NVIDIA präsentiert die GeForce GTX 1080 Ti mit 3.584 Shadern und 11 GB GDDR5X für 819 Euro

Die Gerüchte haben es bereits vorausgesagt, soeben hat NVIDIA sie bestätigt. Um die Wartezeit bis zu nächsten GPU-Generation zu überbrücken, bringt NVIDIA die GeForce GTX 1080 Ti an den Start. Sie soll das neue Flaggschiff der GeForce-Serie von NVIDIA werden und wurden von NVIDIA-Chef Jen-Hsun Huang persönlich auf der Bühne präsentiert. Die Titan X wurde von NVIDIA zwar auch als Gamer-Karte vorgesehen, den Fokus legte NVIDIA hier aber nach eigenen Angaben darauf, Entwicklern eine schnelle Workstation-Karte bieten zu können.

Die GeForce GTX 1080 Ti basiert auf der GP102-GPU, genau wie die Titan X. Gefertigt wird dieser in 16 nm bei TSMC und der Chip besteht aus 12 Milliarden Transistoren. In 6 Graphics Processing Cluster (GPG) sind 28 Streaming Multiprozessoren (SM) zu jeweils 128 Shadereinheiten organisiert. Somit kommt die Karte auf 3.584 Shadereinheiten. Aus diesen Angaben ergeben sich auch die 224 Textureinheiten – ebenfalls identisch zur NVIDIA Titan X. Über den Takt der Karte wollte sich NVIDIA zum aktuellen Zeitpunkt noch nicht äußern und sprach nur von 1.600 MHz Boost-Takt und der Möglichkeit die GPU auf 2.000 MHz zu übertakten.

Große Änderungen gibt es beim Speicher. Zwar setzt NVIDIA wieder auf GDDR5X und nicht auf HBM der 2. Generation, im Vergleich zum GDDR5X-Speicher der GeForce GTX 1080 und Titan X hat NVIDIA zusammen mit Micron aber die Bandbreite deutlich steigern können. Dies gelingt durch verschiedene Optimierungen in der Signalübertragung.

NVIDIA zeigte dazu zwei Bilder, welche die Signalintegrität aufzeigen. Das Auge in der Mitte sollte möglichst klar und deutlich sein. Ist es das nicht, kommt es zu fehlerhaften Übertragungen. Zu den Optimierungen gehört unter anderem, dass man Signale verwendet, die sich überlagern und derart ausgleichen, das ein klareres Signal dabei heraus kommt. Damit ist es NVIDIA und Micron möglich, den Takt des Speichers von 1.250 auf 1.375 MHz zu erhöhen. Das Speicherinterface der GeForce GTX 1080 Ti ist allerdings nur 352 Bit breit und damit schmaler als bei der Titan X, die noch auf 384 Bit zurückgreifen konnte. Bei dem genannten Speichertakt ergibt sich daraus eine Speicherbandbreite von 484 GB/s, was etwas mehr ist, als bei der Titan X mit 480 GB/s. Da die Render Backends an das Speicherinterface gekoppelt, reduziert sich auf deren Anzahl von 96 auf 88.

Weitere technischen Daten gibt NVIDIA zum aktuellen Zeitpunkt nicht bekannt. Wir tragen die Informationen aber nach, sobald wir diese von NVIDIA bekommen. Auf ein paar weitere Neuerungen im Zusammenhang mit der GeForce GTX 1080 Ti wollen wir aber noch eingehen und dazu gehört ein neues Verfahren, um Bandbreite vom und zum Speicher einzusparen.

Auf der Veranstaltung präsentierte NVIDIA eine Demo, in der eine GeForce GTX 1080 Ti das Rendering übernahm und dabei mit einem GPU-Takt mit 2.038 MHz lief. Die dazugehörige GPU-Temperatur soll sich auf 66 °C belaufen haben. Die Karte war in diesem Fall natürlich übertaktet. Der Standard-Boost beläuft sich auf 1.582 MHz und NVIDIA sprach in diesem Zusammenhang von einer GPU-Temperatur von 60 °C.

