Nvidia-GeForce-9-Serie

Nvidia GeForce 9800 GX2

Die GeForce-9-Serie ist eine Serie von Desktop-Grafikchips des Unternehmens Nvidia und Nachfolger der GeForce-8-Serie. Alle Grafikprozessoren dieser Serie unterstützen das Shadermodell 4.0 (SM 4.0) nach DirectX 10, OpenGL 3.3, CUDA und damit auch PhysX. Ab Januar 2009 wurden einige Modelle der GeForce-9-Serie auch als „GeForce 100“ für den OEM-Markt vermarktet. Technisch wurde die GeForce-9-Serie von der GeForce-200-Serie abgelöst.

Beschreibung

Die Anfang 2008 eingeführte GeForce-9-Serie ist in weiten Teilen mit den Chips der Vorgängerserie identisch. Da zwei der insgesamt vier verwendeten Grafikprozessoren bereits in der GeForce-8-Serie eingesetzt worden sind, geriet Nvidia aufgrund der Namensgebung in die Kritik. Dazu trug auch bei, dass die GeForce 8800 GS und 8800 GT unter den Namen GeForce 9600 GSO und 9800 GT neu vermarktet wurden. Im Allgemeinen wird angenommen, dass Nvidia mit der Einführung der GeForce-9-Serie auf AMDs Radeon-HD-3000-Serie reagieren wollte.

Im Gegensatz zu den älteren Chips der 8er-Serie (G8x) bieten die neuen Grafikprozessoren der 8er- und 9er-Serie, also G92(b) bis G98, Unterstützung für PCI-Express 2.0. Die Modelle der GeForce-9800-Serie unterstützen die HybridPower-Technologie und können mit einem entsprechenden Mainboard mit Nvidia-Chipsatz unter Windows Vista im Leerlauf durch Abschalten der externen Grafikkarte weniger Leistung aufnehmen. Im Gegensatz zu AMDs Radeon-HD-3000-Serie verwendete Nvidia noch den 65-nm-Fertigungsprozess und stellte erst im Sommer 2008 auf das modernere 55-nm-Verfahren um. Den zunächst entstandenen Nachteil der höheren Fertigungskosten konnte Nvidia mit der besseren Performance am Markt ausgleichen. Kritisiert wurde der Verzicht auf die Unterstützung des Shadermodell 4.1 (SM 4.1) nach DirectX 10.1, sowie das Fehlen eines Energiesparmodus.

Als erste Karte der GeForce-9-Serie wurde am 21. Februar 2008 die GeForce 9600 GT eingeführt. Im Gegensatz zu früheren Serienpräsentationen handelt es sich dabei um keine High-End-, sondern um eine Mainstream-Grafikkarte auf Basis der G94-GPU. Bei dem G94-Prozessor handelt es sich im weitesten Sinne um einen halbierten G92-Chip, welcher allerdings weiterhin über vier ROP-Partitionen verfügt. Dadurch war es möglich, dass Nvidia erstmals auf einer Mainstream-Grafikkarte ein 256-Bit-Speicherinterface verbauen konnte. Die GeForce 9600 GT wurde am Markt gegen die Radeon HD 3850 platziert, welche zu diesem Zeitpunkt im Preissektor von ca. 150 € konkurrenzlos agierte. Trotz technischer Nachteile gegenüber der Konkurrenz durch fehlende DirectX-10.1-Unterstützung und den Verzicht auf einen Energiesparmodus konnte die GeForce 9600 GT sich erfolgreich am Markt behaupten, was im Allgemeinen auf die höhere Performance gegenüber der Radeon HD 3850 zurückgeführt wird. Dies änderte sich erst im Herbst 2008 mit der Einführung der Radeon HD 4830. Erst im November 2009 präsentierte Nvidia mit der GeForce GT 240 den Nachfolger, womit die GeForce 9600 GT eine für Grafikkarten ungewöhnlich lange Marktpräsenz aufwies. Dies war nur möglich mit dem Wechsel auf den 55-nm-Fertigungsprozess und der damit verbundenen Kostenreduzierung.

