NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition im Test

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Mit der GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition läutet NVIDIA das Finale für die Pascal-Generation ein – zumindest wenn man davon ausgeht, dass NVIDIA keinen Refresh der Pascal-Architektur plant. Die Hardwarebasis als solches ist allerdings nicht neu und wird seit einigen Monaten im semiprofessionellen Bereich bereits in Form der Quadro P6000 und NVIDIA Titan X verkauft, auch wenn es hier leichte Unterschiede in der Ausführung gibt. Mit der GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition für 819 Euro zielt NVIDIA einmal mehr auf den hochpreisigen Markt ab. Wir schauen uns nun an, was der Käufer für sein Geld an Leistung bekommt.

Die Pascal-Architektur von NVIDIA darf als eine sehr erfolgreiche GPU-Generation für NVIDIA bezeichnet werden, die auch dazu geführt hat, dass NVIDIA einige außerordentlich Geschäftsquartale hinter sich hat und die Gewinne sprudeln. Wirft man einen Blick in unsere Artikel-Sektion, wird man dort dutzende Artikel zur GeForce-10-Serie finden, für den Desktop und den mobilen Bereich sowie in allen erdenklichen Ausführungen – von der kleinen GeForce GTX 1050 bis zur NVIDIA Titan X, der bisher schnellsten Karte der Pascal-Generation.

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Die GeForce GTX 1080 Ti basiert auf der GP102-GPU, genau wie die Titan X. Gefertigt wird diese in 16 nm bei TSMC, der Chip besteht aus 12 Milliarden Transistoren. In 6 Graphics Processing Cluster (GPG) sind 28 Streaming Multiprozessoren (SM) zu jeweils 128 Shadereinheiten organisiert. Somit kommt die Karte auf 3.584 Shadereinheiten. Aus diesen Angaben ergeben sich auch die 224 Textureinheiten – ebenfalls identisch zur NVIDIA Titan X.

Sicherlich eine Besonderheit ist der Speicher, denn dieser ist mit 11 GB ungewöhnlich bemessen. Grund hierfür ist die Reduzierung der Speicherinterfaces von 384 auf 352 Bit. Warum NVIDIA dies tut, ist uns nicht ganz klar. Vermutlich aber positioniert man sich am Markt entsprechend, um den eigenen Produkten keine Konkurrenz zu machen und auch um sich auf das vorzubereiten, was AMD mit Vega so plant. Damit setzt man den Konkurrenten natürlich unter Druck – auch preislich. NVIDIA kennt die Kosten für die Fertigung einer GPU bestimmter Komplexität und auch die für die Kombination aus GPU, Interposer und HBM2, denn mit der Tesla P100 fertigt man selbst eine entsprechende GPU. Man wird bei NVIDIA also in etwa kennen, wie teuer AMD seine GPU in der Fertigung zu stehen kommt.

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Aber noch einmal zurück zum Speicher: Eine der größten Neuerungen der GeForce GTX 1080 Ti ist der schnellere GDDR5X-Speicher. NVIDIA hat hier eng mit dem Speicherhersteller Micron zusammengearbeitet und den GDDR5X-Speicher, der bereits auf der GeForce GTX 1080 zum Einsatz kommt, deutlich beschleunigt. Über verschiedene Maßnahmen konnte NVIDIA die Signalqualität und Integrität verbessern, sodass die Taktraten gesteigert werden konnten. Von 1.250 MHz geht es auf 1.375 MHz. Anstatt des 384 Bit breiten Speicherinterfaces der GP102-GPU setzt NVIDIA bei der GeForce GTX 1080 Ti auf 352 Bit. Zusammen mit dem Speichertakt ergibt sich daher eine Speicherbandbreite von 484 GB/s – nur etwas schneller als die NVIDIA Titan X. Die Anzahl der ROPs reduziert sich durch das kleinere Speicherinterface von 96 auf 88.

