Grafikkarten

Gigabyte GTX 570 OC Grafikkarte

Fermi entwickelt sich nach und nach zu dem, was es von Anfang an hätte sein sollen: Eine effiziente und skalierbare Architektur, die sich über alle Preisklassen vermarkten lässt und sowohl mit hervorragender Leistung als auch mit guten Verbrauchswerten daherkommt. Zwar kümmert die Leistungsaufnahme nur die wenigsten Enthusiasten, in einem kleinen Media PC oder gar Notebook werden solche Faktoren allerdings ganz anders bewertet. Mit der dritten Generation der Fermi Architektur legt Nvidia einmal mehr heiße Hardware nach, zumindest wenn es um den ewigen Kampf auf dem Desktopmarkt geht.

Gleichzeit trägt man mit der GTX 500er Serie die alten GTX 400 Karten zu Grabe, auch wenn viele Merkmale und Funktionen weitestgehend erhalten bleiben. Doch ein Problem teilen wohl die allermeisten Grafikkarten, die sich nach den Referenzvorgaben richten: Zum einen werden meist laute Lüfter verbaut, zum anderen wird die Hardware nicht im Entferntesten ausgereizt. Unser heutiger Kandidat, die Gigabyte GTX 570, versucht sich diesen beiden Problemen anzunehmen und wagt sich in unseren Testparcours.

In diesem wollen wir alle Stärken und Schwächen der Karte zu Tage fördern und im Vergleich mit anderen Ergebnissen betrachten. An dieser Stelle sei schon einmal erwähnt, dass als ebenbürtiger Gegner eine AMD Radeon HD 6970 zum Einsatz kommt, die ebenfalls alle Sequenzen durchläuft. Da es sich bei der Gigabyte GTX 570 OC um eine eigene Interpretation des Herstellers handelt, sind die hier im Folgenden dargestellten Werte nur bedingt als Vergleich geeignet, da Gigabyte sowohl die GPU als auch den Speicher übertaktet hat.

Die Karte im Detail

Schon beim ersten Blick auf die Karte weiß man, was man in den Händen hält. Der große Kühlkörper samt seinen drei Lüftern erstreckt sich über die ganze Karte, die mit ihren 27 cm alles andere als klein ist. Obgleich die Karte sehr lang ist, wirkt sie nicht besonders wuchtig, da der Kühler recht flach gehalten wurde und die Karte somit nur zwei Einbauslots einnimmt. Auch auf den ersten Blick wahrzunehmen, ist das blaue Gigabyte PCB, auf dem die Bauteile ihren Platz finden. Von dem blauen Hintergrund hebt sich die kupferfarbene Bodenplatte des "Windforce" Kühlers deutlicher ab. Gigabyte gibt an, dass dieses Kühlkonstrukt in allen Lebenslagen mindestens 24% kühler bleiben soll, als die Referenzversion. Um die Hitze effektiv zu verteilen, bedarf es aber mehr als nur 3 großer Lüfter. So wirbt man mit dem "Vapor" Zusatz, der auf die Funktionsweise des Kühlkörpers hinweisen soll. Ansonsten sind die Heatpipes teils sichtbar ausgeführt, teils unter der Bodenplatte verborgen.

Gesteuert wird der Windpark über einen 4-poligen PWM Stecker samt Tachosignal. Beim Einbau in den Rechner bringt die Konstruktion des Windforce Kühlers einen positiven Aspekt mit sich, der bestimmt nicht vom Hersteller so angedacht wurde. So lädt die externe Position der großen 8 mm Heatpipe gerade dazu ein, diese als "Haltegriff" zu nutzen und somit die SMD Komponenten vor möglichen Entladungen zu schützen. Bei genauerer Betrachtung fallen trotz des sehr großen Stromhungers leere Stellen auf dem PCB auf, an denen spezielle Baugruppen ausgespart wurden. Dies wirkt ein wenig abstrus, wenn man den 6+8 starken PCI Express-Stromstecker mit in das Bild einbezieht, die zusammen bis zu 300 Watt ins Innere des Fermi zu liefern vermögen.

