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Mit der GeForce GTX Titan startete NVIDIA den Verkauf des Vollausbaus der "Kepler"-Architektur in Form des GK110. Selbst hier ließ man sich noch einige Reserven, die erst mit der GeForce GTX 780 Ti ausgeschöpft sein sollten. Doch der im Vergleich zur GeForce GTX Titan nur halbe Speicherausbau und der fehlende Support für die volle Double-Precision-Performance stellte die High-End-Nutzer nicht zufrieden und letztendlich entschied man sich bei NVIDIA doch noch dazu den GK110 im Vollausbau mit 2.880 Shadereinheiten und 6 GB Grafikspeicher zu kombinieren. Die GeForce GTX Titan Black Edition war geboren, warf aber auch einige Fragen auf. Für wen die Karte das Richtige ist, versuchen wir im nun folgenden Artikel zu klären.
Die Entwicklungsschritte von der GeForce GTX Titan zur GeForce GTX 780 Ti zur GeForce GTX Titan Black Edition sind exemplarisch für die Weiterentwicklung aktueller Fertigungstechnologien und in diesem Fall eine gute Möglichkeit, dies zu erklären. 7,1 Milliarden Transistoren auf einer Chipfläche von 533 mm2 sind kein einfaches Unterfangen und auch für erfahrene Fertiger wie TSMC eine Herausforderung. Ende 2012 brauchte NVIDIA die ersten GK110-GPUs auf Tesla-Karten unter und versorgte damit einige Supercomputer-Projekte. Von einem möglichen Vollausbau war man zu diesem Zeitpunkt noch weit entfernt und konnte nur 14 der möglichen 15 SMX-Cluster mit 2.688 Shadereinheiten verwenden. Die Ausbeute (Yield Rate) war einfach zu gering, für den Massenmarkt also ungeeignet. Im Februar 2013 brachte man dann die GeForce GTX Titan auf den Markt, eine Desktop-Karte, die Spieler und semiprofessionelle Nutzer gleichermaßen ansprechen sollte. Mit einem Preis von 999 Euro (UVP) stand sie aber in keinem Verhältnis zu dem, was üblicherweise am Grafikkartenmarkt verlangt wird. Auch damals waren 2.688 Shadereinheiten das Maximum des sinnvoll Möglichen.
Im Mai 2013 erschien dann die GeForce GTX 780, eine noch einmal in der Anzahl der Shadereinheiten reduzierte Version des GK110, die durch geringere Kosten aber endlich auch dem Spielermarkt nähergebracht werden konnte. Einige Monate später, genauer gesagt im November 2013 hatte man den Fertigungsprozess dann insoweit im Griff, dass man endlich auch den Vollausbau der GK110-GPU mit 15 SMX-Clustern und 2.880 Shadereinheiten in Angriff nehmen konnte, ohne dabei fast 1.000 Euro für die Grafikkarte zu verlangen. Die GeForce GTX 780 Ti kam auf den Markt und sorgte mit höheren Taktraten neben der größeren Architektur auch gleich für einen weiteren Performance-Schub. Vermutlich auch aus strategischen Gründen entschied man sich aber gegen die Verwendung von 6 GB Grafikspeicher, wie man es bei der GeForce GTX Titan getan hat. Dazu muss man aber auch sagen, dass alle consumer-orientierte Karten dieser Generation von NVIDIA mit 3 GB ausgestattet waren und die GeForce GTX 780 Ti damit nur eine logische Folge fortsetzte.
Ziemlich genau ein Jahr nach der GeForce GTX Titan präsentierte NVIDIA nun die GeForce GTX Titan Black. Nachdem bereits die professionellen Quadro- und Tesla-Produktreihen mit Karten ausgestattet waren, welche den GK100 mit 2.880 Shadereinheiten verwendeten, wollte man vermutlich auch dem semiprofessionellen Feld nun eine Karte bieten, welche dieses Merkmal aufweist. Gepaart mit den 6 GB Grafikspeicher ist die GeForce GTX Titan Black Edition der Nachfolger der ersten Titan und soll diese ersetzen. Im Vergleich zur GeForce GTX 780 Ti geht man sogar mit einem etwas höheren Takt heran, sodass die GeForce GTX Titan Black Edition die derzeit schnellste Single-GPU-Karte aus dem Hause NVIDIA ist.
