NVIDIA GeForce GTX 1080 Max-Q vs NVIDIA Quadro K4100M vs NVIDIA Quadro K500M

NVIDIA GeForce GTX 1080 Max-Q

Die Nvidia GeForce GTX 1080 mit Max-Q Design ist eine mobile High-End-GPU der Pascal-Serie. Sie ist gedacht für dünne und leichte Notebook und je nach Kühlungsdesign etwa 10-15% langsamer als eine normale GTX 1080 für Laptops. Der Basistakt liegt mit 1101 - 1290 MHz deutlich unterhalb der normalen GTX 1080 (1566 MHz, mind. -18%) und auch der Boost erreicht mit 1278 - 1458 bei weitem nicht die 1733 MHz (mind. -16%) der regulären GTX 1080. Der Speichertakt ist jedoch gleich.

Im Vergleich zur normalen GTX 1080 gibt es noch weitere Unterschiede als den Takt. Der Treiber wurde auf Effizienz (und nicht Leistung) optimiert (nur für die Max-Q Modelle), optimierte Spannungswandler für 1V Betreib, high-end Kühlungsmethoden und eine 40 dB Grenze für die Lüfterlautstärke (mit Taktanpasssungen um dies jederzeit zu gewährleisten) zeichnen die Max-Q Variante aus.

Features

Der GP104-Chip wird in einem 16nm-FinFET-Prozess bei TSMC gefertigt und bietet eine Reihe neuer Features, unter anderem Support für DisplayPort 1.4 (ready), HDMI 2.0b, HDR, Simultaneous Multi-Projection (SMP) sowie verbessertes H.265 Video De- und Encoding (PlayReady 3.0). Eine genaue Auflistung der Verbesserungen und Features der neuen Pascal Desktop-GPUs finden Sie in unserem Pascal-Architektur-Artikel.

Der Stromverbrauch der Max-Q Variante ist deutlich reduziert und beträgt je nach Laptopmodell zwischen 90 und 110 Watt (TGP).

NVIDIA Quadro K4100M

Die NVIDIA Quadro K4100M ist eine DirectX-11- und OpenGL-4.3-fähige High-End-Workstation-Grafikkarte für Notebooks. Sie basiert wie die Consumer GeForce GTX 780M auf dem 28-nm-Chip GK104 (Kepler-Serie), besitzt allerdings nur 1152 aktive Shadereinheiten. Die Grafikkarte ist für die Shark-Bay-Generation gedacht (Haswell) und die Nachfolgerin der Quadro K4000M (Chief-River-Plattform). Es werden bis zu 4 GB GDDR5 als Grafikspeicher eingesetzt, die mit 800 MHz (I/O-Takt 1.600 MHz, effektiv 3.200 MHz) getaktet werden und über einen 256 Bit Speicherbus angebunden sind (102,4 GB/s). Eine wichtige Neuerung ist die erstmalige Unterstützung von PCIe 3.0.

Die Quadro-Grafikkarten bieten zertifizierte Treiber, welche auf Stabiltität und Performance bei professionellen Anwendungen (CAD-, DCC-, Medizin-, Prospektions-, Visualisierungsanwendungen) optimiert sind. Dadurch ist die Performance im Vergleich zu den Consumergrafikkarten mit gleichem Chip in diesen Bereichen deutlich besser.

Architektur 

Mit Kepler löst Nvidia die ältere Fermi-Architektur ab, die unter anderem bei verschiedenen Chips und Modellen der GeForce-500M-Serie zum Einsatz kam. Der GK104 verfügt als Kepler-Chip über 8 Shader-Blöcke mit je 192 CUDA Cores, die vom Hersteller mit dem Kürzel SMX bezeichnet werden. Bei der K4100M sind davon lediglich 6 aktiviert. Zwei SMX bilden zusammen mit zwei Polymorph Engines und einer gemeinsamen Raster Engine einen sogenannten GPC (Graphics Processing Cluster). Da die Shader keine eigene Takt-Domain mehr besitzen (Hot Clock), entspricht die Rechenleistung in etwa der Hälfte der Einheiten der Fermi-Architektur mit doppelter Taktrate. Diese Änderung ist einer der Gründe dafür, dass sich laut Nvidia die Energieeffizienz gegenüber Fermi verdoppelt hat. Auch die Tesselations-Leistung soll, speziell bei hohen Faktoren, noch einmal deutlich verbessert worden sein.

Leistung

Die 3D-Performance in Spielen siedelt sich in etwa auf dem Level der alten Quadro K5000M an. Damit ist die K4100M knapp schneller als das Consumer-Modell GeForce GTX 770M. Für aktuelle 3D-Spiele (Stand Mitte 2013) besitzt die Karte damit mehr als ausreichende Reserven und bewältigt auch hohe Auflösungen und Detaileinstellungen problemlos.

Features

Das Featureset umfasst wie bei der schnelleren K5100M die Unterstützung von bis zu 4 aktiven Displays (mit Optimus u.U. weniger), die mit einer maximalen Auflösung von 3840 x 2160 Pixeln zum Beispiel über DisplayPort 1.2 oder HDMI 1.4a angebunden werden können. HD-Audio-Formate wie Dolby True HD und DTS-HD lassen sich als Bitstream an einen geeigneten Receiver senden. Wie in der Vergangenheit kann jedoch auch weiterhin 3D Vision nicht mit Optimus-Unterstützung kombiniert werden.