Hier erkennt man auch einen der Unterschiede zur größeren GTX 580, die auf 1.536 MB statt 1.280 MB GDDR5 Speicher setzt. Die Überbleibsel aus dieser Zeit sind aber immer noch auf dem PCB zu finden, die sich in Form von zwei nicht bestückten Speicherblöcken samt Stromversorgung äußern. Ansonsten macht das PCB einen sehr hochwertigen Eindruck und kann vor allem mit seinem hohen Kupferanteil punkten. Bevor wir einen Blick auf die nackten Tatsachen werden, gilt es zunächst noch den Kühler genauer unter die Lupe zu nehmen:


Dieser besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen sowie einem kleinen Aluminiumkühler für die Spannungswandler. Die drei Lüfter sind nicht direkt mit dem metallenen Kühler verbunden, wie es bei günstigen Grafikkarten des Öfteren der Fall ist, sondern finden ihren Platz in dem schwarzen "Luftleitblech". Befestigt wird dies über vier kleine Kreuzschlitzschrauben, die jeweils an den Enden untergebracht sind und somit von oben unsichtbar platziert wurden. Der Kühler selbst ist, wie schon angesprochen, eine Hybridkonstruktion aus einer Kupferplatte sowie einem Heatpipebereich. Direkt über der hitzigen Fermi GPU sind die Finnen auf der Bodenplatte verlötet, während die Finnen unter dem dritten Lüfter nur von Heatpipes mit Wärme versorgt werden. Die Lüfter selbst werden über den 4-poligen PWM Stecker gesteuert und sind unterhalb der Abdeckung über einen Kabelbaum verbunden. Die transparenten Lüfter sind rahmenlose 75 mm Pendanten, die im Falle eines Defekts recht einfach einzeln von oben ausgetauscht werden können. Hiermit verlassen wir das oberste Stockwerk, um nach einem kurzen Blick auf die Unterseite des Kühler endlich das PCB zu betrachten.


Der Kühlkörper besteht, wie schon angesprochen, aus einer Kupferplatte mit darauf gelöteten Aluminiumfinnen sowie einem über Heatpipes verbundenem Ausleger. Die Besonderheit der Bodenplatte ist jedoch ihr Vapor Aufbau, der nur in der rechten unteren Ecke deutlich wird. Vapor, englisch für Dampf oder Verdampfung, lässt schon auf das Funktionsprinzip dieser Konstruktion schließen: Es handelt sich um eine flächendeckende Heatpipe, bei der der Effekt des schnellen Wärmetransport für eine gleichmäßige und effiziente Hitzeverteilung genutzt wird. Damit ausgerüstet, kann die Gigabyte GTX 570 OC auch unter Volllast angenehm leise arbeiten, da ihr Kühler seine ganze Wirkung entfalten kann.   Unter dem Kühlkörper finden wir dann das Objekt der Begierde, die GF110 GPU samt des 1.280 MB großen GDDR5 Speichers. Das Silizium versteckt sich unter dem metallenen Heatspreader, der zentral über dem PCI Express Slot platziert ist. Um diese verteilen sich die zehn Speicherchips mit jeweils 128 MB Speicherkapazität. In dieser Perspektive wird eindeutig klar, dass sich die Karte das PCB mit dem großen Bruder GTX 580 teilt, deren Spannungsversorgung zwei Phasen mehr bietet, über zwei weitere Speichermodule verfügt und auch sonst ein höheres Bauteilaufkommen fordert. Dass die Mosfets unter einem kleinem Aluminiumkühler ihren Platz finden, ist in der hohen Leistungsaufnahme der Karte begründet. Diese werden durch den Windzug der drei Lüfter ebenfalls auf Betriebstemperatur gehalten und sollten daher keine kritischen Temperaturen im normalen Betrieb erreichen.


