Gainward GTX 460 GS – Fermi in Perfektion?

Schuld daran war AMDs Sweetspot Politik, die keine Grafikmonster, sondern clevere Preis-/Leistungsprodukte hervorbrachte, die bei den Kunden Anklang fanden. Was mit der HD 3000 Serie begonnen wurde, setzte sich in der HD 4000 Serie fort und ist bis heute bei den AMD Karten Trumpf. Doch statt sich auf die Werte von 17 Jahren Chipdesign zu besinnen, schmiedeten die Ingenieure in den Labors von Nvidia wieder ein Monster aus Silizium, welches den Namen GF100 tragen würde. Unter dem Namen „Fermi“ Anfang diesen Jahres vorgestellt, war der Chip zunächst nur für Supercomputer und den Businesseinsatz als Rechencluster geplant. Als dann endlich erste zivile Karten unter dem Namen GTX 480 erhältlich wurden, machte sich Unmut breit. Der GF100 Chip war zwar die schnellste Einzel GPU der Welt, forderte als Tribut aber eine gewaltige Leitungsaufgabe und machte sich mit seinem Stromverbrauch und der daraus resultierenden Geräuschentwicklung schnell einen neuen Spitzenamen – „Thermi“. Das größte Problem für Nvidia bestand jedoch wieder einmal darin, dass man weder ausreichende Mengen des GF100 produzieren konnte, noch die Preiswünsche der Kunden traf. So karrte man den GF100 wieder zurück in die Werkstatt, um als GF104 zurückzukehren, und die Scherben aufzukehren, die sein wahrlich großer Bruder hinterlassen hatte.  Um weite Teile seiner Funktionseinheiten beschnitten, dafür minimal im Takt gesteigert,  sollte Nvidia seit langem wieder ein Produkt in das eigene Portfolio aufnehmen, was sich sowohl gut verkaufen als auch bauen ließ. Die GTX 460 war geboren.

Doch was wäre ein Produkt, wenn man es nicht in mindestens zwei verschiedenen Ausführungen anbietet, um die Kunden im Preiskampf an der Nase herum zuführen? Leider entschied sich Nvidia dafür, sowohl eine Variante mit 1 GB Speicher, als auch mit 768 MB anzubieten, deren Unterschied nicht nur durch die Größe des Speichers bestimmt wurde, sondern auch in der Anzahl der Funktionseinheiten. Diese wurden bei der kleineren Version zum Teil deutlich reduziert, was sich natürlich auf die Leistungsfähigkeit der Grafikkarte auswirkt. Leider sind Funktionseinheiten oder Speicherinterfacegrößen  nur Wenigen ein Begriff, allenfalls die Größe des Speichers ist hier noch eine greifbare Größe. Um in unserem Review jedoch die volle Leistung des GF104 Chips unter Beweis zu stellen, kam der Vollausbau mit 1024 MB schnellem GDDR5 Speicher zum Einsatz, um die wahren Stärken und Schwächen der Fermi Architektur offen zu legen.

Technische Details

Doch werfen wir erst einmal einen genaueren Blick auf die Karte und überzeugen uns davon, was sich wirklich geändert hat. So fällt auf den ersten Blick sofort die recht kurze Bauform auf, welche durch den großen, zentral platzierten Lüfter weiter unterstrichen wird. Gainward typisch präsentiert sich auch die GTX 460 GS in den Farben Rot-Schwarz, die von außen beinahe schon auf ein Radeon Modell schließen lassen. Das rote PCB (Printed Circout Board) unterstreicht die fast schon aggressive Linie der Grafikkarte, welche besonders durch die Bauform der Kühlerverkleidung bestimmt wird. Schon auf den ersten Blick durch die Schaufelräder des 70 mm großen Lüfters kann man die Finnen und Heatpipes erkennen, die den GF104 auf Betriebstemperatur halten sollen. Dabei wird die Wärme von einer zirka 2 mm starken Kupferbodenplatte aufgenommen, um dann über die beiden 6 mm Heatpipes gleichmäßig auf die rund 40 Aluminiumfinnen verteilt zu werden. Der eigentliche Kühler weist nur eine Bauhöhe von 15 mm auf, was sogar noch für ein Singleslotdesign reichen würde, wird jedoch von dem darüber liegendem Lüfter auf 32 mm erhöht. Wie gut sich die Kühllösung im Vergleich schlagen wird, soll sich noch zeigen. Wird die obere Abdeckung entfernt, so fallen weitere wichtige Details auf, deren Erwähnung nicht irrelevant ist. So werden die Spannungswandler gar nicht gekühlt, sondern erfahren die einzige Abkühlung durch die Abluft, die über sie hinwegzieht. Interessant ist an dieser Stelle auch, dass man die Spannungsversorgung merklich ausgedünnt hat, obwohl man die Anzahl der Phasen gemäß den Vorgaben bei Vieren belassen hat. Dies hat wahrscheinlich Kosten und Energiespargründe, in wieweit sich diese allerdings auf die Übertaktbarkeit auswirken, möchten wir an dieser Stelle noch nicht urteilen. Äußerst interessant ist jedoch die Anordnung der Speichermodule, da hier nicht wie bekannt an jeweils zwei Seiten je vier Chips sitzen. Stattdessen finden wir auf einer Seite lediglich drei Chips, während ein einzelner Aussiedler seine Anwesenheit alleine links von der GPU fristet.

