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NVIDIA GeForce GTX 780 Ti - Titan im Vollausbau für Gamer

oanszwoa 07.11.2013 22769 52
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Mit dem Release der Radeon R9 290X hat AMD die Ordnung am Grafikkartensektor für kurze Zeit gewaltig durcheinander gebracht. Zu einem Preis von 500 Euro schafft sie es immerhin, der weitaus teureren Titan den Rang abzulaufen und Karten wie GTX 770 und GTX 780 preislich völlig uninteressant dastehen zu lassen. Bis NVIDIA für die beiden Modelle mit Preissenkungen kontert und mit der GeForce GTX 780 Ti zum Gegenschlag ausholt. Was technisch hinter der Neuerscheinung steckt und ob sie die Performance-Krone zurückholen kann, klärt dieser Test.

NVIDIA GTX 780 Ti: Hersteller-Webseite | Geizhals-Preisvergleich | Custom-Designs im Überblick

Mission Briefing



Es hat lange genug gedauert, aber hier und heute dürfen wir die Katze aus dem Sack lassen. NVIDIA stellt mit der GTX 780 Ti nun endlich das vor, was Hardware-Enthusiasten schon seit geraumer Zeit fordern: GK110 im Vollausbau für den Consumer-Markt. Warum sich NVIDIA dafür so lange Zeit gelassen hat, darüber kann nur gemutmaßt werden. Wir gehen aber davon aus, dass die technischen Voraussetzungen für den Vollausbau (Stichwort Yield) zum Titan-Release noch nicht erfüllt waren. Dies dürfte sich aber nun geändert haben und somit überrascht NVIDIA direkt nach dem AMD-Launch mit der GTX 780 Ti.

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Die GTX 780 Ti im Referenzdesign von NVIDIA

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Spezifikationen

Die Spezifikationen der GTX 780 Ti haben es gelinde gesagt in sich. Auf Basis des GK110 packt NVIDIA über 7 Milliarden Transistoren in einen 533 mm² großen GPU-Die, der weiterhin im 28-nm-Verfahren hergestellt wird. Da für erhöhte Taktraten die GPU Boost 2.0-Technologie zum Einsatz kommt, ist wie auch bisher zwischen Basis- und Boost-Takt zu unterscheiden. Die Default-Taktrate der GTX 780 Ti beläuft sich auf 875 MHz, während ein garantierter Boost-Clock von 928 MHz die GTX Titan um ganze 50 MHz übertrumpft. Im Gegensatz zur Titan stehen aber lediglich 3 GB GDDR5-Grafikspeicher bereit, die dafür mit 1750 MHz einen deutlich höheren Takt spendiert bekommen. Die Speicher-Bandbreite von 384 bit bleibt ident. Da es sich hierbei um den Vollausbau handelt, stehen dem Rechenkern erstmals alle 15 SMX-Blöcke zur Verfügung, wodurch insgesamt 2880 Shader-Einheiten aktiv sind. Jeder Streaming-Multiprozessor (SMX) kann auf jeweils 16 Textureinheiten zurückgreifen, somit ergeben sich ganze 240 Texture Mapping Units (TMUs). Alle weiteren Spezifikationen entnehmt bitte der folgenden Tabelle:



Testsystem und -methode



Bei unseren Grafikkarten-Tests setzen wir ausschließlich auf die im Alltag tatsächlich erbrachte 3D-Leistung in DirectX 11-Spielen. Um auch wirklich realistische Framezahlen messen zu können, verlassen wir uns nicht auf integrierte (und gerne über den Treiber manipulierte) Benchmarks, sondern führen die Messung in einem von uns ausgesuchten Abschnitt des Spiels mittels Fraps durch. Unser Testsystem basiert auf Intels Ivy Bridge mit einer stark übertakteten CPU, womit wir eine Limitierung durch fehlende Rechenpower weitestgehend vermeiden wollen. Da wir bis zum Release der GTX 780 Ti leider kein Testsample der AMD Radeon 290X auftreiben konnten und auch sonst in den Shops eine eher schlechte Verfügbarkeit dieser Grafikkarte herrscht, haben wir uns dazu entschieden, auf projizierte Benchmark-Werte von anderen Seiten zurückzugreifen. Sobald wir selbst über Karten verfügen, werden wir die Werte selbstverständlich nachreichen.

Das Testsystem:
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Weiter geht's mit den heiß ersehnten Spiele-Benchmarks!