GPU – im Herzen des Fermi  
Seit der GTX 400er Serie sind die Produkte aus dem Hause Nvidia wieder konkurrenzfähig und brauchen sich direkten Vergleichen nicht zu scheuen. Grund dafür ist die teils stark überarbeitete Fermi Architektur, die bei der GTX 570 OC mittlerweile als GF110 Kern geführt wird. Die Vorgängermodelle mussten sich noch mit dem GF100 Silizium genügen, welches faktisch aber kaum Unterschiede aufweist. Genauer wäre an dieser Stelle die Bezeichnung GF100b, da sich der Sprung von der GTX 400 Reihe zur neuen GTX 500 Reihe am ehesten mit der Entwicklung der 8800GTX zur 8800GT vergleichen lässt. Große Fehler wurden ausgemerzt, wirkliche Neuerungen sind hauptsächlich in Form von Software, also BIOS und Treibern zu suchen. Den Besitzern einer GTX 580 wird beim Lesen dieser Zeilen vielleicht aufgefallen sein, dass auch die drittstärkste Karte des aktuellen Portfolio auf dem Kern der GTX 580 aufbaut. Aber wie genau grenzen sich die beiden Modelle voneinander ab?
Von den 16 vorhandenen Shaderclustern sind bei der GTX 570 nur noch 15 aktiviert, was aus den ursprünglichen 512 Shadern (bzw. CUDA Cores, wie Nvidia sie nennt) nur noch 480 Shader macht. Im gleichen Schritt wurden auch die ROPs (Raster Operations Processor), deren Aufgabe die Umrechnung von 3D Grafiken in einzelne Pixel ist, von 48 auf 40 reduziert. Diese Kürzung fällt aber bei Weitem nicht so stark ins Gewicht, wie die Reduktion der Shadereinheiten, da diese heutzutage weit vielfältigere Aufgaben haben wie etwa physikalische Berechnungen à la PhysX, die Dunst und Rauchwolken eindrucksvoll in Szene setzt. Aber es sollte nicht bei den bisherigen Kürzungen der Rotstiftfraktion bleiben: So schrumpften auch die Texture Mapping Einheiten um vier auf nunmehr 60 Units, während das 320 Bit breite Speicherinterface zum Rest des Systems einen Verlust von 64 Bit zu vermelden hat. Damit immer noch nicht genug, senkte man auch die Taktraten der einzelnen Komponenten, um entsprechende Kaufanreize für das stärkere Modell liefern zu können. So liegen die Vorgaben bei 732/1464/1900 MHz für GPU, Shader und Speicher und damit um 40, 80 und 104 MHz unter denen der GTX 580. Speicherimpressionen  

Beim Grafikspeicher setzt man auf GDDR5 Flash Module aus dem Hause Samsung, die mit 1.900 MHz entsprechend der Referenzvorgaben takten. Gefertigt im BGA (Ball Grid Array) Gehäuse weisen diese keine Lötfähnchen auf, sondern besitzen alle ihre Schnittstellen auf der Unterseite. Obwohl stromsparend ausgelegt, entwickeln auch diese 10 Speichermodule genügend Wärme, um dafür einen Kühler notwendig zu machen. Gelöst wurde das Problem der Wärmeabfuhr über eine Aluminiumplatte, die an dem großen Kühlkörper montiert wurde. Diese ist entsprechend der Speicherchips geformt und dient gleichzeitig der Befestigung des Kühlers an dem PCB. Wie gehabt, kommen auf der Rückseite Schrauben mit Federn zum Einsatz, um den entsprechenden Anpressdruck aufzubauen.   Soweit herunter getaktet und gekürzt, erhalten wir nun eine GTX 570 auf Basis des GF110 Kerns. Doch was vermag dieser zu leisten und wie schlägt man sich gegen die rote Konkurrenz in Form einer Radeon HD 6970? Die nächsten Seiten versuchen diese und weitere Fragen zu klären. Das Testsystem  

 

Das Testsystem bildet die Basis für vergleichbare Testergebnisse. Dafür ist es wichtig, dass die Grafikkarte nicht von der CPU ausgebremst wird und somit stets ihr volles Potential umsetzen können. Auch bei diesem Review kommt daher ein Intel System zum Einsatz, das auf dem aktuellen Core i7-2600k aufbaut. Um den hohen Stromhunger der GTX 570 auch bei schweren Testbedingungen wie FurMark stillen zu können wurde das Netzteil mit 700 Watt mehr als ausreichend dimensioniert. Weitere Detials finden sich in der Tabelle. Overclocking  

Obwohl schon ab Werk übertaktet, musste sich natürlich auch die GTX 570 dem Übertaktungstest stellen. Mit dem "Windforce"-Kühler bewaffnet sollte die Grafikkarte deutlich höhere Takte mitmachen als die homöopathischen Dosen, die es von Gigabyte dazu gab. Als Ausgangsplattform für eine stabile Stromversorgung kam auch bei diesem Test das Scythe Stronger 700 Watt Netzteil zum Einsatz, um den ohnehin schon großen Stromhunger auch in Extremsituationen stillen zu können. Bei der Software greifen wir auf den bekannten MSI Afterburner zurück, der auf dem nicht ganz so eleganten RivaTuner aufbaut.   Zunächst ohne die Spannung der GPU zu erhöhen, wird die Taktrate in kleinen 10 MHz Schritten bis zum Absturz erhöht. Nach dem obligatorischen Neustart beginnen wir anschließend mit einer Frequenz, die 10MHz unter dem Absturz lag, erste Stabilitätstests.  

