Launch-Analyse nVidia GeForce GTX 1080 Ti

Donnerstag, 23. März 2017
 / von Leonidas
 

Mit der GeForce GTX 1080 Ti bringt nVidia ein dreiviertel Jahr nach dem Launch erster Pascal-basierter Beschleuniger endlich die erste Grafikkarte an den Start, welche echte Enthusiasten-Ansprüche zu einem trotzdem noch gangbaren Preis verbindet. Die GeForce GTX 1080 Ti kommt dabei faktisch auf dem früheren Preispunkt der GeForce GTX 1080 daher, legt auf jene natürlich gut 30% Performance oben drauf und entthront sogar die Titan X (Pascal) – geringfügig zwar, aber meßbar, und vor allem garniert mit der Freigabe von Herstellerdesigns und Werksübertaktungen bei der GeForce GTX 1080 Ti. Wo genau die neue Enthusiasten-Grafikkarte von nVidia sich in den Benchmarks unter FullHD, WQHD und UltraHD im Feld von GeForce GTX 1080 und Titan X (Pascal) einordnen muß, wird nachfolgend unsere Aufgabe sein, anhand der Launchreviews herauszuarbeiten. Zugleich werden die umfangreichen zur GeForce GTX 1080 Ti vorliegenden Benchmarks auch dazu dienen, die Performance-Einordnungen aller aktuellen HighEnd- und Enthusiasten-Grafikkarten mal wieder ausgiebig gegenzuprüfen.

Asus ROG Strix GeForce GTX 1080 Ti OC
Asus ROG Strix GeForce GTX 1080 Ti OC
EVGA GeForce GTX 1080 Ti FTW3 Gaming
EVGA GeForce GTX 1080 Ti FTW3 Gaming
Gigabyte GeForce GTX 1080 Ti Aourus Xtreme Edition
Gigabyte GeForce GTX 1080 Ti Aourus Xtreme Edition
Inno3D iChill GeForce GTX 1080 Ti X4
Inno3D iChill GeForce GTX 1080 Ti X4

Nachteiligerweise lag allen Launchreviews immer nur das Referenzdesign von nVidia zugrunde, die Herstellerdesigns kommen nur (verspätet wie diese Launchanalyse) zögerlich in den Markt. Damit sind noch nicht alle Fragen zur GeForce GTX 1080 Ti wirklich zu beantworten – beispielsweise die wichtige, was die einzelnen Grafikkartenhersteller noch so herausholen können bzw. ob sich diverse Herstellerdesigns eventuell besser übertakten lassen als das Referenzdesign. Aufgezeigt werden kann an dieser Stelle somit leider "nur", was bei der GeForce GTX 1080 Ti im Referenzdesign möglich ist – dies ist nominell ausreichend für unsere Performance-Einordnung der Karte, aber der interessierte Grafikkarten-Enthusiast will normalerweise tiefergehende Informationen sehen. Ganz glücklich ist diese Launch-Strategie seitens nVidia sicherlich nicht, erst die kommenden Wochen werden dann mit ersten Tests von Herstellerdesigns zur GeForce GTX 1080 Ti das Bild zur neuen Enthusiasten-Karte wirklich vervollständigen.

Für die GeForce GTX 1080 Ti benutzt nVidia natürlich wieder den GP102-Chip der Titan X (Pascal), setzt bei diesem jedoch weiterhin auf "nur" 3584 Shader-Einheiten und damit nicht auf den (nur im Quado-Bereich anzutreffenden) Vollausbau mit 3840 Shader-Einheiten. Die einzige bemerkbare Differenz zur Titan X (Pascal) liegt im Speicherinterface, welches um einen der 32bittigen Speichercontroller beschnitten wurde: Anstatt 384 Bit ist das Speicherinterface der GeForce GTX 1080 Ti also nur 352 Bit breit. Diese Differenz wird allerdings durch einen höheren Speichertakt der GeForce GTX 1080 Ti nahezu perfekt wieder ausgeglichen, bei der letztlich herauskommenden Speicherbandbreite liegt nur eine Differenz von +0,8% gegenüber der Titan X (Pascal) (und damit zugunsten der GeForce GTX 1080 Ti) vor.

nVidia GP102, Titan X (Pascal) & GeForce GTX 1080 Ti Blockdiagramm
nVidia GP102, Titan X (Pascal) & GeForce GTX 1080 Ti Blockdiagramm
nVidia GP102/GP104/GP106 Shader-Cluster
nVidia GP102/GP104/GP106 Shader-Cluster