Spiele-Benchmarks



Metro 2033

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Far Cry 3

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Max Payne 3

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Wie wir aus den Benchmarks herauslesen können, geben sich GTX 780 Ti und R9 290X an der Spitze einen Schlagabtausch in Sachen Performance. Bei zugeschaltetem Anti-Aliasing kann sich die GTX 780 Ti aber doch deutlich durchsetzen und im Vergleich zum kleinen Bruder ohne Ti-Zusatz um zumindest 12 Prozent zulegen. Im Besten Fall verzeichnen wir hier sogar ein Performance-Plus von fast 20 Prozent (Far Cry 3). Das kann aber auch an unserem extrem gut taktenden Sample liegen, das in unseren Praxistests immer mit 1020 MHz Boost-Takt unterwegs ist. Ob die Retail-Samples eine ähnliche Qualität aufweisen, wird sich in den kommenden Wochen noch zeigen.

Zur Information: Einen Zusatztest mit drei Full-HD Monitoren müssen wir euch heute aufgrund von Zeitmangel leider schuldig bleiben. Wir werden dieses Thema aber in einem gesonderten Artikel ausführlich behandeln.

Upgrade sinnvoll?



In unseren Tests lassen wir auch immer einige Vorgänger und Konkurrenten mitspielen, um zumindest einen groben Referenzpunkt für einen Vergleich mit dem eigenen System zu schaffen. Durch die große Auswahl an Grafikkarten im Handel kann die Frage nach einem sinnvollen Upgrade allerdings oftmals nicht so leicht beantwortet werden. Deshalb wollen wir mit folgender Tabelle eine kleine Orientierung geben, ob sich die Anschaffung einer neuen GTX-Grafikkarte lohnt:

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Ein Überblick der sinnvollen Upgrade-Optionen für die GTX 760, GTX 770, GTX 780, GTX 780 Ti und die Titan


Abwärme, Lautstärke und Leistungsaufnahme



Wir haben das Modell im Referenzdesign von NVIDIA getestet, welches mit dem selben Vapor-Chamber-Kühler ausgestattet ist, der bereits die heiße Luft der Titan und der GTX 780 aus dem Gehäuse geblasen hat. Mittels eines Radiallüfters soll die Abwärme fast vollständig über die Blende abgegeben werden. Und das funktioniert trotz Referenzdesign erstaunlich gut, denn die frische Luft wird aus dem Gehäuseinneren angesaugt und ausschließlich über die Slotblende hinausgeblasen, wo wir eine Lufttemperatur von stolzen 70 °C unter Volllast messen. Auch das PCB auf der Rückseite der Grafikkarte wird während der Benchmarks warm, bleibt aber im unbedenklichen Bereich. Wir müssen deshalb auch bei der GTX 780 Ti zu einer entsprechenden Gehäuselüftung mit gutem Airflow raten, die bei der Kühlung mithilft. In Anbetracht der Funktionsweise von GPU Boost 2.0 (siehe "Overclocking" auf der folgenden Seite) ist dadurch auch eine höhere 3D-Leistung zu erwarten.

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Der standardmäßige Vapor-Chamber-Kühler des Referenzmodells kühlt auf hohem Niveau!


Durch die Nutzung des gleichen Kühlers verhält sich auch die Lautstärke zu den bisher getesteten Karten sehr ähnlich. Im 2D-Modus bei Idle-Taktraten so gut wie lautlos, dreht der Lüfter erst beim Start eines fordernden 3D-Spiels schneller und wird hörbar, aber für unsere Ohren nicht störend. NVIDIA gestattet ihren Boardpartnern aber erst ab Dezember, eigene Designs zu veröffentlichen. Für Interessenten, die zu Launchbeginn alternative Kühllösungen in Erwägung ziehen, besteht somit lediglich die Möglichkeit, auf Hersteller von Wasserkühlern (zB EK Water Blocks) bzw. einzeln verkaufte Luftkühler zu hoffen.

EVGA GTX 780 Ti Classified
Erst ab Dezember dürfen Boardpartner ihre Custom-Modelle in den Handel bringen. Am Bild eine EVGA GTX 780 Ti Classified.


Leider ist uns aufgefallen, dass der Testkandidat bei hohen Frameraten störendes Spulenfiepen verursacht. Unsere letzten Samples von NVIDIA, die GTX 780 und GTX 770 waren hier deutlich unauffälliger. Wobei dazugesagt werden muss, dass ein niedrigeres Frametarget bei 120 Frames/Sekunde bei den GTX-Karten bzw. VSync als Notlösung bei AMD das Problem einfach beseitigen kann.

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EVGA Precision X: Ein aktiviertes Framerate Target hilft beim Spulenfiepen!


