Nvidia GeForce 9800 GX2 im Test: Ein Drittel schneller als die Radeon HD 3870 X2

Technik im Detail

Nvidia vertraut bei der GeForce 9800 GX2 auf zwei voll ausgebaute G92-GPUs. Diese werden im modernen 65-nm-Prozess bei TSMC hergestellt und bestehen aus satten 754 Millionen Transistoren – jeweils. Die Direct3D-10-Grafikkarte verfügt somit über zwei Mal 128 (mehr oder weniger) voneinander unabhängige skalare Shadereinheiten, die pro Takt ein MADD (Multiply-ADD) sowie ein MUL (Multiplikation) ausführen können. Während MADD durchgängig für das so genannte „General Shading“ (sprich für sämtliche anstehende Shaderoperationen) benutzt werden kann, sieht dies bei MUL anders aus. MUL ist zusätzlich als Special Function Unit (SFU), Perspektivenkorrektur oder als Attributinterpolator tätig und kann nur selten für General Shading verwendet werden. Dementsprechend fällt die reale Shaderleistung (oft gemessen in GFLOPS) niedriger aus, als man es anhand der nackten Zahlen (wenn man das MUL mit einbezieht) vermuten könnte.

Die Shadereinheiten haben auf der GeForce 9800 GX2 eine eigene Taktdomäne, die auf der Dual-GPU-Grafikkarte mit 1512 MHz arbeitet. Darüber hinaus sind auf der GeForce 9800 GX2 zwei Mal 64 vollwertige Textureinheiten verbaut, die pro Takt 64 Texel adressieren und filtern können. Zwei Mal 16 ROPs sorgen unter anderem für die Kantenglättung und die Tiefentests, damit nicht sichtbare Pixel vor dem eigentlichen Rendering verworfen werden können und somit keine unnötige Arbeit verrichtet werden muss. Die so genannte TMU-Domäne arbeitet auf der GeForce 9800 GX2 mit einer Frequenz von 600 MHz.

Die beiden G92-GPUs sind jeweils mit einem 256 Bit breiten Speicherinterface an den VRAM angebunden. Dieser ist auf dem Referenzdesign insgesamt 1024 MB groß, jeder Chip hat also seinen eigenen 512 MB großen Speicher. Die Taktfrequenz liegt bei 1000 MHz. Jede GPU sitzt mit ihren dazugehörigen Komponenten auf der Nvidia GeForce 9800 GX2 auf einem eigenen PCB. Es gibt also zwei Platinen, die mit dem hauseigenen nForce-200-Chip verbunden sind. Somit ist die GeForce 9800 GX2 im Gegensatz zur ATi Radeon HD 3870 X2 kompatibel zum neuen PCIe-2.0-Standard. Der nForce 200 ist mit je 16 PCIe-Lanes an die GPUs angebunden und kann mit weiteren 16 Lanes mit der Außenwelt kommunizieren. Zu Problemen mit der Bandbreite sollte es auf der Multi-GPU-Karte also nicht kommen.

Die GeForce 9800 GX2 benutzt die SLI-Technologie, damit die beiden Grafikchips Daten untereinander austauschen können. Dabei kommt mittlerweile beinahe ausschließlich AFR (Alternate Frame Rendering) zum Einsatz, sprich jede GPU rendert ein eigenes Frame. Dies stellt die derzeit optimale Methode zur Performanceverbesserung dar, da AFR auch die Geometrie beschleunigen kann. Auch Quad-SLI wird AFR nutzen, was sich dann 4-Way-AFR nennt, da jede GPU an einem eigenen Bild arbeitet. 4-Way-AFR funktioniert laut Nvidia auch in Direct3D-9-Anwendungen, obwohl die Direct3D-9-Spezifikation dies theoretisch verhindert, da sie nur erlaubt, für drei Bilder im Voraus Befehle anzunehmen. Aber anscheinend konnte man dieses Hindernis mit einigen Tricks umgehen. Wir versuchen schon in Kürze diesbezüglich etwas Licht ins Dunkel zu bringen.

Neben den Vorteilen von AFR übernimmt man somit aber logischerweise auch dessen Schwachstellen. So muss jede GPU in ihrem eigenen VRAM auf dieselben Daten zurückgreifen können, weswegen beide 512-MB-Speicher mit einheitlichen Bits gefüllt werden. Darum können effektiv nur 512 MB genutzt werden. Zudem kann man logischerweise auch nicht alle Ausführungseinheiten in den Chips doppelt zählen, da einige Berechnungen ebenfalls doppelt anfallen und natürlich auch Latenzen eine Rolle spielen. Nicht zu vergessen ist das Problem der „Mikroruckler“, das in niedrigen FPS-Bereichen den Spielspaß massiv mindern kann. Nach eigenen Aussagen arbeitet Nvidia hier derzeit an einem Treiber, der mit Hilfe eines Schedulers die Frames verzögern und somit das Problem lösen oder zumindest mindern können wird.

Als erste Grafikkarte unterstützt die GeForce 9800 GX2 „Hybrid-Power“. Falls also ein dazu fähiges Nvidia-Mainboard mit einer integrierten Grafikeinheit (derzeit sind dies nur der nForce 780a sowie Mainboards mit dem GeForce-8200-Chip; in einigen Monaten sollen Intel-Platinen folgen) vorhanden ist, kann man die GeForce 9800 GX2 unter Windows automatisch komplett deaktivieren lassen und überlässt die Darstellung des Desktops dem integrierten Grafikchip. Dadurch kann man immens an Strom sparen und reduziert die Lautstärke des Rechners, da sich der Lüfter auf der GeForce 9800 GX2 abschaltet. Ein intelligenter Stromsparmechanismus wie auf den Radeon-HD-3000-Karten, der auch einsetzt, wenn man kein passendes Motherboard besitzt, fehlt aber immer noch.

Die PureVideo-HD-Technologie ist bei der GeForce 9800 GX2 auf dem Stand der GeForce 9600 GT und bietet somit eine bessere Videoqualität als auf den GeForce-8800-Karten (wobei die GeForce-8800-Produkte (basierend auf der G92-GPU) mit einem in Kürze erscheinenden Treiber „nachgerüstet“ werden sollen). Die maximale Stromaufnahme der Dual-GPU-Karte liegt bei 197 Watt. Dementsprechend reicht ein einzelner 6-Pin-Stromanschluss auf dem 3D-Beschleuniger nicht mehr aus, weswegen Nvidia zusätzlich einen weiteren 8-Pin-Stromstecker verbaut. Beide Stecker müssen voll bestückt sein, damit die GeForce 9800 GX2 ihre Arbeit verrichten kann.