NVIDIA GeForce GTX 870M vs NVIDIA GeForce GTX 860M SLI vs NVIDIA GeForce GTX 880M SLI

NVIDIA GeForce GTX 870M

Die NVIDIA GeForce GTX 870M ist eine DirectX-12-Grafikkarte für Notebooks der High-End-Klasse, die im März 2014 vorgestellt wurde. Genau wie die noch schnellere GeForce GTX 880M basiert die 870M auf dem GK104-Chip (28 nm) der Kepler-Architektur, bei dem hier allerdings nur 1.344 der 1.536 Shadereinheiten aktiviert sind. Die Taktraten liegen bei 941 MHz (zzgl. Boost) für den Chip und 1.250 MHz (5.000 MHz effektiv) für den GDDR5-RAM (bis zu 6 GB, 192 Bit Interface).

Architektur

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 870M sind davon 7 aktiviert. Zwei SMX bilden zusammen mit zwei Polymorph Engines und einer gemeinsamen Raster Engine einen sogenannten GPC (Graphics Processing Cluster).

Insgesamt verfügt die GTX 870M so über 1.344 Shader-Einheiten, 112 TMUs und 24 ROPs an einem 192-Bit-Speicherinterface. Die Anbindung erfolgt über PCIe 3.0.

Leistung

Im Vergleich mit der älteren GeForce GTX 770M macht die GTX 870M einen deutlichen Sprung nach oben, da sowohl Rechenleistung als auch Bandbreite drastisch gesteigert wurden. Dadurch liegt die Performance sogar noch oberhalb der GTX 680M und reicht an die GTX 680MX sowie die AMD Radeon R9 M290X heran. Auch extrem anspruchsvolle Spiele wie Thief, Battlefield 4 oder Assassin´s Creed IV können in sehr hohen Details und FullHD-Auflösung flüssig dargestellt werden.

Features

Das Featureset entspricht den Keplerkarten der GeForce-GTX-700M-Serie. Bis zu 4 aktive Displays (mit Optimus u.U. weniger) sind mit der GTX 870M möglich, 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) 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 Besonderheit ist die Integration eines dedizierten Videoencoders ähnlich Intels Quick Sync, der über die NVENC-API angesprochen werden kann.

Weitere neue Features der GTX-800M-Serie, die jedoch auch von älteren Karten unterstützt werden, sind Battery Boost (längere Akkulaufzeit beim Spielen), Shadowplay (Aufzeichnung von Spiele-Videos) und Gamestream (Spiele-Streaming auf Shield-Konsole). Weitere Informationen dazu unter diesem Link.

Leistungsaufnahme

Die Leistungsaufnahme der GeForce GTX 870M sollte inkl. MXM Board und Speicher etwa im Bereich der alten GTX 780M und damit bei mindestens 100 Watt liegen. Die hohe Abwärme erlaubt den Einsatz nur in großen und schweren Notebooks. Bei geringer Last helfen zusätzliche Taktstufen dabei, Energie einzusparen, im Leerlauf kann die GPU mit Hilfe der Optimus-Technologie zugunsten der Prozessorgrafik auch vollständig deaktiviert werden.

NVIDIA GeForce GTX 860M SLI

Die NVIDIA GeForce GTX 860M SLI ist eine mobile High-End Grafiklösung, welche im Frühjahr 2014 vorgestellt wurde. Sie basiert auf zwei GM107-Chips der Maxwell-Serie im SLI-Verbund und wird von TSMC in 28 nm produziert. Beide GTX-860M-Grafikkarten berechnen jeweils abwechselnd ein Bild (AFR), wodurch es zu sogenannten Mikrorucklern kommen kann (ungleichmäßige Abstände zwischen den Frames, dadurch spürbare Ruckler trotz flüssiger fps-Raten).

Alternativ dazu könnte es auch eine Version auf Basis des Kepler-Chips GK104 geben, die mit 1.152 Shader-Einheiten bei 797 MHz Taktrate zzgl. Boost daherkommt. Wir werden uns nachfolgend vorrangig auf die modernere GM107-/Maxwell-Version konzentrieren.

Architektur

Die Maxwell-Architektur des GM107-Chips wurde gegenüber der älteren Kepler-Generation kräftig überarbeitet, wobei der Fokus insbesondere auf der Steigerung der Energieeffizienz lag. Dafür hat Nvidia unter anderem die Shader-Cluster (SMM) umstrukturiert, die nunmehr nur noch 128 statt zuvor 192 ALUs integrieren. Jeder der beiden GM107 verfügt über 5 SMMs und damit 640 Shadereinheiten, 40 TMUs und 16 ROPs (128-Bit-Interface).

Zudem wurden die Scheduler modifiziert, was im Ergebnis zu deutlichen Energieeinsparungen und einer höheren Auslastung der Shader führen soll. Nvidia verspricht, dass ein Maxwell-SMM mit 128 ALUs 90 Prozent der Leistung eines Kepler-SMX mit 192 ALUs erreicht. Eine weitere Optimierung betrifft den stark vergrößerten L2-Cache (GM107: 2 MB), der einen Teil der Speicherzugriffe abfangen kann und damit den Einsatz eines relativ schmalen Speicherinterfaces gestattet.