[h3]Tiled Caching[/h3]

Bereits in den vorangegangen Generationen legte NVIDIA großen Wert auf eine möglichst gute Speicherkomprimierung, denn die Speicherbandbreite ist ein entscheidender Faktor für die Leistung einer GPU. Da neue Speichertechnologien langwierig und teuer sind, versuchen AMD und NVIDIA über eine möglichst gute Komprimierung hier etwas Potenzial einzusparen.

Um den Flaschenhals aufzuzeigen, machte NVIDIA ein Beispiel, welches die beiden Extreme aufzeigt. Da wäre das Immediate Rendering, in dem ein Frame in einem Durchlauf bearbeitet wird. Die Geometrie-Daten werden vom DRAM in den L2-Cache und letztendlich in die GPU übertragen. Nach den Berechnungen werden die Pixel wieder aus der GPU in den L2-Cache und nach der Komprimierung in den DRAM übertragen. Die Bandbreite zwischen L2-Cache und DRAM wird zu einem limitierenden Faktor.

Der zweite Ansatz ist das Tiled Rendering, bei dem eine Szene in Tiles, also Kacheln aufgeteilt wird. Für jede Kachel müssen am Anfang die Geometrie-Daten übertragen werden, was der große Nachteil dieser Rendering-Technologie ist. Die Ausgabe der Pixel hingegen verbraucht weniger Bandbreite, da ein schneller Tile-Buffer verwendet wird. Dazu wird der L2-Cache genutzt, der einen Bereich zugewiesen bekommt, in dem ausschließlich diese Tile-Daten abgelegt werden. Die Ausgabe erfolgt aus jenem Tile-Buffer.

Das Tiled Caching soll nun das beste aus beiden Welten sein. Dazu verwendet NVIDIA eine Technik, die bereits seit der Maxwell-Generation in den GPUs eingebaut ist. Bereits im August des vergangenen Jahres tauchten erste Informationen dazu auf. Auch AMD verwendet mit der Vega-Architektur einen solchen Ansatz, bisher aber wollte dies NVIDIA nicht offiziell bestätigen. Ein sogenannter Binner mit Queue sitzt zwischen Geometry und Rasterizer. In diesen Binner werden die Geometrie-Daten geladen und dort in Tiles berechnet, wenn die Queue voll ist. Die Geometrie-Daten verbleiben dabei im L2-Cache und müssen nicht ständig aus dem DRAM in den L2-Cache übertragen werden, wie das bei der Behandlung einzelner Tiles der Fall ist. Die in Tiles gerenderten Pixel verbleiben ebenfalls im L2-Cache und werden erst zur Ausgabe in den DRAM übertragen. Damit wird der Flaschenhals bei der Übertragung zu vieler Daten zwischen dem L2-Cache und dem DRAM umgangen. Das Tiled Caching kann aber nicht in jedem Fall angewendet werden und so muss NVIDIA auch auf das Immediate Rendering zurückfallen.

Mit solchen Technologien kann NVIDIA den Schritt zu schnellerem Speicher wie eben HBM2 noch etwas hinauszögern, ohne zu große Einbußen bei der Leistung zu haben. GDDR5X @ 11 GBit/s wie er nun bei der GeForce GTX 1080 Ti zum Einsatz kommt liegt hinsichtlich der Bandbreite auf Niveau von HBM. HBM2 ist mit 720 - 1.000 GB/s zwar noch einmal deutlich schneller, in der Fertigung zusammen mit dem Interposer auch deutlich teurer. Durch die Speicherkomprimierung und das Tiled Caching will NVIDIA eine virtuelle Speicherbandbreite von 1.200 GB/s erreichen, von denen 484 GB/s in Hardware in Form des schnellen Speichers umgesetzt sind und der Rest über die genannten Technologien erreicht wird. Für die Komprimierung und das Tiled Caching wird NVIDIA sicherlich die bestmöglichen Szenarien gewählt haben. Ohnehin handelt es sich bei der Darstellung nur um einen theoretischen Vergleich.

Die 11 GB an GDDR5X der GeForce GTX 1080 Ti reichen laut NVIDIA in nächster Zeit auch noch aus, denn Spiele wie Watch Dogs 2 oder Deus Ex: Mankind Devided belegen selbst in 5K nur etwa 11 bzw. 9 GB im Grafikspeicher.