Logischerweise fällt die Leistungsaufnahme des vollausgebauten GK110 höher aus. Im Vergleich zur GTX 780 verzeichnet sie zwar nur einen unbedeutenden Anstieg im Idle-Betrieb, doch die höheren Taktraten und zusätzlichen Recheneinheiten bescheren dafür beim Spielen unter Last einen um fast 40 Watt höheren Stromverbrauch. Folgendes Diagramm verrät mehr:

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Die Leistungsaufnahme der GTX 780 Ti im Vergleich.


Overclocking mit GPU Boost 2.0



Das Übertakten der GTX 780 Ti fällt dank GPU Boost 2.0 herrlich technisch aus und lädt zum Experimentieren ein. Die aktuelle GPU-Taktrate unter Volllast orientiert sich nämlich am maximal erlaubten Stromverbrauch (in %) und an der gewünschten Maximal-Temperatur (standardmäßig bei 80 °C), die beide jeweils davon abhängen, was derzeit in der Render-Pipeline verarbeitet werden muss. Das bedeutet aber auch, dass die Güte der GPU eine große Rolle spielt und jedes Exemplar auch bei Standardeinstellungen unterschiedliche Taktraten bieten kann und dadurch auch die 3D-Leistung variiert. Begünstigend für höhere Taktraten sind ebenso bessere Kühllösungen - speziell Wasserkühlung wird hier wieder interessant - und die Umgebungstemperatur bzw. der Airflow im Gehäuse. Der Hauptvorteil dieser Variante ist, dass ihr das individuelle Potenzial eurer Grafikkarte durch Overclocking ausreizen könnt, ohne dadurch euer System aus der Balance zu bringen. Insbesondere für sensible Gehörgänge und kompakte Formfaktoren ein Muss.

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GPU Boost 2.0 kurz zusammengefasst.


Kommen wir zu unserem Testsample und dessen individuellen Potenzial. Um es anzuzapfen, können alle Overclocking-Tools verwendet werden, die auch mit der restlichen GTX 700-Serie und der Titan kompatibel ist. Am besten kommen wir mit EVGA Precision X in der Version 4.2.1 zurecht, da wir damit ausgiebig den aktuellen Status der Grafikkarte mitloggen können. Äußert praktisch, um zu verstehen, wieso die 3D-Leistung trotz zusätzlich eingestellten Taktraten nicht skaliert. Um das Overclocking-Potenzial korrekt zu erkennen, müssen wir zuerst den Ausgangspunkt unseres Exemplars messen:

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EVGA Precision X in der der Version 4.2.1 mit den Standardeinstellungen unserer GTX 780 Ti und dem zugehörigen 3DMark 11-Ergebnis: X5196


Dieser liegt unter Volllast während den 3D-Tests bei einem GPU-Takt zwischen 993 und 1020 MHz, einem konstanten Speicher-Takt bei genau 3500 MHz, während die GPU-Temperatur in Anbetracht des eingestellten Maximums von 80 °C diese auch nicht übersteigt. Der Lüfter dreht dabei mit maximal 51% seiner möglichen Umdrehungen. Nun können wir die Offset-Regler langsam nach oben bewegen, sollten aber parallel immer überprüfen, ob die Performance überhaupt dadurch steigt und welchen Effekt die zusätzlichen Taktraten auf die Karte haben.

3DMark 11 Extreme-Profile (GPU +100 MHz, Memory +200 MHz)

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3DMark 11 Extreme-Profile: X5573


Zusätzliche 100 MHz auf der GPU schwanken zwischen 1058 und 1119 MHz, der Speicher bleibt stabil und unauffällig bei 3700 MHz. Von der Lautstärke her zeigt sich keine Änderung, die Zahlen bestätigen das mit maximal 80 °C und einem Lüfter auf 51%.

3DMark 11 Extreme-Profile (GPU +200 MHz, Memory +300 MHz)

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3DMark 11 Extreme-Profile: X5960


Zwischen 1137 MHz und den angepeilten 1219 MHz bewegen wir uns bei einem Offset von 250 MHz auf der GPU. Der Speicher liegt nun bei beachtlichen 3800 MHz, Lüfter und Maximaltemperatur bleiben immer noch gleich.

3DMark 11 Extreme-Profile (GPU +250 MHz, Memory +400 MHz)

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3DMark 11 Extreme-Profile: X6148


Ein Offset von 250 MHz auf der GPU ist das Maximum, das wir mit automatischer Lüfterdrehzahl herausholen können. Dadurch befindet sich die GPU-Taktrate zwischen 1203 MHz und den angepeilten 1270 MHz während Volllast im 3D-Modus.