Am 18. März 2008 erweiterte Nvidia mit der Einführung der GeForce 9800 GX2 die GeForce-9-Serie auf den High-End-Bereich. Die Dual-Grafikkarte bestand aus zwei einzelnen Platinen, die im so genannten „Sandwich“-Design zusammengesetzt wurden. Dabei handelte es sich praktisch gesehen um zwei GeForce 8800 GT Grafikkarten, welche über einen internen SLI-Brückenchip miteinander kommunizieren und über alle acht Shadercluster des G92-Prozessors verfügten. Sie erwies sich bei ihrer Präsentation als die zu diesem Zeitpunkt schnellste Grafikkarte am Markt, obwohl es bei sehr speicherintensiven Anwendungen (z. B. durch hohe Anti-Aliasing-Einstellung oder extreme Auflösungen) aufgrund der geringen Videospeichergröße zu teilweise massiven Performance-Einbrüchen kam.

Am 1. April 2008 stellte Nvidia die GeForce 9800 GTX vor, welche auf einem vollwertigen G92-Prozessor basiert. Nvidia versuchte mit der Karte an den Erfolg der GeForce 8800 GTX anzuknüpfen. Obwohl die GeForce 9800 GTX sowohl über eine höhere Rechenleistung der Streamprozessoren als auch höhere Texelfüllraten verfügte, fiel sie bei speicherintensiven Anwendungen hinter die Performance des Vorgängers zurück. Als Ursache dafür gelten der geringere Speicherdurchsatz, sowie die geringere Speichergröße. Dies führte dazu, dass die GeForce 9800 GTX sich nur bedingt erfolgreich am Markt verkaufte, auch weil der Preisaufschlag gegenüber der nur minimal langsameren GeForce 8800 GTS 512 unverhältnismäßig hoch war. Dies änderte sich erst, als Nvidia Ende Juli 2008 die überarbeitete GeForce 9800 GTX+ einführte. Diese verwendete den G92-Chip in der B1-Revision und war daher die erste Grafikkarte von Nvidia, welche im 55-nm-Fertigungsprozess hergestellt wurde. Dieser reduzierte die Fertigungskosten und ermöglichte höhere Taktraten. Die neue GeForce 9800 GTX+ platzierte sich sowohl leistungsmäßig als auch preislich zwischen der Radeon HD 4850 und 4870.

Am 29. Juli 2008 erweiterte Nvidia die GeForce-9-Serie um die GeForce 9500 GT und 9800 GT. Die GeForce 9500 GT ersetzte dabei die ältere GeForce 8600 GTS und basierte auf der G96-GPU. Sie sortierte sich im oberen Low-End-Bereich ein und agierte dort durchaus erfolgreich. Einige Boardpartner Nvidias brachten unter dem Namen GeForce 9500 GS noch eine leistungsreduzierte Variante mit DDR2-Speicher auf den OEM-Markt. Wie bereits die GeForce 9600 GSO handelte es sich bei der GeForce 9800 GT um eine reine Neuauflage. Da nur die Unterstützung für den HybridPower-Modus hinzugefügt worden war, konnte die GeForce 9800 GT keine Performanceverbesserung im Vergleich zum Vorgänger erreichen. Da die Konkurrenzkarte von ATI, die Radeon HD 4850, eine höhere Performance aufwies, konnte die GeForce 9800 GT die guten Verkaufserfolge der GeForce 8800 GT nicht wiederholen.

Den Grafikprozessor G98 setzte Nvidia zunächst als IGP und in der GeForce-M-Serie ein. Auf dem Desktopmarkt dagegen wurde der G98 von Nvidia zunächst nur auf der GeForce 8400 und 8400 GS Rev. 2 verwendet. Allerdings entschieden sich verschiedene Boardpartner von Nvidia, die GeForce 8400 GS Rev. 2 auch unter den Namen GeForce 9300 GS, GE und SE auf den OEM-Markt zu bringen.

Anfang 2009 präsentierten Nvidias Boardpartner die sogenannte „Green Edition“ der GeForce 9600 GT und 9800 GT. Die Karten wurden mit reduzierter Spannung betrieben, wodurch die Leistungsaufnahme soweit reduziert wurde, dass auf die zusätzlichen Stromstecker der Referenzmodellen verzichtet werden konnte. Für den stabilen Betrieb mussten aber auch die Taktraten gesenkt werden, so dass diese Modelle etwas weniger leistungsfähig als die "normalen" Editionen der entsprechenden Karten sind. Nvidia selbst, welche die Karten offiziell nicht listet, unterstützte die Boardpartner mit der Selektion der notwendigen G92- und G94-Grafikprozessoren.