Die technischen Daten der NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition in der Übersicht
Modell: NVIDIA GeForce
GTX 1080 Ti Founders Edition
NVIDIA Titan X NVIDIA GeForce
GTX 1080 Founders Edition
Straßenpreis: 819 Euro 1.359 Euro ab 600 Euro
Webseite: www.nvidia.de www.nvidia.de www.nvidia.de
Technische Daten
GPU: GP102 GP102 GP104
Fertigung: 16 nm 16 nm 16 nm
Transistoren: 12 Milliarden 12 Milliarden 7,2 Milliarden
GPU-Takt (Basis): 1.480 MHz 1.417 MHz 1.607 MHz
GPU-Takt (Boost):  1.582 MHz 1.531 MHz 1.733 MHz

Speichertakt:

1.375 MHz 1.250 MHz 1.250 MHz
Speichertyp:  GDDR5X GDDR5X GDDR5X
Speichergröße:  11 GB 12 GB 8 GB
Speicherinterface:  352 Bit 384 Bit 256 Bit
Bandbreite:  484 GB/s 480 GB/s 320 GB/s
DirectX-Version:  12 12 12
Shadereinheiten:  3.584 3.584 2.560
Textureinheiten:  224 224 160
ROPs:  88 96 64
Typische Boardpower:  250 W 250 W 180 W
SLI/CrossFire  SLI SLI SLI

Der Basis-Takt der GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition beläuft sich auf 1.480 MHz, während der Boost-Takt mindestens 1.582 MHz betragen soll. Damit wäre die GeForce GTX 1080 Ti etwas schneller als die Titan X, aber langsamer als die GeForce GTX 1080 – natürlich ausschließlich auf die Taktraten bezogen. Wie sich die Änderungen beim Speicherinterface und der Speicheranbindung niederschlagen, werden wir in den Messungen sehen.

Noch ein paar Worte zum Speicherinterface: Bei der aktuellen Pascal-Architektur teilt sich das Speicherinterface in 32-Bit-Blöcke auf. Von den 384 Bit des Vollausbaus deaktiviert NVIDIA einen dieser Blöcke und kommt auf 352 Bit. Jeder dieser 32-Bit-Blöcke ist auch für die Anbindung eines Speicherchips verantwortlich. 352 Bit / 32 Bit ergibt die 11 Kanäle für die 11 GDDR5X-Speicherchips. Tricks bei der Anbindung, wie dies bei der GeForce GTX 970 der Fall war, hat NVIDIA demnach also nicht vorgenommen.

Hinsichtlich der Architektur empfehlen wir einen Blick auf den Launch-Artikel der GeForce GTX 1080, in dem wir die Pascal-Architektur, die Fertigung in 16 nm FinFET sowie die neuen Funktionen genauer betrachtet und erläutert haben. Im Rahmen der Veröffentlichung der GeForce GTX 1080 Ti sprach NVIDIA noch etwas genauer über den schnellen GDDR5X sowie das Tiled Caching. Dies wollen wir auf einer getrennten Seite nach dieser Einführung tun.

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Der GPU-Z-Screenshot bestätigt die eben gemachten Angaben zur Ausstattung der NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition.

Wie bisher schon viele Tests mit den neuen GPUs – egal ob von AMD oder NVIDIA – im Zusammenspiel mit den Custom-Kühlungen gezeigt haben, ist das Zusammenspiel von Temperatur und Takt entscheidend für die Leistung der Karte. Dies ist auch bei der GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition nicht anders.

 
Gegenüberstellung von Temperatur und Takt
Spiel Temperatur Takt
The Witcher 3: Wild Hunt 82 °C 1.860 MHz
Rise of the Tomb Raider 82 °C 1.860 MHz
Hitman 81 °C 1.847 MHz
Far Cry Primal 82 °C 1.784 MHz
DiRT Rallye 83 °C 1.822 MHz
Anno 2205 83 °C 1.822 MHz
The Division 82 °C 1.847 MHz
Fallout 4 83 °C 1.822 MHz
DOOM 83 °C 1.784 MHz

Wie die GeForce GTX 1080 Founders Edition und auch die NVIDIA Titan X hängt die GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition ebenfalls sehr schnell am Temperatur-Limit. Dies wird aus den obigen Werten in der Tabelle noch nicht so offensichtlich, da die Karte in den Benchmarks nicht über mehrere Minuten in der Volllast arbeiten muss. So messen wir zwar eine maximale GPU-Temperatur von bis zu 84 °C (was dem Temperatur-Limit entspricht), der GPU-Takt bewegt sich mit 1.784 bis 1.860 MHz aber deutlich über der Boost-Vorgabe von NVIDIA.

