Gaming – Die Entwicklung von Grafikkarten

Bevor wir allerdings die Performance vergleichen, gibt es erst mal ein paar Informationen zu den verschiedenen Serien und deren Bezeichnungen. Auf Seiten Nvidias stehen die Nvidia-Geforce-GTX-Grafikkarten seit 9 Jahren für die Gaming-Grafikkarten des Konzerns. Die nachfolgende Nummer (z.B. Nvidia Geforce GTX 1080) setzt sich  in den ersten zwei Ziffern aus der Generation zusammen (z.B. GTX 10XX), während die letzten beiden Ziffern für das Modell innerhalb dieser Generation stehen. So haben Nvidia-Grafikkarten mit der Bezifferung XX50 das Einstiegssegment als Zielgruppe, während sich die Modelle mit den Bezeichnungen XX60/70 an den Durchschnittsgamer richten. Zu guter Letzt gibt es auf Seiten Nvidias noch die Modelle XX80(Ti)/Titan, bei denen es sich um die Flaggschiffmodelle der jeweiligen Generation handelt.

Schaut man auf die Datenblätter, scheint sich in den letzten Jahren vieles getan zu haben. Während z. B. die Nvidia GTX 480 noch im 40-nm-Prozess hergestellt wurde, ist man heute mit Pascal schon bei 16 nm angekommen. Bei AMD sieht die Situation ähnlich aus. Auch hier werden die neusten Grafikkarten der Polaris-Architektur in 16 nm gefertigt. Davon versprechen sich die Hersteller eine Steigerung der Leistung, während der Stromverbrauch sinkt. So hat die Nvidia GTX 480 noch einen Stromverbrauch von 295 Watt, wohingegen sich die Nvidia Geforce GTX 1080 mit 180 Watt zufrieden gibt. Dies hat es ermöglicht, dass Nvidia mit der Pascal-Architektur zum ersten Mal modellübergreifend die technisch (fast) gleichen Grafikkarten für Desktop-PCs und Notebooks auf den Markt bringen konnte. Auch bei der Anzahl der Shadereinheiten scheint es Fortschritte gegeben zu haben. So hatte das Topmodell der Fermi-Architektur, die Nvidia Geforce GTX 480, nur 480 Shadereinheiten, im Vergleich zu 2.560 Einheiten auf Seiten der GTX 1080. Auch bei der Taktung der Grafikkarten hat sich einiges getan. So lag der Kerntakt der Nvidia GTX 480 noch bei 700 MHz, während man mit einer modernen GTX 1080 mit etwas Übertaktung sogar die 2-GHz-Marke knacken kann.

Was die genannten Verbesserungen in der Praxis bringen, klären wir im Folgenden anhand von Benchmarks. Es werden immer die gleichen High-End-Modelle der verschiedenen Generationen miteinander verglichen. Aufgrund fehlender Benchmark-Ergebnisse und da es noch kein High-End-Modell der letzten Generation von AMD gibt, werden sich die Vergleiche nur auf Modelle von Nvidia beschränken. Allerdings ist die Entwicklung auf Seiten AMDs in den letzten Jahren der von Nvidia ähnlich.

Bei den Desktop-Grafikkarten zeigt sich, dass Nvidia in den letzten Jahren sehr große Fortschritte bei der Performance gemacht hat. So konnte sich jede Generation mal mehr, mal weniger deutlich von der letzten absetzen. Ein extremes Beispiel ist die neuste Generation von Nvidia, welche hier von der Nvidia GTX 1080 vertreten wird. Diese kann sich um gut 80 Prozent von der Vorgängergeneration Maxwell absetzen. Auch davor gab es eigentlich immer nennenswerte Fortschritte. So konnte sich die Nvidia GTX 680, die auf der Kepler-Architektur basiert, um fast 70 Prozent von ihrer Vorgängerin Nvidia GTX 580 absetzen.