Eine Folge des kleineren Speicherinterfaces ist allerdings auch der Verlust von 8 Raster Operation Units (ROPs) sowie von 256 kByte Level2-Cache (jeweils 8,3% weniger als bei der Titan X) – da beides direkt an das Speicherinterface angebunden ist und die Deaktivierung des einen (Speichercontroller) die Nichtnutzbarkeit des anderen bedingt. Genauso sinkt mit der Größe des Speicherinterfaces auch die (sinnvoll) anbindbare Speichermenge auf 11 GB GDDR5X ab (ebenfalls 8,3% weniger als bei der Titan X) – was aber in beiden Fällen eher nur geringfügige Einschnitte ergibt: Die geringere ROP-Power wird durch höhere Chiptaktraten teilweise wieder ausgeglichen, die geringere Speichermenge sollte unter heutigen Spielen überhaupt keinerlei Praxisrelevanz erlangen. Wichtig auch zu erwähnen, das nVidia mittels dieser durchgehend symetrischen Deaktivierung den Effekt der GeForce GTX 970 vermeidet – welche man seinerzeit besser einfach nur mit 3,5 GB Speicher angeboten hätte, um allen Problemen aus dem Weg zu gehen.

GeForce GTX 1080 Titan X GeForce GTX 1080 Ti
Chipbasis nVidia GP104 nVidia GP102 nVidia GP102
Fertigung 7,2 Mrd. Transistoren in 16nm auf 314mm² Chipfläche bei TSMC 12 Mrd. Transistoren in 16nm auf 471mm² Chipfläche bei TSMC
Architektur Pascal, DirectX 12 Feature-Level 12_1
Features Vulkan, Asynchonous Compute, DSR, SLI, PhysX, G-Sync
Technik 4 Raster-Engines, 2560 Shader-Einheiten, 160 TMUs, 64 ROPs, 256 Bit GDDR5X-Interface, 2 MB Level2-Cache (Vollausbau) 6 Raster-Engines, 3584 Shader-Einheiten, 224 TMUs, 96 ROPs, 384 Bit GDDR5X-Interface, 3 MB Level2-Cache (Salvage) 6 Raster-Engines, 3584 Shader-Einheiten, 224 TMUs, 88 ROPs, 352 Bit GDDR5X-Interface, 2.75 MB Level2-Cache (Salvage)
Taktraten 1607/1733/2500 MHz
(Ø-Chiptakt: 1680 MHz)
1417/1531/2500 MHz
(Ø-Chiptakt: ~1545 MHz)
1480/1582/2750 MHz
(Ø-Chiptakt: 1636 MHz)
Speicherausbau 8 GB GDDR5X 12 GB GDDR5X 11 GB GDDR5X
Layout DualSlot DualSlot DualSlot
Kartenlänge 27,0cm 27,0cm 27,0cm
Ref./Herst./OC / / / / / /
Stromstecker 1x 8pol. 1x 6pol. + 1x 8pol. 1x 6pol. + 1x 8pol.
off. Verbrauch 180W (GCP) 250W (GCP) 250W (GCP)
Idle-Verbrauch 7W ~11W 11W
Spiele-Verbr. 173W ~220W 230W
Ausgänge DualLink DVI-D, HDMI 2.0b, 3x DisplayPort 1.2 (DP-1.4-ready) DualLink DVI-D, HDMI 2.0b, 3x DisplayPort 1.2 (DP-1.4-ready) HDMI 2.0b, 3x DisplayPort 1.2 (DP-1.4-ready)
FullHD Perf.Index 960% 1130% 1150%
4K Perf.Index 132% 171% 175%
Listenpreis 499$/549$ 1200$ 699$
Straßenpreis 500-550€ 1359€ 810-820€
Release 17. Mai 2016 2. August 2016 10. März 2017

Nominell gibt nVidia der GeForce GTX 1080 Ti mit 1480/1582/2750 MHz leicht höhere Taktraten mit als der Titan X (Pascal) mit 1417/1531/2500 MHz mit auf den Weg: Der höhere Speichertakt wird wie gesagt als Ausgleich für das kleinere Speicherinterface benötigt, aber die 4,4% mehr Basetakt sowie 3,3% mehr Boosttakt hat die neuere Karte dann ohne Einschränkungen für sich. Zumindest sofern man sich für nominelle Taktraten interessiert und dabei ignoriert, das heutige Grafikkarten ihren real anliegenden Takt nicht anhand dieser faktischen Marketingangaben, sondern anhand von Schwellwerten für maximal zulässige Temperatur sowie maximal zulässigen Stromverbrauch ganz automatisch regeln – und damit dann teilweise deutlich andere reale Chiptaktraten herauskommen als die Chipentwickler angeben.