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Dies ist jedoch nur die halbe Wahrheit. Wir haben natürlich auch einige Tests mit längeren Durchläufen gemacht und das Ergebnis sieht hier ganz anders aus. Der Screenshot aus GPU-Z zeigt das Verhalten der GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition sehr schön. Unter Last bewegt sich die Karte zunächst im Spannungs-Limit (blau), wird also noch nicht durch die Temperatur limitiert. GPU-Boost versucht den Takt immer weiter zu steigern und gerät daraufhin in das Power-Limit von 250 W (grün). Dann erreicht sie aber recht schnell das Temperatur-Limit von 84 °C und drosselt den Takt wieder (rosa). Ab dann bewegt sich die fast ausschließlich am Temperatur-Limit.


Schnellerer GDDR5X

Große Änderungen gibt es beim Speicher. Zwar setzt NVIDIA wieder auf GDDR5X und nicht auf HBM der 2. Generation, im Vergleich zum GDDR5X-Speicher der GeForce GTX 1080 und Titan X hat NVIDIA zusammen mit Micron aber die Bandbreite deutlich steigern können. Dies gelingt durch verschiedene Optimierungen in der Signalübertragung.

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NVIDIA zeigte dazu zwei Bilder, welche die Signalintegrität aufzeigen. Das Auge in der Mitte sollte möglichst klar und deutlich sein. Ist es das nicht, kommt es zu fehlerhaften Übertragungen. Zu den Optimierungen gehört unter anderem, dass man Signale verwendet, die sich überlagern und derart ausgleichen, das ein klareres Signal dabei herauskommt. Damit ist es NVIDIA und Micron möglich, den Takt des Speichers von 1.250 auf 1.375 MHz zu erhöhen.

Tiled Caching

Bereits in den vorangegangenen Generationen legte NVIDIA großen Wert auf eine möglichst gute Speicherkomprimierung, denn die Speicherbandbreite ist ein entscheidender Faktor für die Leistung einer GPU. Da neue Speichertechnologien langwierig und teuer sind, versuchen AMD und NVIDIA über eine möglichst gute Komprimierung hier etwas Potenzial einzusparen.

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Um den Flaschenhals aufzuzeigen, machte NVIDIA ein Beispiel, welches die beiden Extreme aufzeigt. Da wäre das Immediate Rendering, in dem ein Frame in einem Durchlauf bearbeitet wird. Die Geometrie-Daten werden vom DRAM in den L2-Cache und letztendlich in die GPU übertragen. Nach den Berechnungen werden die Pixel wieder aus der GPU in den L2-Cache und nach der Komprimierung in den DRAM übertragen. Die Bandbreite zwischen L2-Cache und DRAM wird zu einem limitierenden Faktor.

Der zweite Ansatz ist das Tiled Rendering, bei dem eine Szene in Tiles, also Kacheln aufgeteilt wird. Für jede Kachel müssen am Anfang die Geometrie-Daten übertragen werden, was der große Nachteil dieser Rendering-Technologie ist. Die Ausgabe der Pixel hingegen verbraucht weniger Bandbreite, da ein schneller Tile-Buffer verwendet wird. Dazu wird der L2-Cache genutzt, der einen Bereich zugewiesen bekommt, in dem ausschließlich diese Tile-Daten abgelegt werden. Die Ausgabe erfolgt aus jenem Tile-Buffer.

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Das Tiled Caching soll nun das Beste aus beiden Welten sein. Dazu verwendet NVIDIA eine Technik, die bereits seit der Maxwell-Generation in den GPUs eingebaut ist. Bereits im August des vergangenen Jahres tauchten erste Informationen dazu auf. Auch AMD verwendet mit der Vega-Architektur einen solchen Ansatz, bisher aber wollte dies NVIDIA nicht offiziell bestätigen. Ein sogenannter Binner mit Queue sitzt zwischen Geometry und Rasterizer. In diesen Binner werden die Geometrie-Daten geladen und dort in Tiles berechnet, wenn die Queue voll ist. Die Geometrie-Daten verbleiben dabei im L2-Cache und müssen nicht ständig aus dem DRAM in den L2-Cache übertragen werden, wie das bei der Behandlung einzelner Tiles der Fall ist. Die in Tiles gerenderten Pixel verbleiben ebenfalls im L2-Cache und werden erst zur Ausgabe in den DRAM übertragen. Damit wird der Flaschenhals bei der Übertragung zu vieler Daten zwischen dem L2-Cache und dem DRAM umgangen. Das Tiled Caching kann aber nicht in jedem Fall angewendet werden und so muss NVIDIA auch auf das Immediate Rendering zurückfallen.

