ARTIKEL/TESTS / Pascal: KFA2 GeForce GTX 1070 EXOC

Der GP104-Grafikchip ist das Hochleistungs-Modell der aktuellen Generation und soll die GM200-GPU ablösen – schneller ist nur noch die überholte TITAN X. Die beiden Vertreter GeForce GTX 1080 und GTX 1070 werden mit diesem Chip bestückt und sind die ersten Modelle der GTX-10-Serie. Während die erste Maxwell-Generation noch mit einem Graphics Processing Cluster (GPC) an den Start ging, kommen bei der GTX 1080 mit GP104 vier dieser GPCs zum Einsatz. Diese beinhalten jeweils wieder fünf Streaming Multiprocessors (SMs) anstatt der vier bei Maxwell (GM200 und GM204). Der Aufbau der einzelnen SM wurde beibehalten und besteht weiterhin aus 128 Shadereinheiten und acht Texture Mapping Units. Insgesamt kommt man so auf 2.560 Shader- und 160 Textureinheiten. Jedem GPC stellt man zudem 16 ROPs zur Seite, was in Summe somit 64 ROPs ergibt. Acht Speicherkanäle sorgen für einen insgesamt 265 Bit breiten Speicherbus. Bei der sogenannten Pascal-Architektur hat sich zu den bisherigen Maxwell-Generationen vor allem der Fertigungsprozess zu einem 16-nm-FinFET-Prozess von Partner TSMC gewandelt, wodurch die Taktraten stark erhöht werden konnten. Insgesamt sind etwa 7,2 Milliarden Transistoren vorhanden. Mehr zu den technischen Details in der Tabelle am Seitenende.

Pascal-basiert: Die KFA2 GeForce GTX 1070 EXOC Grafikkarte.

Bei der GeForce GTX 1080 ist mit 2.560 die volle Anzahl der Shader-Einheiten für den GP104 verfügbar. Kombiniert mit einem Basistakt von 1.607 MHz kommt die GTX 1080 somit auf eine (SP-)Rechenleistung von satten 8.228 GFLOPS. Bei maximaler Taktfrequenz von 1.785 MHz erreicht die GP104-GPU sogar 9.139 GFLOPS. Bei der abgespeckten GeForce GTX 1070 stehen 1.920 Ausführungseinheiten (und ergo 120 TMUs) zur Verfügung, die mit einem Basistakt von 1.506 MHz betrieben werden – der Boosttakt liegt auch hier bei 1.785 MHz. Bei der GTX 980 beträgt der Basistakt noch 1.126 MHz, im Boost 1.216 MHz – Maxwell-GPUs takten vergleichsweise deutlich niedriger. Über das 256 Bit breite Interface der GTX 1080 werden standardmäßig 8 GB GDDR5X-Speicher von Micron betrieben. Die Frequenz beträgt dabei 5.000 MHz, was zu einem Speicherdurchsatz von 320.000 MB/s führt. Die GTX 1070 muss hingegen mit herkömmlichem GDDR5-Speicher auskommen und erreicht deshalb nur effektiv 4.000 MHz bzw. einen Durchsatz von 256.000 MB/s.

Die KFA2 GeForce GTX 1070 EXOC von der Seite.

Seitens der Taktraten packt KFA2 bei seiner EXOC-Variante der GTX 1070 noch ein paar MHz drauf. So beträgt der Basistakt 1.594 MHz (+5,8%) und liegt damit satte 88 MHz über der Founders Edition, dem Referenzdesign von Nvidia. Unverändert sind hingegen die Obergrenze des Boosttakt sowie die Betriebsfrequenz des GDDR5-Speichers. Gerade (ab Werk) übertaktete Grafikkarten sollten natürlich gut gekühlt werden. Daher verbaut KFA2 auf dieser Karte nicht den Referenzkühler Nvidias, sondern eine leistungsfähigere und zugleich angenehm leise Dual-Fan-Kühlung, die auf zwei axialen 100-mm-Lüftern mit roter Beleuchtung basiert – ein leuchtendes GeForce-GTX-Logo ergänzt die gelungene Optik. Kombiniert mit vier Heatpipes und einer massiven Backplate soll für bestmögliche Kühlung aller Komponenten gesorgt werden. Mehr dazu ab Seite 15. Für die Stromversorgung (150 Watt) ist eine Kombination aus 6- und 8-Pin-PCIe-Anschlüssen vorgesehen.

