Test: AMD Radeon HD 7970 CrossFire vs. NVIDIA GeForce GTX 680 SLI

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cf-sli-logoMit der Radeon HD 7970 (Hardwareluxx-Artikel) und GeForce GTX 680 (Hardwareluxx-Artikel) haben AMD und NVIDIA ihre beiden Single-GPU-Flaggschiffe bereits vorgestellt. In Kürze kann mit einer Präsentation der beiden Dual-GPU-Modelle in Form der Radeon HD 7990 und GeForce GTX 690 gerechnet werden. Für uns Anlass genug einmal die Multi-GPU-Eigenschaften und hier vor allem die Performance genauer unter die Lupe zu nehmen. In den Einzeltests zeigte sich recht schnell, dass NVIDIA mit der GeForce GTX 680 die Nase vorne hat, doch trifft es auch auf den Multi-GPU-Betrieb zu?

Auch wenn die beiden aktuellen Single-GPU-Vertreter für aktuelle Spiele selbst in hohen Auflösungen ausreichen, so entscheiden sich doch immer wieder Spieler für den Aufbau eines Multi-GPU-Systems. Die Gründe dafür reichen vom schlichten "Must Have" bis hin zu echtem Bedarf wegen extremer Grafik-Settings.

Unser Dank geht an dieser Stelle an ASUS, die uns mit jeweils einer AMD Radeon HD 7970 und NVIDIA GeForce GTX 680 versorgt haben.

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Auf die Details der beiden Karten gehen wir nicht näher ein. Dies haben wir bereits in den jeweiligen Launch-Artikeln getan. Dennoch haben wir die technischen Daten einmal tabellarisch zusammengefasst:

NVIDIA GeForce GTX 680 SLI AMD Radeon HD 7970 CrossFire
Straßenpreis ab 2x 465 Euro ab 2x 400 Euro
Homepage NVIDIA-Produktseite AMD-Produktseite
Technische Daten
GPU 2x GK104 2x Tahiti XT
Fertigung 28 nm 28 nm
Transistoren 2x 3,54 Milliarden 2x 4,3 Milliarden
GPU-Takt 1006 MHz + Boost 925 MHz
Speichertakt 1502 MHz 1375 MHz
Speichertyp GDDR5 GDDR5
Speichergröße 2x 2048 MB 2x 3072 MB
Speicherinterface 256 Bit 384 Bit
Speicherbandbreite 201,6 GB/Sek.

264 GB/Sek.

DirectX-Version 11.1 11.1
Shadereinheiten 2x 1536 (1D) 2x 2048 (1D)
Textur Units 2x 128 2x 128
ROPs 2x 32 2x 32

Der Aufbau eines SLI- bzw. CrossFire-Systems ist recht einfach. Die beiden Karten werden in die verfügbaren PCI-Express-Steckplätze gesteckt und danach mit einer SLI- bzw. CrossFire-Bridge miteinander verbunden. Die beiden Treiber erkennen die Konfiguration automatisch und aktivieren meist auch schon das Multi-GPU-Rendering ohne Zutun des Benutzers.

Ohne große Umschweife kommen wir daher zu den Messungen von Leistungsaufnahme, Temperatur und Laustärke sowie den Benchmarks.


Um die Treiber-Generationen anzugleichen, aber auch um die Hardware auf ein neues Level vorzubereiten, haben wir das Testsystem etwas umgestellt. Der Intel Core i7-3960X wird von 3,2 GHz auf 4,2 GHz übertaktet, um Limitierungen durch den Prozessor weitestgehend auszuschließen. Folgende Systemkomponenten kommen dabei zum Einsatz:

Testsystem
Prozessor Intel Core i7-3960X 3,3 GHz übertaktet auf 4,2 GHz
Mainboard ASUS P9X79
Arbeitsspeicher ADATA XPG Gaming Series Low Voltag 4x 2 GB PC3-12800U CL 9-9-9-24
Festplatte ADATA S510 SSD 60 GB
Netzteil Seasonic Platinum Series 1000 Watt
Betriebssystem Windows 7 64 Bit mit SP1
Grafikkarten
NVIDIA NVIDIA GeForce GTX 680 (1006/1502 MHz, 2048 MB)
NVIDIA GeForce GTX 590 (608/1215/854 MHz, 3072 MB - 1536 MB effektiv) 
NVIDIA GeForce GTX 580 (772/1544/1000 MHz, 1536 MB)
NVIDIA GeForce GTX 570 (732/1464/950 MHz, 1280MB)
NVIDIA GeForce GTX 560 Ti 448 Cores (732/1464/950 MHz, 1280 MB) 
NVIDIA GeForce GTX 560 Ti (820/1640/1000 MHz, 1024 MB)
NVIDIA GeForce GTX 560 (810/1620/1002 MHz, 1024 MB) 
NVIDIA GeForce GTX 550 Ti (900/1800/1026 MHz, 1024 MB)
AMD AMD Radeon HD 7970 (925/925/1375 MHz, 3072 MB) 
AMD Radeon HD 7950 (800/800/1250 MHz, 3072 MB) 
AMD Radeon HD 7870 (1000/1000/1200 MHz, 2048 MB) 
AMD Radeon HD 7850 (860/860/1200 MHz, 2048 MB) 
AMD Radeon HD 7770 (1000/1000/1125 MHz, 1024 MB) 
AMD Radeon HD 7750 (800/800/1125 MHz, 1024 MB)
AMD Radeon HD 6990 (830/830/1250 MHz, 4096 MB - 2048 MB effektiv) 
AMD Radeon HD 6970 (880/880/1375 MHz, 2048 MB) 
AMD Radeon HD 6950 (800/800/1200 MHz, 2048 MB)
AMD Radeon HD 6870 (900/900/1050 MHz, 1024 MB)
AMD Radeon HD 6850 (775/775/1000 MHz, 1024 MB)
AMD Radeon HD 6790 (840/840/1050 MHz, 1024 MB)
AMD Radeon HD 6770 (850/850/1200 MHz, 1024 MB)
Treiber
NVIDIA GeForce 301.10 WHQL
AMD Catalyst 12.3 CAP 1

Unsere Testsysteme werden ausgestattet von ASUS, Intel, Thermaltake und Seasonic. Vielen Dank für die Bereitstellung der Komponenten!

Treibereinstellungen NVIDIA:

Textureinstellungen AMD:

Folgende Benchmarks kommen mit den genannten Settings zum Einsatz:

Futuremark 3DMark 11 (DX11):

LuxMark 2.0 (OpenCL):

Anno 2070 (DX11):

Battlefield 3 (DX11):

Call of Duty: Modern Warfare 3 (DX9):

Crysis Warhead (DX10):

Crysis 2 (DX11):

Rage (OpenGL):

The Elder Scrolls V: Skyrim (DX9):

The Witcher 2 (DX9):

Metro 2033 (DX11):


Nun soll es aber endlich mit den Messwerten losgehen.

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Aufgrund der guten Stromspar-Mechanismen hält sich der Idle-Stromverbrauch der Multi-GPU-Systeme heutzutage in Grenzen. Er ist sogar deutlich geringer als der einer einzelnen Grafikkarte der Vorgänger-Generationen. Der Idle-Stromverbrauch ist also kein Negativpunkt mehr. Die beiden GeForce GTX 680 verbrauchen etwas weniger als zwei Radeon HD 7970. Auswirkungen auf die Stromrechnung dürfte dies aber aufgrund des geringen Abstandes nicht haben.

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Unter Last wird das Leistungspotenzial der Systeme deutlich. Zwar können beide Karten im Single-Betrieb noch mit einem ausgewogenen Performance/Watt-Verhältnis glänzen, bei zwei Karten in einem System steigt der absolute Verbrauch natürlich dennoch deutlich an. Ob dieser auch mit der entsprechenden Leistung einhergeht, werden die Benchmarks zeigen müssen.

Den Vergleich zwischen der GeForce GTX 680 und Radeon HD 7970 entscheidet NVIDIA für sich. Um immerhin 55 Watt ist der Verbrauch des SLI-Systems geringer.

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Ein weiterer wichtiger Faktor in einem Mutli-GPU-System sind die Temperaturen. Da die Grafikkarten in einer solchen Konfiguration oftmals sehr dicht beisammen arbeiten, treten sie auch in Konkurrenz um die kühle Luft im Gehäuse. Im Idle-Betrieb stellt dies aber noch kein allzu großes Problem dar. Im Vergleich zum Single-Betrieb steigen die Temperaturen um 2 °C an.

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Schon etwas problematischer wird das Thema Temperaturen unter Last. Das von uns verwendete ASUS P9X79 lässt einen Slot Platz zwischen dem primären und sekundären PCI-Express-Slot, sodass die beiden Karten jeweils auch etwas mehr Luft bekommen. Dennoch steigt die Temperaturen bei AMD um 10 °C und bei NVIDIA um 5 °C an.