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Mit solchen Technologien kann NVIDIA den Schritt zu schnellerem Speicher wie eben HBM2 noch etwas hinauszögern, ohne zu große Einbußen bei der Leistung zu haben. GDDR5X @ 11 GBit/s wie er nun bei der GeForce GTX 1080 Ti zum Einsatz kommt liegt hinsichtlich der Bandbreite auf Niveau von HBM. HBM2 ist mit 720 - 1.000 GB/s zwar noch einmal deutlich schneller, in der Fertigung zusammen mit dem Interposer aber auch deutlich teurer. Durch die Speicherkomprimierung und das Tiled Caching will NVIDIA eine virtuelle Speicherbandbreite von 1.200 GB/s erreichen, von denen 484 GB/s in Hardware in Form des schnellen Speichers umgesetzt sind und der Rest über die genannten Technologien erreicht wird. Für die Komprimierung und das Tiled Caching wird NVIDIA sicherlich die bestmöglichen Szenarien gewählt haben. Ohnehin handelt es sich bei der Darstellung nur um einen theoretischen Vergleich.

Die 11 GB an GDDR5X der GeForce GTX 1080 Ti reichen laut NVIDIA in nächster Zeit auch noch aus, denn Spiele wie Watch Dogs 2 oder Deus Ex: Mankind Devided belegen selbst in 5K nur etwa 11 bzw. 9 GB im Grafikspeicher.

Bessere Kühlung und Spannungsversorgung

NVIDIA will die Kühlung und die Spannungsversorgung der GeForce GTX 1080 Ti noch einmal im Vergleich zu den Vorgängern verbessert haben. Durch das Weglassen des DVI-Ausganges gewinnt NVIDIA etwas Platz an der Slotblende. Nun noch vorhanden sind 1x HDMI 2.0b und 3x DisplayPort 1.3/1.4. Die Kühlfläche des Kühlers soll sich verdoppelt haben. Ebenfalls verbaut ist eine Vapor-Chamber.

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Auf Seiten der Spannungsversorgung spricht NVIDIA von sieben, doppelt bestückten Phasen, also 14 Dual-FETs, die bis zu 250 A liefern können. Durch die neue Bestückung mit Dual-FETs steigert NVIDIA auch die Effizienz der Karte. Jede GPU hat dabei einen Sweet Spot, bei der die Ansteuerung besonders effektiv ist. NVIDIA vergleicht die GeForce GTX 1080 Ti gegen die GeForce GTX 1080 und GeForce GTX 980 und will hier noch einmal deutliche Verbesserungen erreicht haben.

Von der Anzahl einmal abgesehen nichts getan hat sich beim Typ und der Auslegung der Spulen, der Kondensatoren und der MOSFETs. Auch der MOSFET-Treiber sind identisch (TPS53603A von Texas Instruments). Die Treiber der MOSFETs für die GPU werden weiterhin von einem uP9511P VRM-Controller von uPI Semiconductor angesteuert. Eine Änderung gibt es aber beim VRM-Controller für die Speicher-MOSFETs, denn dieser uP1658P kann den Speicher mit mehr als zwei Power-States ansteuern. Die NVIDIA Titan X konnte ihren Speicher in zwei Spannungsstufen ansteuern. Die GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition hat hier aber eine VID-Tabelle hinterlegt, die mehrere unterschiedliche Speicherspannungen ermöglicht.

