ARTIKEL/TESTS / KFA2 GeForce GTX 1080 EXOC im Test

Der GP104-Grafikchip ist das Hochleistungs-Modell der aktuellen Generation und soll die GM200-GPU ablösen. 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.

Die GeForce GTX 1060 geht auf Basis der GP106-GPU an den Start und darf sich über das komplette Featureset des GP104 freuen. Reduziert wurde die Anzahl der GPCs auf zwei, weshalb nur noch 1.280 Ausführungseinheiten zur Verfügung stehen und auch die TMUs auf 80 herunter skaliert sind. Die ROP-Partitionen wurden hingegen um ein Drittel reduziert, was in Summe noch 48 ergibt. Am wenigsten beschnitten hat man das Speicherinterface, das mit 192 Bit nur um ein Viertel eingedampft wurde. Mehr zu den technischen Details in der Tabelle am Seitenende.

Die KFA2 GeForce GTX 1080 EXOC basiert auf Nvidias GP104-Grafikchip mit Pascal-Architektur.

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. 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 GPU-Taktraten der GTX 1060 liegen bei 1.506 (Basis) bzw. 1.848 MHz (Boost), der 6 GB große GDDR5-Speicher arbeitet bei 4.000 MHz (192.000 MB/s).

Die KFA2 GeForce GTX 1080 EXOC von der Seite.

KFA2 ist bereits seit einigen Jahren für seine extravaganten EXOC-Grafikkarten bekannt und liefert auch die GTX 1080 als ab Werk übertaktete EXOC-Version aus. Statt der üblichen 1.607 MHz der Founders Edition (Nvidia Referenzdesign), geht die GTX 1080 EXOC mit einem Basistakt von 1.657 MHz an den Start. Das entspricht einer Steigerung von 50 MHz bzw. 3,1%. Ebenso erhöht hat man die maximal mögliche GPU-Frequenz (Boosttakt), die bei KFAs Boliden 1.797 MHz beträgt – gleichbedeutend mit einem Plus von 64 MHz bzw. 3,7%. Unverändert ist hingegen der Speichertakt, der weiterhin bei 5.000 MHz effektiv liegt. Kurz zum Vergleich: Die GPU der AMP! Extreme Edition von ZOTAC arbeitet bei 1.771/1.911 MHz (Basis- und Boosttakt) und der Speicher bei 5.400 MHz. Die EVGA GeForce GTX 1080 SC Gaming ACX 3.0 bringt es auf 1.708/1.847 MHz sowie 5.000 MHz.

Ein Kühler im Dual-Slot-Design sorgt für ausreichende Kühlung aller Komponenten auf der Grafikkarte. Das Heatpipe-basierte Konzept wird von zwei axialen 100-mm-Lüftern befeuert und schaltet die Lüfter im lastfreien Idle-Betrieb vollständig ab. Die Lüfter sind zudem rot beleuchtet und sorgen damit auch für eine extravagante Optik der Grafikkarte. Über RGB-LEDs wird ein seitliches GeForce-Logo in verschiedenen Farben dargestellt. Kombiniert wird der Kühler auf der Oberseite mit einer massiven Backplate auf der Rückseite der Grafikkarte. Die Steuerung der Farbe ist über die Software XTREME TUNER PLUS möglich. Mithilfe dieses KFA2-Tools ist ebenso weitreichendes Monitoring und Overclocking sowie das Feintuning von Temperature- und Power-Targets möglich. Für die Stromversorgung (180 Watt) sind jeweils ein 6- und ein 8-Pin-PCIe-Anschluss 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-D sowie ein HDMI (2.0b) und drei DisplayPorts (1.4), welche für 4K-Auflösungen und höher geeignet sind. Gleichzeitig sind vier Bildschirme bedienbar. Folgend die technischen Eckdaten im Überblick und im Vergleich mit weiteren GP104- und GP106-Varianten.

Hersteller	Nvidia
Produktbezeichnung	GeForce GTX 1080	GeForce GTX 1070	GeForce GTX 1060
Logo
Grafikchip	GP104		GP106
Fertigung	16 nm FinFET
Transistoren	ca. 7,2 Mrd.		ca. 4,4 Mrd.
Shader-Einheiten	2.560 (1D)	1.920 (1D)	1.280 (1D)
Basistakt	1.607 MHz	1.506 MHz
Maximaltakt	1.785 MHz		1.708 MHz
SP-Rechenleistung	8.228 GFLOPS (Basis) 9.139 GFLOPS (Boost)	5.783 GFLOPS (Basis) 6.854 GFLOPS (Boost)	3.855 GFLOPS (Basis) 4.372 GFLOPS (Boost)
ROPs	64		48
TMUs	160	120	80
Pixelfüllrate	102.848 MPixel/s (Basis) 114.240 MPixel/s (Boost)	96.384 MPixel/s (Basis) 114.240 MPixel/s (Boost)	72.288 MPixel/s (Basis) 88.704 MPixel/s (Boost)
Texelfüllrate	257.120 MTexel/s (Basis) 285.600 MTexel/s (Boost)	180.720 MTexel/s (Basis) 214.200 MTexel/s (Boost)	120.480 MTexel/s (Basis) 147.840 MTexel/s (Boost)
Speichertakt	5.000 MHz	4.000 MHz
Speicherinterface	256 Bit		192 Bit
Speicherbandbreite	320.000 MB/s	256.000 MB/s	192.000 MB/s
Speichermenge	8 GB GDDR5X	8 GB GDDR5	6 GB GDDR5
DirectX (Feature-Level)	12_1
Multi-GPU	2-Way SLI		–
Stromsparmechanismus	√
Leistungsaufnahme typ.	–
Leistungsaufnahme max.	180 Watt	150 Watt	120 Watt

Die KFA2 GeForce GTX 1080 EXOC setzt auf eine großflächige Backplate.

Autor: Patrick von Brunn, Stefan Boller, Heinrich Rabe