Zahlreiche Anschlussmöglichkeiten sind am Slot-Bracket verfügbar.

Auch seitens der Features ist Pascal wieder gut ausgestattet. Wichtigstes für Spieler ist wohl dabei die vorhandene Unterstützung von DirectX 12 im Feature Level 12_1. D.h. das Feature-Level wird vollumfänglich unterstützt. Pascal soll nun Asynchronous Compute besser beherrschen als der Vorgänger. Mit Hilfe von Simultaneous Multi-Projection werden Inhalte für VR, 3D und Curved schneller bzw. verbessert dargestellt. Durch Fast Sync soll bei besonders hohen Bildwiederholraten auch bei geringer Latenz das Tearing vermieden werden. Über die neue Turbo-Funktion GPU Boost 3 freuen sich sicherlich einige Übertakter, da sich nun Spannungen und Taktraten noch besser aufeinander abstimmen lassen. Durch DisplayPort 1.4 ist Pascal theoretisch auch für HDR und Auflösungen jenseits von UHD gewappnet.

Für die Ausgabe auf Multi-Monitor-Systemen stehen gleich mehrere Schnittstellen bereit. Dazu gehören ein Dual-Link-DVI-I sowie HDMI (2.0b) und drei DisplayPort (1.4), welche für 4K-Auflösungen und höher geeignet sind. Gleichzeitig sind vier Bildschirme bedienbar. Der Aufbau eines 2-Way-SLI (HB-Bridge) ist möglich. Folgend die technischen Eckdaten im Überblick und im Vergleich mit der Vorgängergeneration.

Hersteller	Nvidia
Produktbezeichnung	GeForce GTX 1080	GeForce GTX 1070	GeForce GTX 980 Ti
Logo
Grafikchip	GP104		GM200
Fertigung	16 nm FinFET		28 nm HP
Transistoren	ca. 7,2 Mrd.		ca. 8 Mrd.
Shader-Einheiten	2.560 (1D)	1.920 (1D)	2.816 (1D)
Basistakt	1.607 MHz	1.506 MHz	1.002 MHz
Maximaltakt	1.785 MHz	1.785 MHz	1.075 MHz
SP-Rechenleistung	8.228 GFLOPS (Basis) 9.139 GFLOPS (Boost)	5.783 GFLOPS (Basis) 6.854 GFLOPS (Boost)	5.643 GFLOPS (Basis) 6.054 GFLOPS (Boost)
ROPs	64		96
TMUs	160	120	192
Pixelfüllrate	102.848 MPixel/s (Basis) 114.240 MPixel/s (Boost)	96.384 MPixel/s (Basis) 114.240 MPixel/s (Boost)	96.192 MPixel/s (Basis) 103.200 MPixel/s (Boost)
Texelfüllrate	257.120 MTexel/s (Basis) 285.600 MTexel/s (Boost)	180.720 MTexel/s (Basis) 214.200 MTexel/s (Boost)	192.384 MTexel/s (Basis) 206.400 MTexel/s (Boost)
Speichertakt	5.000 MHz	4.000 MHz	3.506 MHz
Speicherinterface	256 Bit		384 Bit
Speicherbandbreite	320.000 MB/s	256.000 MB/s	336.576 MB/s
Speichermenge	8 GB GDDR5X	8 GB GDDR5	6 GB GDDR5
DirectX (Feature-Level)	12_1
Multi-GPU	2-Way SLI		4-Way SLI
Stromsparmechanismus	√
Leistungsaufnahme typ.	–
Leistungsaufnahme max.	180 Watt	150 Watt	250 Watt

Die massive Backplate auf der Rückseite macht auch optisch einiges her.

Autor: Patrick von Brunn, Stefan Boller