Grafikprozessoren

Grafik- chip	Fertigung			Einheiten						L2- Cache	API-Support			Video- pro- zessor	Bus- Schnitt- stelle
	Pro- zess	Transi- storen	Die- Fläche	ROP- Parti- tionen	ROPs	Unified-Shader		Textureinheiten			DirectX	OpenGL	OpenCL
						Stream- prozessoren	Shader- Cluster	TAUs	TMUs
G92 / b	65/55 nm	754 Mio.	324/276 mm²	4	16	128	8	64	64	64 KB	10.0	3.3	1.1	VP2	PCIe 2.0
G94 / b		505 Mio.	240/180 mm²	4	16	064	4	32	32	64 KB
G96 / b		314 Mio.	144/119 mm²	2	08	032	2	16	16	32 KB					PCI, PCIe 2.0
G98	65 nm	210 Mio.	086 mm²	1	04	008	1	08	08	16 KB				VP3	PCI

Namensgebung

Bei der GeForce-9-Serie kommt ein ähnliches Bezeichnungsschema, wie es seit der GeForce-6-Serie verwendet wird, zum Einsatz. Alle Grafikchips werden mit einer vierstelligen Nummer bezeichnet, die generell mit einer „9“ (für GeForce 9) beginnt. Die zweite Ziffer teilt dann die Familie in verschiedene Marktsegmente auf. Das Kürzel hinter der Modellnummer dient zu einer weiteren Diversifizierung.

GeForce 9500 GT des Herstellers Gigabyte

Aufteilung:

• 9300/ 9400/ 9500: Low-End
• 9600: Mainstream
• 9800: Performance, High-End

Buchstabenkürzel:

• kein Suffix – IGP-Variante
• GE/GS/GSO – Leistungsschwache Versionen (oft Recycling von teildefekten, eigentlich höherwertigen Chips)
• GT – „Normale“ Versionen (oft die Produkte mit bestem Preis-Leistungs-Verhältnis im Nvidia-Produktangebot)
• GTX – Leistungsfähige Versionen (Bezeichnung gibt es nur im Performance-Segment)
• GX2 – Leistungsstärkste Versionen mit zwei GPUs auf einer Grafikkarte

Sonderkennzeichnung „+“:

Ein „+“ hinter der Modellbezeichnung lässt erkennen, dass dies eine überarbeitete und meist schnellere Version einer früheren, aber baugleichen, Grafikkarte ist – bei der 9800 GTX+ wurde eine neuere Revision des Prozessors verbaut.

Modelldaten

Modell	Offizieller Launch	Grafikprozessor (GPU)							Grafikspeicher
		Typ	Aktive Einheiten				Chiptakt (MHz)	Shadertakt (MHz)	Größe (MB)	Takt (MHz)	Typ	Speicher- interface
			ROPs	Shader- Cluster	Stream- prozessoren	Textur- einheiten
GeForce 9300	15. Okt. 2008	MCP7A	8	1	16	8	450	1200	Shared Memory	IGP	DDR2/DDR3	IGP
GeForce 9300 GE	Jun. 2008	G98	4	1	8	8	540	1300	256	500	DDR2	64 Bit
GeForce 9300 GS	Jun. 2008	G98	4	1	8	8	567	1400	256	500	DDR2	64 Bit
GeForce 9400	15. Okt. 2008	MCP7A	8	1	16	8	580	1400	Shared Memory	IGP	DDR2/DDR3	IGP
GeForce 9400 GT	27. Aug. 2008	G96b	8	1	16	8	550	1400	512	400	DDR2	128 Bit
GeForce 9500 GT	29. Jul. 2008	G96 G96b	8	2	32	16	550	1400	512	800	GDDR3	128 Bit
GeForce 9600 GSO	Apr. 2008	G92	12	6	96	48	550	1375	384	800	GDDR3	192 Bit
GeForce 9600 GSO 512	Okt. 2008	G94b	16	3	48	24	650	1625	512	900	GDDR3	256 Bit
GeForce 9600 GT	21. Feb. 2008	G94 G94b	16	4	64	32	650	1625	512	900	GDDR3	256 Bit
GeForce 9600 GT (Green Edition)	Feb. 2009	G94b	16	4	64	32	600	1500	512	900	GDDR3	256 Bit
GeForce 9800S	k. A.	G94b	16	4	64	32	600	1500	1024	800	GDDR3	256 Bit
GeForce 9800 GT	29. Jul. 2008	G92 G92b	16	7	112	56	600	1512	512	900	GDDR3	256 Bit
GeForce 9800 GT (Green Edition)	Mrz. 2009	G92b	16	7	112	56	550	1375	512	900	GDDR3	256 Bit
GeForce 9800 GTX	1. Apr. 2008	G92	16	8	128	64	675	1688	512	1100	GDDR3	256 Bit
GeForce 9800 GTX+	19. Jul. 2008	G92b	16	8	128	64	738	1836	512	1100	GDDR3	256 Bit
GeForce 9800 GX2	18. Mrz. 2008	2× G92	2× 16	2× 8	2× 128	2× 64	600	1500	2× 512	1000	GDDR3	2× 256 Bit