3DMark 11 Extreme-Profile (GPU +250 MHz, Memory +500 MHz)

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3DMark 11 Extreme-Profile: X6148


Ein weiteres Übertakten des Speichers bringt uns auf 4000 MHz. Auch wenn das am Ergebnis im Endeffekt bei diesem Benchmark nichts mehr ändert, ist das für die unangetastete Speicherspannung ein unglaublich guter Wert.

3DMark 11 Extreme-Profile (GPU +250 MHz, Memory +500 MHz, Priorität Powertarget)

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3DMark 11 Extreme-Profile: X6235


Bei diesem Ergebnis sieht man sehr gut, dass ein angehobenes Powertarget keine unwesentliche Rolle spielt. Die maximale Temperatur von 96 °C wird zwar nie erreicht, weil der Stromverbrauch schon zuvor limitiert, aber trotzdem erreichen wir damit unsere bisher höchste Punktezahl ohne an den Taktraten zu schrauben.

3DMark 11 Extreme-Profile (GPU +280 MHz, Memory +500 MHz, Priorität Maximaltemperatur, Lüfter 100%)

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3DMark 11 Extreme-Profile: X6358


Mit der Priorität auf eine maximale Temperatur von 90 °C können wir den GPU-Takt mit einem Offset von 280 MHz auf bis zu 1300 MHz hinaufsetzen. Dabei müssen wir allerdings den Lüfter auf 100% seiner Umdrehungen festsetzen und verursachen damit eine nicht alltagstaugliche Geräuschentwicklung! Trotzdem sieht man hier sehr gut das Potenzial, das NVIDIA hier der GTX 780 Ti verpasst hat. Eine alternative Wasserkühlung dürfte hier problemlos Abhilfe schaffen.

Fazit


Die GTX 780 Ti ist auch im Vollausbau mit 2880 CUDA-Cores eine ausbalancierte Grafikkarte und damit ein erwartungsgemäß rundes Produkt bezüglich 3D-Leistung, Geräuschentwicklung und Abwärme. Das liegt hauptsächlich daran, dass NVIDIA das Potenzial des GK110 nicht krampfhaft zu 110% ausnutzt, sondern das Referenzmodell mit verträglichen, dem Kühlsystem angepassten Taktraten ausliefert. Daher kommen wir zu dem Schluss, dass eine 780 Ti für anspruchsvolle Gamer das reifere Gesamtpaket bietet, als die Konkurrenz von AMD mit ihrer Radeon R9 290X. Nur für Bastler mit Wasserkühlung könnten die neuen R9-Modelle mit ihrem guten Preis/Leistungsverhältnis als Alternative herhalten, wobei hier nicht auf die Zusatzkosten für den Kühler und die fehlende Garantie vergessen werden darf. Deshalb empfehlen wir derzeit im High-End-Bereich ein paar Euro mehr auszugeben und zur GTX 780 Ti zu greifen. Wieviel mehr? Die unverbindliche Preisempfehlung liegt bei 649 Euro. Wer das nicht ausgeben will, sollte zur GTX 770 und GTX 780 oder zur R9 280X aka HD 7970 GHz Edition greifen.

Die GTX Titan haben wir in unserem Test nicht näher beleuchtet, da sie sich mit ihren 900 und mehr Euro preislich nicht in greifbarer Nähe befindet. Das will NVIDIA auch nicht so schnell ändern, denn mit der Titan zielen sie ab sofort nur mehr auf den wissenschaftlichen GPGPU-Bereich ab, während die 780 Ti für ernsthaftes Gaming stehen soll. Begründet wird das mit einer schnelleren Double-Precision-Performance (für 32 bit Floating Point-Berechnungen) und dem 6 GB großen Speicher; beides soll sich besser für CUDA-Entwicklung eignen.

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Die GTX 780 Ti ist das reifere Gesamtpaket. Wer weniger Geld ausgeben will, sollte zur GTX 770 und 780 oder zur R9 280X greifen.


Wie wir von DiTech erfahren haben, dürfte die Verfügbarkeit der GTX 780 Ti - zumindest in Österreich - sehr vom Hersteller abhängen. Die ersten Karten von EVGA sollen demnach schon diese Woche eintreffen, während die Modelle von ASUS und Zotac erst gegen Mitte bis Ende nächster Woche zu erwarten sind. Derzeit sind eine handvoll Modelle auf Geizhals gelistet, wobei in Österreich und Deutschland nur eine Gigabyte-Variante lagernd ist. Wir halten euch auf jeden Fall auf dem Laufenden, wie es mit Preisen und Verfügbarkeit aussieht.
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