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Die Lautstärke ist bei jeder Grafikkarte ein wichtiger Faktor. Noch wichtiger wird er in einem Multi-GPU-System. Hier spielt dann nicht nur die doppelte Anzahl der Lüfter eine Rolle, sondern auch die erhöhte Temperatur durch ein mögliches Aufheizen des Systems. Dies kompensieren die Karten durch eine höhere Drehzahl, was wiederum zu einer höheren Geräuschkulisse führt. Da die Temperaturen im Idle-Betrieb nicht sonderlich stark anstiegen, hält sich auch der Anstieg der Lautstärke in einem Multi-GPU-System in Grenzen.

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Ein deutlich anderes Bild zeigt sich im Last-Betrieb. Hier verdoppelt sich die Lautstärke beim Einsatz zweier GeForce GTX 680 fast. Bei AMD und den beiden Radeon HD 7970 ist der Anstieg ähnlich hoch, absolut aber liegt man sogar noch mehr als ein dB über dem SLI-System. Uns überrascht die Messung nicht - CrossFire- und SLI-System müssen der Leistung in Form eines höheren Verbrauchs und abzuführenden Leistungsaufnahme Tribut zollen.


Auch die neueste Generation des 3DMark wollen wir mit in den Benchmark-Parcour aufnehmen. Beim 3DMark 11 handelt es sich um den ersten vollständigen DirectX-11-Benchmark aus dem Hause Futuremark. Aus diesem Grund macht er auch ausgiebig Gebrauch von Tessellation, Depth of Field, Volumetric Lighting und Direct Compute. Obligatorisch ist natürlich auch die Unterstützung für Multi-Core-Prozessoren mit mehr als vier Kernen. Der Download ist in unserer Download-Area möglich.

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Zum kostenlosen Download von Futuremarks 3DMark 11 gelangt man über diesen Link.

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Sowohl AMD wie auch NVIDIA legen immer größeren Wert auf die Compute-Performance ihrer GPUs. Neben zahlreichen Engines mit OpenCL-Unterstützung wollen wir auch die Performance gesondert betrachten. Dazu nutzen wir den LuxMark 2.0, der in der Testszene "Sala" über RayTracing ein Bild berechnet und als Ausgabe die Samples pro Sekunde ausgibt.

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Zum kostenlosen Download von LuxMark 2.0 gelangt man über diesen Link.

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Als Geralt von Riva, dem Helden und Protagonisten des Fantasy-Rollenspiels The Witcher 2, kämpft und zaubert sich der Spieler durch die detailreich inszenierte Spielwelt. Assassins of Kings knüpft als Nachfolger von The Witcher nahtlos an dessen Ereignisse an, wobei der nicht-lineare Handlungsverlauf auch bei mehreren Durchgängen Spannung verspricht. Die eigens für den im Jahr 2010 veröffentlichten Titel entwickelte Red Engine (DX9) hob den Grafikstandard für Rollenspiele an und stieß bei Spielern und der Fachpresse auf hohe Anerkennung. So bezeichneten die Programmierer von CD Projekt RED ihre Engine als "beste Rollenspiel-Engine der Welt".

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Zur Vollversion von The Witcher 2 in unserem Preisvergleich gelangt man über diesen Link.

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Die Erfolgsmarke Call of Duty wurde mit Modern Warfare 3 Ende 2011 zum bereits achten Mal mit einer Fortsetzung versehen. Der Egoshooter besticht durch bildschirmfüllende Daueraction ohne echte Verschnaufspausen. Durch die starke und brachiale Inszenierung fühlt sich der Spieler dank der Möglichkeiten der IW Engine 4.0 (DX9) in den Mittelpunkt des Kriegsgeschehens versetzt. Laut Entwickleraussagen zeichnet sich die Engine vor allem durch das vertikale Gameplay und die äußerst detailliert ausgearbeiteten Texturen aus.