  Mit dieser Methode erreichten wir das Ende der Fahnenstange schon bei 830 MHz – eine magere Übertaktung um gerade einmal 50 MHz. An dieser Stelle muss aber noch einmal ausdrücklich erwähnt werden, dass die Karte von von Gigabyte um ebenfalls 50 MHz übertaktet wurde.   Doch erst wenn man die Grenzen verlässt und mit erhöhter Spannung arbeitet, offenbart die Grafikkarte ihr wahres Potential. Nachdem der Afterburner die Spannungskontrolle mit einer Meldung über den Garantieverlust freigibt, erhöhten wir die Spannung in kleinen Schritten von 0,95 V auf 1,05 V. Diese  Spannungserhöhung  von 100 mV setzt in der GF110 GPU wahre Wunder in Gang. So ließ sich die GPU bis 950 MHz stabil übertakten und durchlief so erneut einige Teile des Testpacours. Ausgehend von der Referenzvorgabe ließ sich die Grafikkarte um satte 30% übertakten, während es ausgehend von den erhöhten Gigabyte Taktraten "nur" noch 21% waren. An dieser Stelle muss jedoch hinzugefügt werden, dass die Leistung nicht 1:1 mit der Taktrate der GPU steigt, da für die Spieleleistung auch andere Faktoren, wie die Anzahl der Shader oder die Speicherbandbreite sehr entscheidend sind. Trotzdem zeigen unsere Ergebnisse deutlich, dass sich auch eine Overclocked Edition weiter übertakten lässt. Nicht zuletzt ist dieser Erfolg auf den "Windforce"-Kühler zurückzuführen, der die Hitze schnell und auch bei maximalen Einstellungen noch annehmbar leise von der GPU an die Umgebungsluft abgab. Insgesamt lag die Leistung der Karte nach der Übertaktung in beinahe allen Disziplinen um 19-23% höher als die Ausgangsleistung. Der Preis hierfür waren ein um 50 Watt gestiegener Stromverbrauch und die entsprechend höhere Geräuschkulisse, die von der Grafikkarte ausging. Lautstärke und Leistungsaufnahme


Zwei Punkte, die wohl nie in Einklang zu bringen sind, beschreiben zum einen die Lautstärke und zum anderen die Leistungsaufnahme. Zwar beweisen gelegentliche Passivkühler, dass man auch größere Kaliber sehr leise oder gar lautlos kühlen kann, aber gerade bei High End Modellen wie der GTX 570 braucht es dann schon einen mittelmäßigen Orkan im Rechnergehäuse, um die hohe maximale Leistungsaufnahme von 225 Watt noch mit einem Passivkühler wie dem Accelero S1 und Konsorten abführen zu können. Daher gehen viele Hersteller einen guten Mittelweg und verbauen große, langsam laufende Lüfter. Ob es gleich drei an der Zahl sein müssen wie beim vorliegenden WindForce X3 sei einmal dahingestellt. Fakt ist aber, dass die Grafikkarte unter allen Lebenslagen sehr ruhig operiert und fällt weder mit Rauschen noch mit tiefem Brummen negativ auf. Kühlung wie sie sein muss!  