[h3]Bessere Kühlung und Spannungsversorgung[/h3]

NVIDIA will die Kühlung und die Spannungsversorgung der GeForce GTX 1080 Ti noch einmal im Vergleich zu den Vorgängern verbessert haben. Durch das Weglassen des DVI-Ausganges gewinnt NVIDIA etwas Platz an der Slotblende. Nun noch vorhanden sind 1x HDMI 2.0b und 3x DisplayPort 1.3/1.4. Die Kühlfläche des Kühlers soll sich verdoppelt haben. Ebenfalls verbaut ist eine Vapor-Chamber.

Auf Seiten der Spannungsversorgung spricht NVIDIA von sieben, doppelt bestückten Phasen, also 14 Dual-FETs, die bis zu 250 A liefern können. Durch die neue Bestückung mit Dual-FETs steigert NVIDIA auch die Effizienz der Karte. Jede GPU hat dabei einen Sweet Spot, bei der die Ansteuerung besonders effektiv ist. NVIDIA vergleicht die GeForce GTX 1080 Ti gegen die GeForce GTX 1080 und GeForce GTX 980 und will hier noch einmal deutliche Verbesserungen erreicht haben.

Auch beim Kühler sollen die Maßnahmen dazu beigetragen haben, dass die Karte leiser ist und gleichzeitig niedrigere Temperaturen vorweisen kann. NVIDIA spricht von 5 °C niedrigeren Temperaturen und 2,5 db(A) geringerer Lautstärke. In unseren Tests wird die Karte aber noch beweisen müssen, ob sie in der Lage ist, dieses Versprechen zu halten. NVIDIA nannte nur Zahlen, bei denen beide Kühler getestet und diese mit 220 W an Wärmeleistung belastet wurden.

Die Frage nach der Sinnhaftigkeit einer GeForce GTX 1080 Ti beantwortet NVIDIA mit einem Vergleich früherer Ti-Versionen. So soll die GeForce GTX 780 Ti gegenüber der Non-Ti ein Plus von 18 % an Leistung vorzuweisen haben. Die GeForce GTX 980 Ti erbrachte ein Plus von 25 % gegenüber der GeForce GTX 980 und die GeForce GTX 1080 Ti soll nun im Schnitt 35 % schneller sein, als die GeForce GTX 1080. Auch hierzu werden wir sicherlich in Kürze eigene Werte nachliefern können. Die zusätzliche Strom- und Spannungsversorgung erfolgt bei der GeForce GTX 1080 Ti über jeweils einen 8-Pin- und einen 6-Pin-Anschluss.

Ansonsten gibt es bei der Kühlung rein äußerlich wenig Unterschiede zu den Vorgänger-Generationen. NVIDIA verwendet auf der Rückseite eine Backplate, die teilweise entfernt werden kann, um der zweiten Karte in einem SLI-System etwas mehr Luft zu geben.

[h3]Preise und Verfügbarkeit[/h3]

Von der GeForce GTX 1080 Ti wird es eine Founders Edition und Partnerkarten geben. Die Founders Edition erscheint etwas früher und ist ab dem 9. März für 819 Euro zu haben. Die Partner sollen wie gesagt etwas später folgen.

Ebenfalls noch angekündigt hat NVIDIA ein Update der GeForce GTX 1080 und GeForce GTX 1060. Zu beiden Modellen liefert NVIDIA den Boardpartner nun schnelleren Speicher. NVIDIA verkauft den Partner nicht nur die GPU, sondern dazu auch immer gleich den Speicher – sozusagen ein Gesamtpaket aus beiden Komponenten. Zukünftig können die Karten bei der GeForce GTX 1080 den schnelleren GDDR5X Speicher mit 11 GBit/s wählen. Bei der GeForce GTX 1060 steht der schnellere GDDR5-Speicher mit 9 anstatt 8 GBit/s zur Verfügung.

Zudem reduziert NVIDIA den Preis der GeForce GTX 1080 offiziell auf 499 US-Dollar. Ob dies auch Auswirkungen auf den Preis der Founders Edition hierzulande hat, bleibt abzuwarten. Diese kostet hierzulande etwa 680 Euro, während die Partnerkarten bereits mit etwa 600 Euro starten.