Wenn man sich die Benchmarks zu den Notebook-Modellen anschaut, zeigt sich ein ähnliches Bild. Auch hier konnten in den letzten Jahren große Fortschritte erreicht werden. Zuletzt konnte Nvidia mit der Pascal-Architektur die Effizienz seiner Grafikkarten so weit steigern, dass eine Vereinheitlichung von Notebook- und Desktop-Grafikkarten möglich wurde. Aus diesem Grund hinkt hier der Vergleich von 1070 und 970M ein wenig, denn wenn man die TDP betrachtet, ist die Nvidia Geforce GTX 1060 der eigentliche Nachfolger der 970M. Durch die Vereinheitlichung konnte die Lücke zwischen Desktop- und Notebook-Modellen geschlossen werden, wovon gerade Notebook-Spieler profitieren.

Aber woher kommt diese rasante Entwicklung der Grafikkartentechnologie, während sich bei den Prozessoren bis zuletzt kaum etwas verändert hat (nachzulesen in unserem Spezialartikel zu dem Thema)? Dies lässt sich zum einen auf die Konkurrenz von AMD und Nvidia in dem Segment zurückführen, welche dazu führt, dass es einen permanenten Entwicklungswettbewerb um die bessere Grafikkartentechnologie gibt. Ein Resultat dieses Wettbewerbs sehen Sie oben in den Benchmarkergebnissen. Zum anderen muss erwähnt werden, dass sich GPUs auch deswegen schneller weiterentwickeln lassen, weil sie stärker von Parallelisierung profitieren als CPUs. Desweiteren liegt die schnelle Weiterentwicklung auch am Bedarf der Spieler und Spiele-Entwickler, welche nach grafisch immer aufwändigeren Spielen gieren. All dies resultiert darin, dass Performance-Sprünge von 50 Prozent von Generation zu Generation schon fast Normalität sind.

Im Prozessor-Segment sieht die Situation anders aus. Hier hatte Intel in den letzten fünf Jahren fast eine Monopolstellung, was unter anderem dazu führte, dass sich weder Leistung noch Preisstruktur über die Zeit großartig änderten. Es bleibt zu hoffen, dass AMD mit dem Release der Ryzen-Prozessoren endlich wieder ein bisschen mehr Bewegung in diesen Markt bringen kann.

Eine ähnliche Entwicklung hat es übrigens auch bei Smartphone-Grafikkarten gegeben. So zeigen die Benchmarks, dass sich die Mali-T880 MP12 des Samsung Galaxy S7 um gut 131 Prozent von der Qualcomm Adreno 330 des Samsung Galaxy S5 aus dem Jahr 2014 absetzen kann.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich die Technologie im Bereich der Grafikkarten in den letzten Jahren in jeder Hinsicht sehr schnell entwickelt hat. So konnte der Verbrauch der Grafikkarten deutlich gesenkt werden, während die Leistung konstant weiter steigt- und das ganz im Gegensatz zum Prozessor-Segment, in welchem sich in den letzten Jahren kaum was getan hat. Dies liegt zum einen an der starken Konkurrenz der beiden Grafikkarten-Marktführer. Zum anderen sind die großen Fortschritte allerdings auch architekturbedingt und durch die große Nachfrage zu erklären. Das hat für den Endkunden sowohl negative als auch positive Auswirkungen. So ermöglicht der Fortschritt eine immer besser werdende Grafikqualität in Spielen und anderen 3D-Anwendungen. Allerdings bedeutet dies auch, dass die Technik extrem schnell altert. So stößt man mit einer Einsteigergrafikkarte aus dem Jahr 2014 bei aktuellen Titeln schon deutlich an Grenzen, während man aktuelle Toptitel noch problemlos mit Prozessoren spielen kann, die noch etwas älter sind. Somit kann die Frage, ob diese Entwicklung positiv oder negativ zu bewerten ist, nicht abschließend geklärt werden.