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Anno 2070 spielt entgegen seiner vier Vorgänger nicht mehr in der Vergangenheit sondern knapp 60 Jahre in der Zukunft. Das Spielprinzip blieb grundsätzlich gleich, das heißt fremde Inseln erkunden, besiedeln, Wirtschaftskreisläufe aufbauen, um die Bedürfnisse der unterschiedlichen Bevölkerungsteile zu befriedigen, und sich in der Diplomatie üben. Neu sind die drei Fraktionen: Die Ecos setzen auf regenerative Energie und erhalten die Natur, während ihr Gegenpart, die Tycoons, durch Schwerindustrie die Umwelt verschmutzen. Die dritte Fraktion, die Techs, ermöglicht es, neue Techniken zu nutzen und auf dem Meeresboden zu siedeln. Die großen Inseln, die lebendige Flora und Fauna und die fantastischen Wassereffekte der eigens von Related Designs entwickelten Engine (DX11) verlangen auf der höchsten Detailstufe der Grafikkarte einiges ab.

 
 

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Die Battlefield-Serie erfuhr mit der Veröffentlichung des dritten Teils den vorläufigen Höhepunkt der virtuell erlebbaren Multiplayer-Action auf weitläufigen Schlachtfeldern. Differenzierte Soldatenklassen, realitätsgetreu modellierte Waffen und Fahrzeuge stellen in Verbindung mit der leistungsstarken Frostbite 2-Engine (DX11) das momentane Nonplusultra des Actiongenres dar. Die grafische Darstellung besticht durch enorme Weitsicht und wirklichkeitsnahe Bewegungsabläufe des eigenen Soldaten. Langzeitmotiviation ist dank des Aufstiegssystems mit unzählig vielen freischaltbaren Waffen und Gadgets garantiert, wobei mit Hilfe des Battlelogs stets die Übersicht gewahrt wird.

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Immer wieder für grafische Highlights verantwortlich zeichnen die Macher von Crysis. Die als Basis dienende CryEngine 2 sorgt dafür, dass selbst aktuelle High-End-Systeme den Anforderungen nicht immer gewachsen sind. Daher eignet sich Crysis Warhead ideal für unsere Benchmarks. Wir verwenden Crysis Warhead im DirectX-10-Modus, alle Details auf Maximum.

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Das auf der CryEngine 3 (DX11) basierende Crysis 2 entführt den Spieler in das apokalyptisch inszenierte New York. Die Ceph, die dem Insider bekannte Alienrasse aus dem ersten Teil, setzen auch im zweiten Teil alles daran, die Menschheit zu vernichten. Der Hauptcharakter namens Alcatraz, der zu Beginn durch unglückliche Umstände in Besitz des Nano-Suits gelangt, setzt sich fortan mit Waffengewalt und übermenschlichen Fähigkeiten, die der Anzug seinem Träger verleiht, gegen die Invasion zur Wehr. Im Gegensatz zum ersten Teil kommen auch Besitzer schwächerer PCs im optionalen Direct-X-9 Modus in den ruckelfreien Spielgenuss. Dies ist vor allem dem technischen Kompromiss geschuldet, den die Entwickler hinsichtlich der Konsolenportierung eingehen mussten. Die entsprechend vorhandene Hardware vorausgesetzt, kann als kleines Gimmick sogar im 3D-Modus auf Alienjagd gegangen werden.

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Der fünfte Teil der The-Elder-Scroll-Reihe spielt in der namensgebenden Provinz Skyrim (dt. Himmelsrand). Die Handlung dreht sich um die Rückkehr der Drachen, wie sie in den "Elder Scrolls" vorhergesagt wurde. Der Spieler übernimmt die Rolle eines "Dovahkiin", eines Individuums mit dem Körper eines Menschen und der Seele eines Drachen. Der Spieler durchstreift bei dem Kampf gegen die Drachen opulente Städte mit verschlungenen Gassen und atemberaubende Landschaften, deren Grenze buchstäblich der Himmel ist. Mit seiner hohen Weitsicht und der detaillierten Vegetation bringt Skyrim so manches System ins Schwitzen.

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Eine unwirtliche und verstrahlte Umwelt, Mutanten und ständige Bedrohungen - all diese Elemente nutzen die Ex-S.T.A.L.K.E.R. Entwickler 4A Games Studios, um den Spieler in die Welt von Metro 2033 zu entführen. Im Jahr 2033 hat sich die Menschheit mal wieder bekriegt und durch einen Atomschlag gegenseitig fast in die Luft gebombt. Eine Hand voll Überlebende hat sich in die Systeme der Moskauer U-Bahn zurückgezogen, um dort Zuflucht zu suchen. Zum Leidwesen der Flüchtlinge ist dieser Ort nicht ihre alleinige Heimat, auch feindselige Kreaturen, die sich an die giftige Atmosphäre gewöhnt haben, sind dort anzutreffen. Ihr Ziel: die verbleibenden Menschen ausrotten! Ob sie nun rohe Gewalt oder ausgeklügelte Taktik anwenden, es bleibt ihnen überlassen, wie sie das Ziel erreichen. Wie schon bei ihrem Erstlingswerk schaffen die Entwickler eine Wahnsinnsatmosphäre und lassen mit der A4-Engine (DX11) selbst moderne Grafikkarten an ihre Grenzen kommen.