Für viele User ebenfalls interessant ist das Angebot an Schnittstellen, mit denen sich die verschiedensten Anzeigegeräte verbinden lassen.  Mit ihren zwei zentralen DVI Schnittstellen, welche jeweils links und rechts um einen VGA beziehungsweise einen HDMI Konnektor erweitert werden, sollten sämtliche Anwendungsmöglichkeiten bestens abgedeckt sein – vom Filmabend mit Beamer, über den Multi Monitor Betrieb zum Arbeiten bis hin zum Anschließen von alten Röhren- oder TFT Geräten via VGA.

Aber kommen wir noch einmal auf die GPU selbst zurück: Hier stehen auf der Habenseite 336 1Dimensionale Shader, 32ROPs (zumindest in der 1014 MB Version) sowie 56 Texturfülleinheiten. Gefertigt wird auch Nvidias GF104 von TSMC im zeitgemäßen 40 nm Prozess, der auf Grund der von Nvidia gewählten Bauart noch immer recht schlechte Ausbeuten und ein geringeres Übertaktungspotenzial liefert. Wie gut das Silizium wirklich geworden ist, werden wir später genauer klären.  Spätestens an dieser Stelle offenbaren sich die Unterschiede zwischen den beiden Varianten des Chips, die unter dem gleichen Label vertrieben werden. So nahm man der 768 MB Version neben einem Teil des Speicherinterface auch 12  Raster Operation Einheiten, was sich natürlich nicht unerheblich auf die Leistungfähigkeit der Karte auswirkt.

Im Vergleich mit AMDs neustem Wurf finden wir gerade bei der Feature-Ausstattung große Unterschiede. Während AMD seine Karten als „Zockerkarten“ ohne Kompromisse anpreist, geht Nvidia den Weg hin zum Massenmarkt, und wirft unter anderem die 3D Technik „Nvidia Vision“ die CUDA beziehungsweise PhysX Technik und die „PureVideo Technik in die Waagschale. In der Realität ist es zwar so, dass auch alle HD Radeons über 3D Technik, Tessalation und eine Videoencoderfunktion verfügen, diese doch nicht so ausgereift sind, und beinahe überhaupt nicht werbewirksam in Szene gesetzt werden.  So ist CUDA das derzeitige Killerargument für eine Nvidia Karte, lassen sich dank dieser Technik, die man von AGEIA übernommen hat, Computerspiele und TechDemos eindrucksvoll in Szene setzten. Doch kommen wir zum eigentlichen Einsatzgebiet dieses technischen Wunderwerks, den Spielen.

Das Testsystem

Damit die Grafikkarte auch zeigen kann, was sie wirklich im Stande ist zu leisten, bedurfte es eines fähigen Testunterbaus, welcher sich wie folgt ergibt:

Anzumerken gilt es hier, dass der verwendete Prozessor auf 3.830 MHz übertaktet wurde, auch wenn viele Benchmarks dies falsch aus der Systemsteuerung auslasen. Entsprechend vorbereitet ging es anschließend in den Benchmark Parcours, den es zu meistern galt. Als Vergleichswerte zogen neben der Hauptgegnerin HD 6850 auch eine HD 5870, die ebenfalls alle Tests über sich ergehen lassen musste.