Hinweise:

• Die angegebenen Taktraten sind die von Nvidia empfohlenen bzw. festgelegten. Allerdings liegt die finale Festlegung der Taktraten in den Händen der jeweiligen Grafikkarten-Hersteller. Daher ist es durchaus möglich, dass es Grafikkarten-Modelle gibt oder geben wird, die abweichende Taktraten besitzen.
• Mit dem angegebenen Zeitpunkt ist der Termin der öffentlichen Vorstellung angegeben, nicht der Termin der Verfügbarkeit der Modelle.
• Die Taktfrequenz des Speichers wird auch oft als doppelt so hoch angegeben. Grund dafür ist die doppelte Daten-Rate (DDR).

Leistungsdaten

Für die jeweiligen Modelle ergeben sich folgende theoretische Leistungsdaten:

Modell	Rechenleistung aller Streamprozessoren (GFlops)	Füllrate des Grafikprozessors		Datenübertragungsrate zum Grafikspeicher (GB/s)
		Pixel (GPixel/s)	Texel (GTexel/s)
GeForce 9300	57,6	3,6	3,6	k. A.
GeForce 9300 GE	31,2	2,2	4,3	8,0
GeForce 9300 GS	33,6	2,3	4,5	8,0
GeForce 9400	67,2	4,6	4,6	k. A.
GeForce 9400 GT	67	4,4	4,4	12,8
GeForce 9500 GT	134	4,4	8,8	25,6
GeForce 9600 GSO	396	6,6	26,4	38,4
GeForce 9600 GSO 512	234	10,4	15,6	57,6
GeForce 9600 GT	312	10,4	20,8	57,6
GeForce 9600 GT (Green Edition)	288	9,6	19,2	57,6
GeForce 9800S	288	9,6	19,2	51,2
GeForce 9800 GT	508	9,6	33,6	57,6
GeForce 9800 GT (Green Edition)	462	8,8	30,8	57,6
GeForce 9800 GTX	648	10,8	43,2	70,4
GeForce 9800 GTX+	705	11,8	47,2	70,4
GeForce 9800 GX2	2× 576	2× 9,6	2× 38,4	2× 64,0

Hinweise:

• Die angegebenen Leistungswerte für die Rechenleistung über die Streamprozessoren, die Pixelfüllrate, die Texelfüllrate und die Speicherbandbreite sind theoretische Maximalwerte. Die Gesamtleistung einer Grafikkarte hängt unter anderem davon ab, wie gut die vorhandenen Ressourcen ausgenutzt bzw. ausgelastet werden können. Außerdem gibt es noch andere, hier nicht aufgeführte Faktoren, die die Leistungsfähigkeit beeinflussen.
• Die angegebene Rechenleistung über die Streamprozessoren bezieht sich auf die Nutzung beider MUL-Operationen, die bei Grafikshaderberechnungen nicht erreicht wird, da weitere Berechnungen ausgeführt werden müssen. Bei diesen Berechnungen liegt die Leistung der Rechenleistung über die Stream-Prozessoren daher geringer.

Leistungsaufnahmedaten

Die in der Tabelle aufgeführten Messwerte beziehen sich auf die reine Leistungsaufnahme von Grafikkarten, die dem nVidia-Referenzdesign entsprechen oder zumindest ein von nVidia unterstütztes eigenes Marktsegment bilden (z. B. Green Edition). Um diese Werte zu messen, bedarf es einer speziellen Messvorrichtung; je nach eingesetzter Messtechnik und gegebenen Messbedingungen, inklusive des genutzten Programms, mit dem die 3D-Last erzeugt wird, können die Werte zwischen unterschiedlichen Apparaturen schwanken. Daher sind hier Messwertbereiche angegeben, die jeweils die niedrigsten und höchsten gemessenen Werte aus verschiedenen Quellen darstellen.