Die Rechenkerne der Grafikkarte können per CUDA und OpenCL 1.2 auch für generelle Berechnungen herangezogen werden.

Der PureVideo HD Videoprozessor der fünften Generation (VP5) wurde vom GF119-Chip übernommen. Dieser kann die Formate MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.264 und VC1/WMV9 bis zu einer Auflösung von 4k decodieren und somit den Prozessor entlasten. Auch zwei parallele Streams, beispielsweise für Picture-in-Picture bei einer Blu-Ray, sind möglich. Eine weitere Neuerung ist die Integration eines dedizierten Videoencoders ähnlich Intels Quick Sync, der über die NVENC-API angesprochen werden kann.

Leistungsaufnahme

Die Leistungsaufnahme der Quadro K4100M entspricht laut Nvidia der alten Quadro K4000M und liegt bei 100 Watt TGP (Max Power Consumption). Dadurch ist die Karte am besten für große 17-Zoll-Notebooks geeignet.

NVIDIA Quadro K500M

Die NVIDIA Quadro K500M ist eine DirectX 11.1 Einsteiger-Workstation-Grafikkarte für Notebooks. Sie basiert wie die GeForce GT 640M auf dem GK107 Chip der Kepler-Serie, bietet jedoch nur 192 Shader, 16 TMUs, 8 ROPs und einen 64 Bit Speicherbus. Der Chip wird bei TSMC in 28nm hergestellt und die Grafikkarte ist für die Chief River Generation gedacht (Ivy Bridge).

Die Quadro Grafikkarten bieten zertifizierte Treiber, welche auf Stabiltität und Performance bei professionellen Anwendungen (CAD-, DCC-, Medizin-, Prospektions-, Visualisierungsanwendungen) optimiert sind. Dadurch ist die Performance im Vergleich zu den Consumergrafikkarten mit gleichem Chip deutlich besser in diesen Bereichen.

Architektur

Mit Kepler löst Nvidia die bisherige Fermi-Architektur ab, die unter anderem bei verschiedenen Chips und Modellen der GeForce-500M-Serie zum Einsatz kam. Der GK107 verfügt als derzeit kleinster Kepler-Chip über 2 Shader-Blöcke, die vom Hersteller mit dem Kürzel SMX bezeichnet werden. Zusammen mit zwei Polymorph Engines und einer gemeinsamen Raster Engine bilden diese einen sogenannten GPC (Graphics Processing Cluster). Da die Shader keine eigene Takt-Domain mehr besitzen (Hot Clock), entspricht die Rechenleistung der 384 ALUs in etwa 192 Einheiten der Fermi-Architektur mit doppelter Taktrate. Diese Änderung ist einer der Gründe dafür, dass sich laut Nvidia die Energieeffizienz gegenüber dem Vorgänger verdoppelt hat. Die Quadro K500M bietet jedoch nur einen SMX Block und daher nur 192 Shader (vergleichbar mit 96 Fermi Shadern). Die Tesselations-Leistung soll, speziell bei hohen Faktoren, noch einmal deutlich verbessert worden sein. Als zusätzliche Neuerungen werden zudem erstmals PCIe 3.0 sowie ein noch nicht näher bezeichneter, optionaler Turbo-Modus unterstützt. Dieser kann, ausreichende Kühlungsreserven vorausgesetzt, die Kerntaktrate um bis zu 15 Prozent anheben. Da der Turbo vom BIOS gesteuert wird, steht er, falls vom Notebook-Hersteller implementiert, unabhängig vom Betriebssystem zur Verfügung.

Leistung

Die Performance der Quadro K500M mit DDR3 Grafikspeicher sollte je nach Taktrate auf dem Niveau der Consumer GeForce GT 620M liegen. Es könnte jedoch auch eine GDDR5 Version geben.

Features

Das aktualisierte Featureset umfasst nun die Unterstützung von bis zu 4 aktiven Displays (mit Optimus u.U. weniger), die mit einer maximalen Auflösung von 3840 x 2160 Pixeln zum Beispiel über DisplayPort 1.2 oder HDMI 1.4a angebunden werden können. HD-Audio-Formate wie Dolby True HD und DTS-HD lassen sich als Bitstream an einen geeigneten Receiver senden. Wie in der Vergangenheit kann jedoch auch weiterhin 3D Vision nicht mit Optimus-Unterstützung kombiniert werden.

Der PureVideo HD Videoprozessor der fünften Generation (VP5) wurde vom GF119-Chip übernommen. Dieser kann die Formate MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.264 und VC1/WMV9 bis zu einer Auflösung von 4k decodieren und somit den Prozessor entlasten. Auch zwei parallele Streams, beispielsweise für Picture-in-Picture bei einer Blu-Ray, sind möglich. Eine weitere Neuerung ist die Integration eines dedizierten Videoencoders ähnlich Intels Quick Sync, der über die NVENC-API angesprochen werden kann.

Die Leistungsaufnahme der Quadro K500M ist laut Nvidia mit einem TGP (Max Power Consumption) von 35W spezifiziert und dadurch für 15-Zoll Plattformen geeignet.