Game Benchmarks

Bei den Benchmarks zeigte sich deutlich, dass Fermi einiges an Potenzial aufweist, welches gewusst in Punkte und Bilder pro Sekunde umgesetzt werden kann. So postiert sich die GTX 460 GS grob zwischen der alten HD 5870 und der neuen HD 6850 der Konkurrenz, kann sich jedoch teilweise gut absetzten. Gerade im Unigine Heaven Benchmark kommt ihrer großen Tessalationleistung voll zum Ausdruck, mit der sie auch die überarbeitete Barts GPU hinter sich lässt. Auch bei diesem Review liefen alle Benchmarks mit 8x Kantenglättung und Anisotropischer Filterung, um die wahre Stärke der GPUs zu zeigen. Eine Ausnahme bilden die 3D Marks aus dem Hause Futuremark, welche mit den offiziellen, voreingestellten Profilen liefen.

Stellenweise kommt das Gefühl auf, dass entweder Nvidia alles richtig gemacht hat in Sachen Treiber/Softwareentwicklung, oder AMD noch immer fehlende Optimierungen mit besserer Hardware wieder gut machen muss, tragen viele Spiele den Titel „The way it’s meant to be played“ nicht um sonst, und Softwareoptimierungen sind schließlich nichts verbotenes. Ein gänzlich anders Bild zeigte sich bei Crysis: Hier brach die GTX 460 mit unter zehn Bildern pro Sekunde ins bodenlose ab, weshalb wir zunächst einen Softwarekonflikt vermuteten. Nach einer Treiber Neuinstallation, sowie dem Wechsel der Testmaschine änderten sich die Ergebnisse jedoch nicht. Hier kann man also folgern, dass der GF104 ein bisschen zu weit beschnitten wurde, denn auch wenn nur Crysis so richtig aus der Reihe bricht, schön ist das für Käufer eines neuen Produktes nicht.

Overclocking

Schnell, schneller, Overclocking. Dass vielen Kunden die käuflich erworbene Leistung ihrer Hardware nicht reicht, kann man an den zahlreichen Fragen und Problemen zum Thema Overclocking erkennen, die sich jeden Tag hier im Forum häufen.  Daher widmen wir auch bei diesem Review einen Abschnitt der maximalen Beschleunigung, die sich mit Hilfe verschiedener, bekannter Programmen erreichen ließ. Gleichzeitig lassen sich aus diesem Test auch Rückschlüsse auf die Fertigungsqualitäten des aktuellen 40 nm Prozesses von Nvidia schließen, der bekanntlich zunächst nicht so Recht wollte, und für reichlich Verspätung sorgte.

Im Gegensatz zu den Grafikkarten von AMD sind bei den GeForce Modellen die Shaderdomäne nicht an den eigentlichen Takt der GPU gekoppelt, was ein noch Genaueres ausloten der Grenze ermöglicht – dies aber gleichzeitig auch um einiges erschwert, müssen nun drei statt zwei Werte perfekt auf einander abgestimmt werden, um die nötige Stabilität für unseren Benchmarkparcour zu erreichen. Leider zeigte sich die GTX 460 nicht ganz so goldig, wie der Name vermuten ließ. Die Gründe dafür sind vor allem in der nicht veränderbaren Spannungsversorgung sowie der GPU selbst zu suchen, das Gainwarddesign dürfte kaum limitieren. So erreichten wir bei den ersten Übertaktungstests das stabile Ende der Fahnenstange schon mit 840 MHz für den Kern, also einer eher leichten Übertaktung von 140 MHz. Die daraus resultierende Shadergeschwindigkeit lag bei 1.680 MHz und der Speicher taktete mit 2.100 effektiven MHz real auch nur etwa 150 MHz schneller als es die Spezifikation vorsah. Wobei der Speicher nicht aktiv gekühlt ist, und definitiv nicht im Fokus unserer Tests lag – Potenzial war hier sicherlich noch vorhanden.

Beinahe problematisch zeigte sich die Wärmeentwicklung unter Dauervolllast. Arbeitete der Lüfter unter Windows noch sehr angenehm leise und fuhr bei einzelnen Spieletests nur gelegentlich hoch, konnten wir eine deutliche Erhöhung der Lautstärke feststellen, wenn mehrere Testschleifen hintereinander ausgeführt wurden. Die TDP von 160 Watt machte sich deutlich bemerkbar, aus allen Schlitzen des Kühlkörpers quoll die Hitze hervor, und heizte das Gehäuse mächtig auf.  Leider entschied man sich für die zentrale Platzierung der zwei DVI Slots auf dem Slotblech, welche eine effektive Abfuhr der Hitze aus dem Gehäuse nach draußen verhinderte. Dabei hätte eine kleine Versetzung nach rechts oder links das Problem maßgeblich entschärfen können.