Die insgesamt sieben Spannungsphasen teilen sich wie folgt auf: Zwei Phasen sind für die Versorgung des Speichers verantwortlich. Die GPU verwendet die restlichen fünf Spannungsphasen. Versorgt werden diese Phasen über den 6-Pin- und 8-Pin-Anschluss sowie den PCI-Express-Steckplatz. Der PCI-Express-Steckplatz versorgt dabei zwei Phasen der GPU, der 6-Pin-Anschluss ebenfalls zwei Phasen der GPU und der 8-Pin-Anschluss übernimmt weitere zwei Phasen der GPU und zusätzlich die des Speichers. Nun fehlt aber noch eine Phase der GPU, die sowohl vom 6-Pin- als auch vom 8-Pin-Anschluss versorgt wird.

Der Begriff Dual-FET-Design ergibt sich aus dem Umstand, dass pro Phase zwei Kondensatoren, eine Spule und wieder zwei MOSFETs zum Einsatz kommen. Bei einem Single-FET-Design wären dies zwei Kondensatoren, eine Spiele und nur ein MOSFET. Die doppelte Anzahl an MOSFETs pro Phase ermöglicht eine Aufteilung der Spannungsversorgung auf diese beiden Komponenten, was die Temperaturen deutlich reduzieren sollte.

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Auch beim Kühler sollen die Maßnahmen dazu beigetragen haben, dass die Karte leiser ist und gleichzeitig niedrigere Temperaturen vorweisen kann. NVIDIA spricht von 5 °C niedrigeren Temperaturen und 2,5 db(A) geringerer Lautstärke. In unseren Tests wird die Karte aber noch beweisen müssen, ob sie in der Lage ist, dieses Versprechen zu halten. NVIDIA nennt hier nur Zahlen, bei denen beide Kühler getestet und diese mit 220 W an Wärmeleistung belastet wurden. Unsere Messungen folgen in diesem Artikel etwas später.

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Die Frage nach der Sinnhaftigkeit einer GeForce GTX 1080 Ti beantwortet NVIDIA mit einem Vergleich früherer Ti-Versionen. So soll die GeForce GTX 780 Ti gegenüber der Non-Ti ein Plus von 18 % an Leistung vorzuweisen haben. Die GeForce GTX 980 Ti erbrachte ein Plus von 25 % gegenüber der GeForce GTX 980 und die GeForce GTX 1080 Ti soll nun im Schnitt 35 % schneller sein, als die GeForce GTX 1080. Auch hierzu liefern wir die Werte ja später noch. Die zusätzliche Strom- und Spannungsversorgung erfolgt bei der GeForce GTX 1080 Ti über jeweils einen 8-Pin- und einen 6-Pin-Anschluss.


Zusammen mit der GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition präsentierte NVIDIA auch eine neue Version von ShadowPlay sowie neue GameWorks-APIs.

ShadowPlay Highlights

Mit NVIDIAs ShadowPlay gibt es für Besitzer einer GeForce-Grafikkarte eine schnelle und einfache Möglichkeit das eigene Spielgeschehen aufzuzeichnen. Dazu werden Encoder verwendet, die in der Maxwell- und Pascal-Architektur vorhanden sind. Neben dem quasi nicht vorhandenen Leistungsverlust bietet ShadowPlay bereits zahlreiche Funktionen, die das Aufzeichnen und Teilen der Inhalte einfach macht. Dazu gehört die Möglichkeit die Aufzeichnung manuell zu starten oder ständig eine Aufzeichnung von einer bestimmten Länge vorzuhalten, die dann vom Nutzer manuell auf einen gewissen Bereich eingeschränkt werden kann.

ShadowPlay wurde von NVIDIA zur GDC 2017 um ein SDK erweitert, welches es Spieleentwicklern erlaubt ShadowPlay direkt in das Spiel einzubauen. Dies ermöglicht es, dass die Spieleentwickler durch bestimmte Ereignisse eine Aufzeichnung triggern können. Ein Beispiel ist ein Multiplayer-Match, in dem der Spieler durch sein Können oder Glück mehrere Gegner gleichzeitig oder direkt hintereinander besiegt. Wie die Software solche Highlights bewertet, liegt in den Händen der Entwickler. Die Macher von LawBreakers haben ShadowPlay in dieser Form bereits eingebaut und gezeigt.