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Unser Dank geht an dieser Stelle an Zotac, die als einziger Hersteller ein Sample der GeForce GTX Titan Black Edition zur Verfügung stellen wollten. NVIDIA wollte aufgrund der geringen Stückzahlen keine anbieten und auch die großen Partner zeigten sich eher zurückhaltend. Etwas anders wird dies bei der GeForce GTX Titan Z sein, die als Dual-GPU-Modell mit zwei GK110-GPUs ein wahres Rechenmonster darstellt, denn hier hat man uns bereits ein Sample in Aussicht gestellt. Kommen wir nun aber zu den technischen Daten der Zotac GeForce GTX Titan Black Edition:
| Modell | NVIDIA GeForce GTX 780 Ti | NVIDIA GeForce GTX Titan | NVIDIA GeForce GTX Titan Black Edition |
| Straßenpreis | ab 570 Euro | ab 855 Euro | ab 860 Euro |
| Homepage | www.nvidia.de | www.nvidia.de | www.nvidia.de |
| Technische Daten | |||
|---|---|---|---|
| GPU | GK110 (GK110-425-B1) | GK110 (GK110-400-A1) | GK110 (GK110-425-B1) |
| Fertigung | 28 nm | 28 nm | 28 nm |
| Transistoren | 7,1 Milliarden | 7,1 Milliarden | 7,1 Milliarden |
| GPU-Takt (Base Clock) | 876 MHz | 837 MHz | 889 MHz |
| GPU-Takt (Boost Clock) | 928 MHz | 876 MHz | 980 MHz |
| Speichertakt | 1.750 MHz | 1.502 MHz | 1.750 MHz |
| Speichertyp | GDDR5 | GDDR5 | GDDR5 |
| Speichergröße | 3.072 MB | 6.144 MB | 6.144 MB |
| Speicherinterface | 384 Bit | 384 Bit | 384 Bit |
| Speicherbandbreite | 336 GB/Sek. | 288,4 GB/Sek. | 336 GB/Sek. |
| DirectX-Version | 11.1 | 11.1 | 11.1 |
| Shadereinheiten | 2.880 | 2.688 | 2.880 |
| Texture Units | 240 | 224 | 240 |
| ROPs | 48 | 48 | 48 |
| TDP | 250 Watt | 250 Watt | 250 Watt |
Die Schritte von der GeForce GTX Titan zur GeForce GTX Titan Black Edition sind am deutlichsten anhand der gestiegenen Anzahl der Shadereinheiten von 2.688 auf 2.880 sowie dem höheren Speichertakt zu erkennen. Dies hat zur Folge, dass man sich architektonisch auf Niveau der GeForce GTX 780 Ti bewegt, aber über den doppelten Speicherausbau und einen etwas höheren Takt verfügt. Die Verbesserungen in der Fertigung sind auch hier sehr schön in den Entwicklungsschritten des GPU-Taktes von der GeForce GTX Titan, zur GeForce GTX 780 Ti bis hin zur GeForce GTX Titan Black Edition zu erkennen. Von zunächst 837 MHz ging es auf 876 und nun auf 889 MHz herauf. Damit einher geht natürlich auch eine Steigerung des Boost-Taktes von 867 auf 928 und nun 980 MHz.
Alle weiteren architektonischen Eckdaten sind mit der GeForce GTX 780 Ti identisch. So sehen wir 240 Textureinheiten und 48 Renderbackends. Auch die TDP gibt NVIDIA weiterhin mit 250 Watt an. Der Performance-Vorsprung der GeForce GTX Titan Black Edition gegenüber der GeForce GTX 780 Ti dürfte aufgrund des nur leicht gestiegenen Taktes nicht sonderlich groß sein. Wer bereits eine GeForce GTX Titan besitzt, wird ebenfalls wenig Gründe finden auf die Black Edition zu wechseln.
Ein Blick in den Screenshot von GPU-Z bestätigt die bisher gewonnen Erkenntnisse noch einmal.
Um eine höhere Double-Precision-Performance zu erreichen, hat NVIDIA in der GK110-GPU pro SMX-Cluster 64 Floating-Point-Kerne eingebaut. Per Default laufen die Double-Precision-CUDA-Kerne allerdings nur mit 1/8 des Taktes. Im NVIDIA Control Panel ist in den 3D-Settings ein Menüpunkt namens "Doppelte Genauigkeit" zu finden. Wird dieser aktiviert, laufen die Double-Precision-CUDA-Kerne mit einem höheren Takt, allerdings nicht dem vollen 3D-Takt. Dies ist also nur für Nutzer interessant, die für wissenschaftliche Anwendungen die volle Double-Precision-Performance benötigen. Spieler werden diese Option nicht nutzen wollen, da die Rendering-Performance durch den niedrigeren Takt reduziert wird.
Zum Abschluss der Theorie wollen wir bereits einen Blick auf den Zusammenhang mit Takt und Temperatur bei der Zotac GeForce GTX Titan Black Edition werfen.
| Gegenüberstellung von Temperatur und Takt | ||
|---|---|---|
| Spiel | Temperatur | Takt |
| The Elder Scrolls V Sykrim | 82 °C | 954 MHz |
| Company of Hereos | 83 °C | 941 MHz |
| Grid 2 | 83 °C | 941 MHz |
| Metro: Last Light | 83 °C | 941 MHz |
| Crysis 3 | 83 °C | 928 MHz |
| Battlefield 4 | 83 °C | 928 MHz |
| Assassin's Creed IV: Black Flag | 82 °C | 941 MHz |
| Bioshock: Infinite | 82 °C | 928 MHz |
| Tomb Raider | 82 °C | 954 MHz |
Theoretisch könnte die Zotac GeForce GTX Titan Black Edition einen Boost-Takt von 1.058 MHz erreichen. Aufgrund des Boost-Mechanismuses, der sowohl den maximalen Verbrauch wie auch die GPU-Temperatur mit einbezieht, ergeben sich die bereits erwähnten Zusammenhänge zwischen Takt und Temperatur. Die Zotac GeForce GTX Titan Black Edition zeigt sich hier deutlich anfälliger, als dies beispielsweise bei der GeForce GTX 780 Ti der Fall ist. Der reelle GPU-Takt bewegte sich je nach Anwendung zwischen 928 und 954 MHz und damit weit entfernt vom theoretischen Maximum.