Leider gibt es zu diesem Thema immer wieder nur wenige solide Messungen – dabei ergibt sich exakt an diesen real anliegenden Chiptaktraten dann letztlich auch die Performance der Karten. Sicherlich muß man bei solcherart Temperaturmessungen maßgeblich beachten, das jene nicht im "ungeheizten" Zustand durchgeführt werden dürfen – der Unterschied bei Temperaturmessungen zwischen "kalten" und vorgewärmten Karten ist teilweise enorm, nur letzteres entspricht allerdings der Gaming-Praxis. Die größte Chance auf entsprechend solide Messungen hat man bei der ComputerBase sowie Hardware.fr, bei HT4U und der PC Games Hardware gibt es diese Messungen leider dann doch zu selten (und andere Messungen beachten den Punkt des Vorheizens nicht). Insofern bilden wir bei den Angaben zum real anliegenden Chiptakt zukünftig immer einen einfachen Durchschnitt der Messungen seitens der ComputerBase und von Hardware.fr (bzw. interpolieren fehlende Messungen unter dieser Maßgabe).

GeForce GTX 1080 Titan X GeForce GTX 1080 Ti
Temperatur-Limit 83°C  (max. 90°C möglich) 84°C  (max. 90°C möglich) 84°C  (max. 90°C möglich)
Power-Limit 180W  (max. +20% möglich) 250W  (max. +20% möglich) 250W  (max. +20% möglich)
nominelle Taktraten 1607/1733/2500 MHz 1417/1531/2500 MHz 1480/1582/2750 MHz
maximaler Boost-Takt 1886 MHz ? 1886 MHz
durchschn. realer Takt ComputerBase: 1667 MHz
Hardware.fr: 1693 MHz
PCGH: 1722 MHz
Hardware.fr: 1559 MHz ComputerBase: 1620 MHz
Hardware.fr: 1652 MHz
reale Rechenleistung 8,6 TFlops @ 1680 MHz 11,1 TFlops @ ~1545 MHz 11,7 TFlops @ 1636 MHz

Heraus kommt damit dann ein sogar noch etwas größerer Unterschied bei den real anliegenden Chiptaktraten: ~1545 MHz bei der Titan X (Pascal) stehen dann immerhin 1636 MHz bei der GeForce GTX 1080 Ti gegenüber, dies sind immerhin +5,9% Differenz. Dies erstaunt ein wenig angesichts des nominell fast gleichen Referenzdesigns zwischen beiden Karten – aber nVidia hat unter der Haube bei der neueren GeForce GTX 1080 an der Spannungsversorgung sowie am Kühler gearbeitet. Letzteres dürfte vielleicht maßgeblich für diesen kleinen Effekt sein, denn wie die Titan X (Pascal) ist auch die GeForce GTX 1080 Ti eher von ihrer erreichten Chiptemperatur als denn dem maximal vorgegebenen Stromverbrauch limitiert. Interessant hierzu die Messungen seitens Tom's Hardware, wonach eine vorgeheizte Karte satte 30 Watt weniger verbraucht als eine "kalte" Karte – ein deutlicher Hinweis daraus, das in der Praxis mehrheitlich das Temperaturlimit greift. Hier können die noch antretenden Herstellerdesigns sicherlich viel besseres erreichen: Selbst ohne jede Werksübertaktung sollte man mit einer leistungsfähigeren Kühllösung problemlos höhere real anliegenden Chiptaktraten bei der GeForce GTX 1080 Ti erzielen können.

Diese höhere Taktraten-Differenz als gemäß der nominellen Taktraten hat dann natürlich auch ihre Auswirkungen bei den Rohleistungen: Die Rechenleistung der GeForce GTX 1080 Ti ist um glatt 5,9% höher als bei der Titan X (Pascal), die ROP-Leistung trotz geringerer ROP-Anzahl nur um -2,9% abweichend. Bei der Speicherbandbreite steht aufgrund des höheren Speichertakts trotz der geringeren Interface-Breite sogar ein kleines Plus von +0,8%. Die Differenz zwischen 11 und 12 GB Grafikkartenspeicher ist wie gesagt nicht wirklich interessant, da kaum Situationen denkbar sind, wo die 11 GB der GeForce GTX 1080 Ti nicht ausreichend sind, die Titan X (Pascal) mit ihren 12 GB Speicher dann aber trotzdem noch spielbare Frameraten auswirft. Die PC Games Hardware hat im übrigen exakt diesen Fall zu konstruieren versucht – mit dem Ergebnis, das wenn der GeForce GTX 1080 Ti der Speicher ausgeht, dies längst auf auch für die Titan X (Pascal) unspielbaren Frameraten passiert.