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In der ShadowPlay-Software bekommt der Spieler die ausgewählten und aufgezeichneten Videos aufgelistet. Dabei wird auch aufgeführt, warum das Video ausgewählt wurde. Im Falle von LawBreaker weil der Spieler ein Quadkill schaffte oder das komplette gegnerische Team auslöschte. Über die Maus kann der Clip noch etwas zurechtgeschnitten werden. Wie üblich erfolgt darauf die Wahl eines Titels sowie der Plattform, auf der der Clip veröffentlicht werden soll. Das ShadowPlay SDK kann entweder als Plugin für die Unreal Engine 4 eingebaut werden oder ist als C-Library verfügbar, die ebenfalls implementiert werden kann.

GameWorks-APIs

Ebenfalls auf der GDC 2017 vorgestellt wurden neuen GameWorks-APIs sowie eine Erweiterung des Programms für die Unterstützung von Entwicklern. Dabei zielt NVIDIA immer darauf ab, die Leistung in den aktuellen Spielen zu optimieren. Natürlich geht es aber auch darum die entsprechenden Technologien aus der GameWorks-Bibliothek sozusagen an den Mann bzw. den Entwickler zu bringen.

Einmal mehr betont NVIDIA den offenen Ansatz der verschiedenen Bibliotheken, denn inzwischen ist ein Großteil der GameWorks-Technologien als Open Source veröffentlicht worden, was auch verhindern soll, dass GameWorks ein proprietärer Ansatz nachgesagt wird. Mit der PhysX-Version 3.4 überführt NVIDIA einige der Effekte auch in die DirectX-12-Welt.

Eine der neuen APIs ist TurfFX. Dabei handelt es sich um eine PhysX-Komponente, die ein möglichst realistisches Gras mit eigenem Schatten und keiner Simulation von Schatten sowie eigener Physik der einzelnen Grashalme darstellen soll. Umgesetzt wurden dies beispielsweise in Ghost Recon Wildlands.

Wir haben auch einige Spielminuten mit der GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition in Ghost Recon Wildlands verbracht und dazu ein kleines Video gemacht, welches unter anderem den Benchmark enthält.


Bevor wir uns nun die NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition etwas genauer anschauen, werfen wir noch einmal einen Blick auf die wichtigsten technischen Daten zum Kühler, PCB und zu den weiteren Ausstattungsmerkmalen.

NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition
Länge des PCBs 266 mm
Länge mit Kühler 266 mm
Slothöhe 2 Slots
zusätzliche Stromanschlüsse 1x 8-Pin
1x 6-Pin
Lüfterdurchmesser 1x 65 mm
Display-Anschlüsse

1x HDMI 2.0
3x Displayport 1.2a

Lüfter aus im Idle Nein

Rein äußerlich macht NVIDIA derzeit kaum Unterschiede zwischen den Founders Editionen der höherklassigen GeForce-Modelle. Verwendet werden Aluminium, Magnesium und dort, wo Stabilität gefragt ist, auch ein Eisengerüst. Aufgrund des ähnlichen Aufbaues von Karte und Kühler kommen wir auch bei der GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition auf eine Gesamtlänge der Karte von 266 mm. Der Kühler überragt das PCB nicht, sodass auch das PCB 266 mm lang ist. Die Dicke des Kühler beträgt 2 Slots und damit belegt die Karte auf dem Mainboard auch eben dieses Maß. Auf die Details der Kühlung, der Anschlüsse und der zusätzlichen Stromversorgung gehen wir später noch einmal etwas genauer ein.

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Ohne den Aufdruck in der Nähe der Slotblende wäre eine GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition nicht von einer GeForce GTX 1080 oder GeForce GTX 1070 zu unterscheiden. Bei der NVIDIA Titan X war dies einfacher, denn hier hielt NVIDIA das Gehäuse in einem Dunkelgrau. Ansonsten sehen wir das klassische Design einer Founders-Edition-Kühlung mit einem Radiallüfter am hinteren Ende der Karte, der die warme Luft durch das Kühlergehäuse in Richtung der Slotblende bläst.

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Auf der Rückseite der Karte sehen wir eine Backplate, welche das komplette PCB verdeckt. NVIDIA bleibt auch hier seinem Design treu, welches den Verlauf einiger Linien vorsieht, in dessen Mitte sich der "GeForce GTX 1080 Ti"-Schriftzug sowie das NVIDIA-Logo befinden. Ob die Erhebungen auch einen positiven Effekt auf die Kühlung haben, können wir nicht sagen. Eine Backplate bietet zumindest einen gewissen Schutz vor mechanischen Schäden und sorgt auch etwas für mechanische Stabilität durch das hohe Gewicht des Kühlers.