  Ein anderes Thema ist da schon die Leistungsaufnahme, die Fermi-bedingt durchweg auf hohem Niveau liegt. Zwar kann man sich im Idle Betrieb auf gute Stromsparmechanismen besinnen, aber unter Volllast ist die Verwandtschaft zu anderen Fermi Modellen wie der GTX 460 deutlich zu hören und zu spüren. 35 Watt mehr als die rote Konkurrenz gönnt sich die GTX 570 unter Vollast, aber auch im Durchschnitt der Spieleanwendungen liegt sie mit einem Stromhunger von zusätzlichen 20 Watt stets auf höherem Niveau. Zwar erreicht die Grafikkarte auch in diesen Situationen niemals kritische Temperaturen, dennoch ist die hohe Wärmeentwicklung sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite merklich höher als beim AMD Konkurrenten. Während im Idle also sehr moderate Temperaturen von 35 °C anliegen und die drei Windräder gemächlich ihre Runden drehen ist es unter FurMark, bzw. einer umbenannten Version davon, nur eine Frage der Zeit bis die Kühlung einen Gang hochschaltet, um den Fermi auf Betriebstemperatur halten zu können. Während der Aufwärmphase wird dann der ständig ansteigende Geräuschpegel durch kurzzeitiges Spulenfiepen untermalt – 56 Ampere auf der Leitung machen unter steigender Last das Wegbleiben solcher Momente aber beinahe unmöglich. Nahe der 70 °C Marke stabilisieren sich dann die Temperaturwerte, obgleich Spiele teils eine höhere Last auf der Grafikkarte verursachen. Damit bleibt der Bolide vergleichsweise kühl, was zum einen der Lebensdauer und zum anderen möglichen Rekordtaktversuchen Tür und Tor öffnet. Benchmarks Die Benchmarks bestätigen der Nvidia GTX 570 OC ihre hohe Leistung ohne Kompromisse. Positiv fallen zusätzlich die hohe Bildqualität und auch die teils bessere Treiberunterstützung auf, auch wenn der Nvidia Treiber gerade in Sachen Overclocking schnell zur Spaßbremse wird. Ein unabstreitbares Plus ist in jedem Fall die PhysX beziehungsweise CUDA Schnittstelle, die Physikoperationen auf die Grafikkarte auslagert oder die Karte beim Konvertieren von Videos zum Supercomputer werden lässt. An dieser Stelle möchten wir daher noch einmal auf den Videoconverter Badaboom hinweisen, der die Kraft der unzähligen Shader nutzt, um Videos in kleinere Formate für iPod, Android, BlackBerry und Co. umzuwandeln. Doch zurück zu den Benchmarks. Die hohe Tesselationsleistung erkauft sich Nvidia mit teils niedrigeren maximal FPS und auch die durchweg sehr hohe Bildqualität ist sicher nicht gerade ein geschwindigkeitssteigerndes Feature. Trotzdem, oder gerade deshalb, braucht sich die Karte jedoch nicht vor ihrem Konkurrenten, einer Radeon HD 6970, zu verstecken und zeigt dieser mehr als einmal die Rücklichter.  

  So zeigen die synthetischen Benchmarks keine bösen Überraschungen, wohl aber das Potential, das in Nvidias Architektur steckt. So liegen die GTX 570 und ihr Konkurrent in allen 3DMarks fast gleich auf, während Unigine Heaven 2.0 deutliche Unterschiede zu Tage födert. So zieht die Radeon Karte auf Standardeinstellungen der grünen Gegnerin deutlich davon, muss sich aber dafür sichtlich geschlagen geben, sobald der Tesslationsfaktor von "normal" auf "extreme" erhöht wird - die Leistung der Radeon Karte fällt auf ein Drittel der Leistung ab, während die GeForce noch etwas mehr als die Hälfte der bisherigen FPS auf die Messskala bringt. Fazit


Die Gigabyte GTX 570 OC ist eine gelungene Grafikkarte, bei der Leistung und Lautstärke in einem sehr positiven Verhältnis zueinander stehen. So vermag die Karte trotz ihrer ab Werk nicht ganz unmerklich erhöhten Arbeitsgeschwindigkeit nie störend laut zu werden und dies trotz der gemäßigten Temperaturen. Doch wo Licht ist, ist auch Schatten: Zwar merkt der Nutzer auf Grund der effizienten Kühlung nur wenig von dem hohen Strombedarf der GTX 570, aber in kleinen Gehäusen oder Systemen mit schlechtem Air Flow könnte die Abwärme zu einem massiven Problem werden. Daher ist ein großes Gehäuse ebenso Pflicht, wie ein durchdachtes Kühlkonzept, denn die Karte bläst die erwärmte Luft ausschließlich in das Innere des Rechners. Sollten diese Bedienungen aber gegeben sein, so ist die Gigabyte GTX 570 OC eine Empfehlung wert, gerade was Zockersysteme angeht, die während der Spielepausen nicht mit dem heimischen Staubsauger verwechselt werden wollen – denn Idlen kann die große Karte gut. Einziges Hindernis für potentielle Käufer könnte der Preis von derzeitig 285,72 Euro (idealo.de / Stand 23.5.2011) sein, der 35€ über dem Listenpreis einer gewöhnlichen GTX 570 liegt. Aber der Aufpreis lohnt sich. Alles in allem also eine schöne, starke, und vergleichsweise leise Karte, deren Kühlkonzept vollkommen aufgegangen ist.

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