Modell	Typ	Verbrauch (Watt)			zusätzliche Strom- stecker
		MGCP	Messwerte
			Idle	3D-Last
GeForce 9300	MCP7A	k. A.	k. A.	k. A.	keine
GeForce 9300 GE	G98	k. A.	k. A.	k. A.	keine
GeForce 9300 GS	G98	k. A.	k. A.	k. A.	keine
GeForce 9400	MCP7A	k. A.	k. A.	k. A.	keine
GeForce 9400 GT	G96b	50	k. A.	k. A.	keine
GeForce 9500 GT	G96 G96b	72	k. A.	k. A.	keine
GeForce 9600 GSO	G92	84	k. A.	k. A.	1× 6-Pin
GeForce 9600 GSO 512	G94b	83	k. A.	k. A.	1× 6-Pin
GeForce 9600 GT	G94 G94b	96	26	69	1× 6-Pin
GeForce 9600 GT (Green Edition)	G94b	59	k. A.	k. A.	keine
GeForce 9800S	G94b	k. A.	k. A.	k. A.	k. A.
GeForce 9800 GT	G92	115	35	111	1× 6-Pin
	G92b		k. A.	k. A.
GeForce 9800 GT (Green Edition)	G92b	75	k. A.	k. A.	keine
GeForce 9800 GTX	G92	156	60–62	175–186	2× 6-Pin
GeForce 9800 GTX+	G92b	141	k. A.	k. A.	2× 6-Pin
GeForce 9800 GX2	2× G92	197	88	268	1× 6-Pin 1× 8-Pin

Weitaus üblicher als die Messung des Verbrauchs an der Grafikkarte ist die Bestimmung der Leistungsaufnahme eines Gesamtsystems. Dazu wird ein Referenzsystem zusammengestellt, in dem die verschiedenen Grafikkarten eingebaut werden; daraufhin findet die Messung mithilfe eines Energiekostenmessgerätes oder einer vergleichbaren Apparatur direkt an der Steckdose statt. Allerdings ist die Aussagekraft der Messwerte begrenzt: Es ist nicht klar, welcher Verbrauch von der Grafikkarte stammt und was dem restlichen PC-System zuzuschreiben ist. Der Unterschied im Verbrauch zwischen Idle- und 3D-Lastbetrieb ist bei dieser Messmethode nicht nur davon abhängig, mit welchem Programm die Last erzeugt wurde; die Auslastung und Effizienz des restlichen PC-Systems inklusive Netzteil, Mainboard und Prozessor beeinflussen die gemessene Differenz ebenfalls. Da sich die getesteten Systeme in der Regel von dem eigenen PC-System zuhause unterscheiden, lassen sich die dort angegebenen Werte nicht auf das eigene System abbilden. Nur Messdaten von sonst identischen Systemen taugen (bedingt) für den Vergleich untereinander. Wegen dieser Abhängigkeit sind Gesamtsystem-Messwerte in der hiesigen Tabelle nicht aufgeführt. Da sie aber ein besseres Bild von der praktischen Leistungsaufnahme eines konkreten Systems mit einer bestimmten Grafikkarte vermitteln können, werden unter den Weblinks Seiten aufgelistet, die solche Messungen vornahmen.

Weblinks

Commons: Nvidia-GeForce-9-Serie – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Produktübersicht auf der Herstellerseite (englisch)
• nVidia G92: Technik im Detail. computerbase.de
• nVidia G94: Technik im Detail. computerbase.de
• nVidia G96: Technik im Detail. computerbase.de

Messung der Leistungsaufnahme eines Gesamtsystems

• Messungen mit GeForce 9500 GT, 9600 GSO, 9600 GT, 9800 GT, 9800 GTX, 9800 GTX+, 9800 GX2 und anderen bei Computerbase
• Messungen mit GeForce 9600 GT Green, 9600 GT, 2× 9600 GT (SLI) und anderen bei PCstats
• Messungen mit GeForce 9600 GT, 9800 GTX, 9800 GTX+, 9800 GX2 und anderen bei Tom’s Hardware

Einzelnachweise

GeForce-Serien des Herstellers Nvidia

Siehe auch: GoForce, GeForce Go und GeForce M