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In das Aluminium eingefräst und in direkter Nähe zur Slotblende befindet sich ein "GTX 1080 Ti"-Schriftzug, der die Karte als solche erkenntlich macht. Rein äußerlich unterscheiden sich die Founders Editionen nicht und so hilft nur der Schriftzug bei der Orientierung – wenn man denn mehrere Karten sein Eigen nennen kann.

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Der Radiallüfter sorgt für die Frischluft im Kühler und hat einen Durchmesser von 65 mm. Auch hier setzt NVIDIA seit längerer Zeit auf das sogenannte Blower-Design, bei dem die kühle Luft am hinteren Ende der Karte angesaugt und durch den Kühlkörper befördert wird. An der Slotblende tritt die dann warme Luft dann aus und verbleibt nicht im PC-Gehäuse. Dies ist auch der größte Vorteil dieses Prinzips. Ein Stillstehen des Lüfters im Idle-Betrieb sieht NVIDIA nicht vor. Die Boardpartner hingegen tun dies inzwischen bei fast allen Karten.

Unter Volllast dreht der Lüfter am Temperatur-Limit mit fast 2.400 Umdrehungen pro Minute bei 50 % seiner Maximaldrehzahl. Im Idle-Betrieb sind es bei 23 % der Maximaldrehzahl nur 1.100 Umdrehungen pro Minute.

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Auf der Stirnseite der Karte befindet sich ein beleuchtetes "GeForce GTX"-Logo – natürlich in der Farbe grün. Steuern lässt sich diese Beleuchtung nicht. Sie schaltet sich einfach nur ein, wenn die Karte mit Strom versorgt wird und schaltet sich auch wieder ab, wenn der PC ausgeschaltet wird.

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Die zusätzliche Stromversorgung erfolgt über jeweils einen 6-Pin- und einen 8-Pin-Anschluss. Die PCI-Express-Spezifikationen sehen über die verschiedenen Spannungsschienen eine Versorgung von 75 W über den PCI-Express-Steckplatz vor. Hinzu kommen 75 W über den 6-Pin-Anschluss und 150 W über den 8-Pin-Anschluss. Dies sind allerdings nur theoretische Werte anhand einer Spezifikation. Die Anschlüsse können weit mehr leisten und tun dies bei Bedarf auch.

NVIDIA sieht eine typische Boardpower von 250 W für die GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition vor. Die Anschlüsse und der PCI-Express-Steckplatz kommen auf theoretische 300 W. Damit dürfte die Karte ausreichend versorgt sein. Auf den ersten Seiten sind wir auf die verbesserte Spannungsversorgung der Karte etwas genauer eingegangen.

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Wie alle aktuellen Karten von NVIDIA kann auch die GeForce GTX 1080 Ti in einem Multi-GPU-System betrieben werden. Theoretisch ist es möglich, bis zu vier Karten gemeinsam zu betreiben. Einige Benchmarks und Spiele erlauben dies auch, wenngleich die Skalierung mit mehr als zwei Karten immer schlechter wird und es daher auch nur selten Sinn macht, ein solches System aufzubauen. Mit DirectX 12 wird mit einem SLI mit mehr als zwei Karten ohnehin Schluss sein, denn mehr als zwei GPUs werden von DirectX 12 nicht mehr unterstützt – zumindest nicht in Standardspielen. Für einige Spiele und Benchmarks wird es dennoch eine entsprechende Unterstützung geben. Auf die Details zu SLI HD sind wir zum Launch der Pascal-Architektur genauer eingegangen.

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Über ein Sichtfenster auf der Front der Karte gibt NVIDIA den Blick auf den eigentlichen Kühlkörper frei. Dort zu sehen gibt es einen Aluminiumkühler mit feinen Lamellen in Längsrichtung, durch welche geführt wird. Die Lamellen sind in bestimmten Abständen leicht versetzt angebracht, sodass die Luft stärker daran vorbeiströmt. Neben diesen Aluminiumlamellen verwendet NVIDIA noch eine Vapor-Chamber auf der Bodenplatte direkt auf der GPU. Darauf gehen wir aber noch genauer ein, wenn wir uns den Kühler etwas genauer anschauen.