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Bevor der Aufbau eines Multi-GPU-Systems in Angriff genommen werden kann, sollten die Rahmenvoraussetzungen geklärt werden. Eine möglichst starke CPU sollte die beiden GPUs mit ausreichend Daten füttern können. Auch beim Netzteil sollte darauf geachtet werden, dass zwei Grafikkarten mit einem Verbrauch von etwa 400 Watt noch zum restlichen System hinzukommen.

Für 98 Prozent der Spieler dürfte eine AMD Radeon HD 7970 und NVIDIA GeForce GTX 680 derzeit mehr als ausreichen. Auflösungen bis 2560x1600 Pixel sind problemlos spielbar. In einigen Fällen muss bei den Qualitätseinstellungen etwas zurückgeschraubt werden. Wer die Standard-Einstellungen der Spiele nutzt, der kann also bei einer einfachen Konfiguration bleiben.

Durch Mods an den Game-Engines sowie den Anti-Aliasing-Modi können aber auch die beiden High-End-Modelle bereits bei niedrigeren Auflösungen an ihre Grenzen kommen. Sinnvoll sind CrossFire und SLI auch, wenn mehr als ein Display zum Einsatz kommt. Auf entsprechende Tests mussten wir leider verzichten, dennoch haben wir versucht das Leistungspotenzial aufzuzeigen.

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Der Aufbau und die Handhabung eines CrossFire- und SLI-Systems haben sich über die vergangenen Jahre hinweg deutlich verbessert. Die meisten aktuellen Spiele werden unterstützt. Dennoch gibt es immer wieder Ausnahmen von dieser Regel. Ein Beispiel ist hier Crysis 2, dass beim Einsatz zweier Radeon HD 7970 nicht immer schneller lief als mit einer Karte. Auch die Skalierung ist von Spiel zu Spiel verschieden. In einigen Fällen erreichen wir eine um 90 Prozent verbesserte Performance, in anderen erhöht eine zweite Karte  die Performance nur um 60 Prozent.

Noch immer ein Problem sind die Mikroruckler. Diese treten zwar nur im unteren Framebereich auf, können aber weder von AMD noch von NVIDIA verhindert werden. NVIDIA konnte durch einige Optimierungen wenigstens etwas gegensteuern, bei AMD scheint man das Thema weiter zu ignorieren. Auch hier sei erwähnt, dass Mikroruckler auch von der jeweiligen Anwendung abhängig auftreten.

Zu einem CrossFire- oder SLI-System raten wir folglich nur Nutzern, die auf extrem hohen Auflösungen (2560x1600+) spielen und/oder den auf Einsatz von hohen SSAA- und Downsampling-Settings nicht verzichten können oder wollen. Dann aber sollte man sich auch etwas mit seinem System beschäftigen, denn mit dem einfachen Einbau der Karten ist es nicht getan. Zudem ist die Wahl der richtigen Karten entscheidend, damit die Lautstärke nicht zu einem störenden Faktor wird. Hierzu bieten sich Modelle der Hersteller mit alternativer Kühlung an.

Wer momentan den Aufbau eines Multi-GPU-Systems plant, dem legen wir ein SLI-System bestehend aus zwei GeForce GTX 680 nahe. Die Grundperformance und höher als bei zwei Radeon HD 7970 und durch weitere Treiber-Optimierungen dürfte NVIDIA auch noch etwas an Leistung hinzugewinnen. Natürlich aber spielt auch der Preis eine Rolle. Zwei GeForce GTX 680 sind derzeit für 930 Euro zu bekommen. Mit 800 Euro sind zwei Radeon HD 7970 deutlich günstiger. Faktoren wie den Stromverbrauch kann man getrost unter den Tisch fallen lassen, da hier der Anschaffungspreis eines solchen Systems nicht im Verhältnis zum Unterschied des Verbrauchs der beiden Systeme steht.