Auf Grund der fehlenden Speicherkühler entwickelt die Karte auch auf der Rückseite, also über das PCB, eine hohe Abwärme, die bei anderen Modellen über eine über den Kühlkorpus oder eine Backplatte abgeführt wird. Kritisch waren die Temperaturen allerdings zu keinem Fall während unseres Testlaufes, allerdings sollte im Alltagsbetrieb mindestens ein Gehäuselüfter vorhanden sein, wenn mit der Karte auch ausgiebige Ausflüge ins Spielereich geplant sind.

CUDA/PhysX

Unter dem Namen CUDA vermarktet Nvidia seit Mitte 2007 eine Physik API des ehemaligen Herstellers AGEIA Physics, die alle Rechte nach der Übernahme an Nvidia abtraten. Durch eine Portierung  von der zusätzlichen Physikkarte auf die Grafikkarte, und die damit verbundenen Vorteile wie ein breiterer Käuferkreis und der Wegfall des entstehenden Overheads wurde PhysX erst richtig bekannt und genutzt. Die Idee, Arbeit auf die Grafikkarte auszulagern, ist jedoch bei weitem nicht neu. Zwar lagerte auch die Konkurrenz schon in vergangen Tagen etwa die Videokonvertierung auf die Grafikkarte aus, jedoch perfektionierte Nvidia diese Technik.

Neben den Tools und Demos, die Nvidia im eigenen Download Bereich anbietet, bewirbt Gainward ein Partnertool namens Loilo, welches zum Konvertieren  auf die CUDA Engine setzen soll. Merkwürdig war nur der Fakt, dass unter den Mindestanfoderungen eine Geforce 6 oder höher, eine Ati 9600 oder neuer oder ein Intel 945 Grafikchip zu finden ist – von CUDA keine Spur. Doch bleiben wir bei der Videokonvertierung: Nvidia bietet mit dem eigenen Konverter „Badaboom“ ebenfalls eine Testversion an, die auf die übliche Dauer von 30 Tagen beschränkt ist und ein Wasserzeichen in sämtliche Videos einfügt – auch wenn dies nicht sehr störend ist. Bei einigen Tests benötigt das CUDA Tool nur etwa 18 Minuten um einen 90 minütigen Film auf 480 x 320 im Videoformat .mp4 mit dem Audiocodec ACC umzuwandeln, ein beachtliches Ergebnis. Dies zeigt neben den vielen Techdemos und den sporadisch vorhandenen Implementationen in Spielen wie Mafia II den Nutzen dieser Technologie, der in naher Zukunft wahrscheinliche ein kontinuierliches Wachstum erleben wird. Zwar rüstet Microsoft mit der OpenCL Technologie gegen CUDA und für einen neuen Standard auf, wichtig wird CUDA in nächster Zeit definitiv noch bleiben, zumindest in den kommenden zwei Jahren. Passend zum immer breiteren Anwendungsgebiet für Grafikkarten, wie der mittlerweile üblichen Flashbeschleunigung, kündigte Prozessorhersteller Intel erst vor kurzem an, das man an OpenCL 1.1 Treibern arbeite, mit denen sich die Leistung des Hauptprozessors ebenfalls besser Nutzen ließe – gerät der Konflikt CPU <-> GPU in eine neue Runde?

Fazit

Insgesamt zeigt sich mit der Gainward GTX 460 Golden Sample eine sehr potente Grafikkarte, die sowohl mit hoher Leistung als auch innovativen Techniken beim Kunden zu punkten vermag – einzig größerer Kritikpunkt ist die hohe Leistungsaufnahme und die daraus resultierende geringe Übertaktbarkeit. Jedoch sprechen wir hier von zwei Punkten, die den meisten Kunden herzlich egal sein können, da die Grafikkarte vermutlich die Mehrheit ihrer Lebensdauer im 2D Idle verbringen wird, und die Übertakter Szene selbst unter den anspruchsvollen Computerenthusiasten eine vergleichsweise kleine Szene bildet. Denn wer nimmt schon einen Garantieverlust für eine kleine Leistungssteigerung in Kauf?

Alles in allem können wir eine Kaufempfehlung für die Gainward GTX 460 GS aussprechen, die aktuell zu einem Preis von knapp 170€ den Besitzer wechselt. Einziger Nachteil gegenüber der Konkurrenz ist die höhere Leistungsaufnahme, und der geringfügig höhere Preis zur HD 6850, während die HD 5870 beinahe 100€ teurer ist. Wer also eine Grafikkarte aus dem Hause Nvidia, mit vielen Anschlüssen und Funktionen haben möchte, der sollte an dieser Stelle zugreifen.