen, damit keine Turbulenzen entstehen und der Luftstrom nicht beeinträchtigt wird. Unsere Akustik-Ingenieure haben die Control-Software des Lüfters so abgestimmt, dass Veränderungen in der Lüftergeschwindigkeit stufenweise in feinen Schritten erfolgen.

In der Summe sorgt dieser Aufwand für ein weniger wahrnehmbares Geräusch. Durch die Eliminierung von Störfaktoren wurden hochfrequente Laute entfernt. Der Lüfter selbst klingt weich und sauber.

 

Leistung

 

Eine Dual-GPU-Grafikkarte ist vergleichbar zu einem zwei-Wege-SLI auf einer einzigen Grafikkarte. Historisch betrachtet lag allerdings eine Dual-GPU-Karte in Sachen Leistung immer hinter ihrem SLI-Pendant. Wurden zwei GPUs auf einer Karte gebracht, übertraf ihre Wärmeentwicklung die Kapazität der fähigsten Kühler. Daher mussten deren Taktraten gesenkt werden. Zum Beispiel hatte die schnellste GPU der Fermi-Generation eine Taktfrequenz von 722 MHz und ein Speichertakt von 4008 MHz. Auf der Dual-GPU-Karte war der Grafiktakt 607 MHz und der Speichertakt 3212 MHz.

Das ist genau der Punkt, wo sich die kompromisslose Energieeffizienz-Orientierung der Kepler-Architektur bezahlt macht. Die GPUs der GeForce GTX 690 haben einen Boost-Clock von 1019 MHz, der damit nur 2,8% unter der GeForce GTX 680 (1058 MHz) liegt. Alle anderen Spezifikationen sind identisch: Anzahl der Kerne, Speichergeschwindigkeit und Speicherbandbreite sind pro GPU dieselben auf beiden Karten.

Dies bedeutet letztendlich, dass die GeForce GTX 690 eine ähnliche Leistung wie zwei GeForce GTX 680 im SLI-Verbund bringt – es wurden also so gut wie keine Kompromisse gemacht, als zwei Kepler-GPUs auf demselben Board angebracht wurden.

 

Spezifikationen der GeForce GTX 690

 
CUDA-Kerne 3072
Base-Clock 915 MHz
Boost-Clock 1019 MHz
Speicher-Configuration 4GB / 512-bit GDDR5
Speichergeschwindigkeit 6.0 Gbps
Stromanschlüsse 8-pin + 8-pin
TDP 300W
Ausgänge 3x DL-DVI; Mini-Displayport 1.2
Bus-Schnittstelle PCI Express 3.0
 
GeForce GTX 690 Spieleleistung

Die Spieleleistung der GeForce GTX 690 ist überwältigend. Alle aktuellen Spiele laufen locker auf maximalen Einstellungen. Um die GTX 690 auszureizen, kann man seine Lieblingsspiele auf drei Monitoren bei 5760 x 1080 in NVIDIA-Surround-Modus spielen – oder noch besser, in NVIDIA 3D Vision Surround.

 

Glattere Kanten und flüssigere Frameraten

 
FXAA in Portal 2

NVIDIA FXAA und Adaptive V-Sync, zwei Technologien, die wir bei der GeForce GTX 680 Launch eingeführt haben, bringen noch gravierendere Vorteile auf der GeForce GTX 690.

Spiele in hohen Auflösungen, vor allem im Surround-Modus, verlangen nach viel Speicher. Traditionelle MSAA, die in der Regel den vierfachen Speicher verbraucht, ist oft unpraktisch. Auf der anderen Seite verbraucht FXAA keinen zusätzlichen Speicher und erreicht vergleichbare Ergebnisse.

FXAA in Portal 2. Klicken Sie hier für einen 4xMSAA- vs. FXAA-Vergleich.

Adaptive V-Sync, das V-Sync in Abhängigkeit von der Framerate aktiviert und deaktiviert, ist ein nützlicher Begleiter der GeForce GTX 690. Bei sehr hohen Frameraten überlagern sich nicht nur zwei von ihnen, sondern sie überlagern sich mehrfach, mit jeweils sichtbaren Überlagerungs-Linien. Mit aktivierter Adaptive V-Sync kann ein kontinuierlier Wert von 60 fps ohne Tearing beibehalten werden. Und sollte die Framerate unter 60 fallen, wird V-Sync automatisch deaktiviert, um das Ruckeln zu verhindern.

 

Verbesserte Bildraten-Dosierung

 

Mit der Kepler-Architektur wird eine Hardware-basierte Bildraten-Dosierung eingeführt – eine Technologie, die zur Minimierung von Ruckeln bei der GeForce GTX 690 beiträgt. Im SLI-Modus teilen sich zwei GPUs die Last, indem sie aufeinanderfolgende Frames berechnen – eine GPU berechnet das aktuelle Bild, während die andere GPU am nächsten Bild arbeitet. Aber da die Arbeitsbelastung der einzelnen Frames unterschiedlich ist, vervollständigen die beiden GPUs ihre Bilder zu verschiedenen Zeiten. Das Senden der Bilder an den Monitor kann daher zu Ruckeln führen.

Die GeForce GTX 690 verfügt über einen Mechanismus, um den Fluss der Bilder regulieren. Durch die Überwachung und Anpassung, wie Bilder an den Monitor gesendet werden, wird die gesamte Bildausgabe flüssiger und gleichmäßiger.

 

Zusammenfassung

 

Die Integration von zwei vollwertigen GPUs auf einem Board ist eine enorme technische Herausforderung. Es ist ein ewiges Tauziehen zwischen Leistung, Stromaufnahme, Wärme- und Geräuschentwicklung. Das Endprodukt muss in der Regel in einem Kompromiss resultieren.

Die GeForce GTX 690 ist die erste Dual-GPU-Grafikkarte, die diese Kompromisse nicht eingehen muss. Sie ist mit Abstand die schnellste Grafikkarte der Welt. Sie ist leiser und verbraucht weniger Strom als ihr Vorgänger. Sie ist mit zahlreichen Features ausgestattet, die Treppenbildung vermeiden und flüssige Frameraten ermöglichen. Darüber hinaus ist sie aus feinsten Materialien mit höchster Präzision gebaut. Sie wurde so konstruiert, dass sie alle ihre Potenziale voll zur Geltung bringen kann.

Bei einer unverbindlichen Preisempfehlung von 999 US-Dollar ist sie sicherlich keine Grafikkarte für jedermann. Aber sie könnte für Enthusiasten, die das Allerbeste wollen und für Gamer, die eine Grafikkarte suchen, die mehrere Generationen überdauern wird, genau das Richtige sein.

 
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GeForce GTX 690 Leistung

In diesen Spielen ist die GeForce GTX 690 im Durchschnitt 75% schneller als die GeForce GTX 680.

GeForce GTX 690 Quad-SLI Leistung

Quad-SLI steigert die Leistung um 50 bis 90% in grafikintensiven Titeln.

GeForce GTX 690 Kühlung und Geräuschentwicklung
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