GM107 unterstützt DirectX 12 weiterhin nur mit Feature Level 11.0.

Leistung

Im optimalen Fall erreicht der GPU-Verbund fast die doppelte Leistung einer einzelnen GeForce GTX 860M, die wiederum in etwa auf dem Level der GeForce GTX 770M liegt. Allerdings wird SLI nicht in jedem Spiel optimal unterstützt, sodass der mittlere Zugewinn mit 70 bis 80 Prozent Mehrleistung etwas niedriger ausfällt. Insgesamt liegt die Performance etwa zwischen einer GeForce GTX 680 (Desktop) und einer Radeon R9 280X (Desktop), was dem Niveau der GeForce GTX 880M entspricht. Damit können auch sehr anspruchsvolle aktuelle Spiele mit höchsten Details in FullHD-Auflösung flüssig dargestellt werden (Stand 2013). Bis auf wenige Ausnahmefälle bestehen zudem zusätzliche Reserven zur Aktivierung hoher Antialiasing-Stufen.

Features

GM107 integriert die sechste Generation der PureVideo HD Video-Engine (VP6). Die Performance beim Decodieren von H.264- und MPEG-2-Material soll abermals verbessert worden sein, zudem sind natürlich auch alle Features der Vorgänger (4K-Unterstützung, PiP, Videoencoder über NVENC-API) mit an Bord. HDMI 2.0 wird nicht unterstützt.

Weitere neue Features der GTX-800M-Serie, die jedoch auch von älteren Karten unterstützt werden, sind Battery Boost (längere Akkulaufzeit beim Spielen), Shadowplay (Aufzeichnung von Spiele-Videos) und Gamestream (Spiele-Streaming auf Shield-Konsole). Weitere Informationen dazu unter diesem Link.

Leistungsaufnahme

Die Leistungsaufnahme der GeForce GTX 860M bewegt sich inkl. Speicher in einer Größenordnung von etwa 60 Watt. Der SLI-Verbund aus zwei Karten verdoppelt diesen Wert auf rund 120 Watt. Somit ist die Karte nur für große und gut gekühlte Gaming-Notebooks geeignet. Bei geringer Last helfen zusätzliche Taktstufen dabei, Energie einzusparen; im Leerlauf kann die GPU mit Hilfe der Optimus-Technologie auch vollständig zugunsten der Prozessorgrafik deaktiviert werden.

NVIDIA GeForce GTX 880M SLI

Die NVIDIA GeForce GTX 880M SLI ist eine DirectX-12-fähige High-End-Notebook-Grafiklösung, welche aus einem Verbund zweier GeForce GTX 880M Grafikkarten besteht. Diese basieren auf dem in 28 Nanometern gefertigten GK104-Chip der Kepler-Architektur und bieten jeweils 1.536 1D-Shader. Die Taktraten von 954 MHz für den Chip und 1.250MHz  (2.500 MHz I/O, 5.000 MHz effektiv) für den bis zu 8 GByte großen GDDR5-Speicher unterscheiden sich nicht von einer einzelnen GTX 880M. Die beiden Grafikkarten rendern normalerweise abwechselnd ein Bild (AFR), wodurch es zu Mikrorucklern kommen kann (ungleichmäßige Abstände zwischen zwei Bildern führen zu spürbaren Rucklern trotz flüssiger fps Raten von etwa 30 fps). 

Architektur

Mit Kepler hat Nvidia Anfang 2012 die ältere Fermi-Architektur abgelöst, 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 880M sind davon alle 8 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 er Hälfte der 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. Auch die Tesselations-Leistung soll, speziell bei hohen Faktoren, noch einmal deutlich verbessert worden sein. Als zusätzliche Neuerungen werden zudem PCIe 3.0 sowie ein Turbo-Modus unterstützt. Dieser kann bei ausreichenden Kühlungsreserven die Kerntaktrate anheben und steht bei jedem Notebook mit einer GeForce-800M-GPU zur Verfügung.

Leistung

Entsprechend des Leistungsunterschiedes zwischen einer einzelnen GeForce GTX 780M und 880M liegt auch der Unterschied der jeweiligen SLI-Gespanne bei etwas mehr als 10 Prozent. Dies macht den GTX-880M-SLI-Verbund zur aktuell schnellsten mobilen Grafiklösung auf dem Markt (Stand Anfang 2014). Bei guter Treiberunterstützung kann SLI die Performance nahezu verdoppeln und ermöglicht es, selbst anspruchsvolle Spiele in FullHD-Auflösung, maximalen Details und hohen AA-/AF-Einstellungen flüssig wiederzugeben.

Features
Das Featureset entspricht den Keplerkarten der GeForce GTX 600M und 700M Serie. Bis zu 4 aktive Displays (mit Optimus u.U. weniger) lassen sich mit der GTX 880M betreiben, 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) 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 GeForce GTX 880M SLI verdoppelt sich gegenüber einer einzelnen GTX 880M, womit der gesamte Verbund auf eine TDP von mindestens 200 Watt kommt (inkl. MXM Board und Speicher). Lediglich sehr große DTR-Notebooks können diese Wärmeleistung abführen.