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Auch am hinteren Ende der Karte soll etwas warme Luft austreten, die durch den Radiallüfter in diese Richtung geblasen wird. Hier werden auch noch einmal die unterschiedlichen Materialien sichtbar. Im unteren Bereich kommt ein Eisenrahmen zum Einsatz, darüber befindet sich viel Aluminium – sowohl im Kühlkörper selbst, wie auch in Form der Abdeckung.

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Ein Teil der Backplate lässt sich entfernen. Dies soll in einer SLI-Konfiguration der zweiten Karte etwas mehr Luft geben. Eine Rolle spielt dies allerdings nur, wenn die beiden Karten in zwei direkt aufeinanderfolgenden PCI-Express-Steckplätzen sitzen. Acht kleine Kreuzschlitzschrauben halten die Hälfte der Backplate in Gewindeschrauben mit Kopf fest, die wiederum den Kühler auf dem PCB halten. Weitere dieser Schrauben halten auch die zweite Hälfte der Backplate und lassen sich ebenso einfach entfernen.

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Eine der wenigen äußerlichen Auffälligkeiten der GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition ist sicherlich das Fehlen des DVI-Anschlusses auf der Slotblende der Karte. Dies macht NVIDIA vor allem, um die Austrittsfläche für die warme Luft zu vergrößern. Boardpartner können aber weiterhin einen DVI-Anschluss ausführen und werden dies sicherlich auch tun.

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Zusätzlich zur Karte liefert NVIDIA im Karton der Founders Edition auch noch einiges an Anleitungen, ein Gehäusebadge sowie einen DisplayPort-DVI-Adapter. Damit trägt man dem Wegfallen des DVI-Ausgangs Rechnung und bietet Nutzern, die noch einen Monitor mit DVI verwenden, eine Möglichkeit dies weiterhin zu tun.


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Da sich die GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition und NVIDIA Titan X sehr ähnlich sind, haben wir uns auch das PCB beider Karten noch einmal genauer angeschaut. Hier fällt natürlich auf, dass bei der GeForce GTX 1080 Ti einer der 12 GDDR5X-Speicherchips fehlt. Aber auch in anderen Bereichen gibt es Unterschiede. Diese haben wir in der Folge einmal kenntlich gemacht.

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Das Fehlen des DVI-Anschlusses ist natürlich ebenso offensichtlich wie das Fehlen des GDDR5X-Speicherchips. Schaut man sich die Spannungsversorgung noch einmal etwas genauer an, fällt hier auf, dass durch das Dual-FET-Design auch noch weitere Komponenten bei der GeForce GTX 1080 Ti notwendig werden. Diese sah NVIDIA aber bereits in Form von Lötpads im PCB-Design der NVIDIA Titan X vor. Dies ist auch der Grund, warum viele der Dritthersteller-Kühler für die Titan X auch auf der GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition passen werden.

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Um den Kühler entfernen zu können, muss zunächst die Backplate entfernt werden. Diese wird wird von kleinen Philips-00-Schrauben gehalten, die mit einem kleinen Kreuzschlitzschraubendreher entfernt werden müssen. Darunter verbergen sich wiederum kleine Sechskant-Köpfe, welche den eigentlichen Kühler auf der Front der Karte an seiner Position halten. Mit Standardwerkzeug ist es demnach nicht getan.

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Zuerst haben wir den hinteren Bereich der Backplate entfernt. Dies ermöglicht NVIDIA, um in einem SLI-System der zweiten Karte etwas mehr Luft zu geben. Liegen die beiden PCI-Express-Steckplätze mit zwei Slots dicht aufeinander, bekommt der zweite Axiallüfter ein paar Millimeter mehr Platz, durch die er etwas kühle Luft ansaugen kann.

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Wird auch der zweite Teil der Backplate entfernt, wird der Blick auf die komplette Rückseite des PCBs frei. Besonderheiten sind hier nicht zu erkennen, denn große Bauteile bringt NVIDIA hier nicht unter. Sehr schön sind die rückseitigen Bereiche der GPU, der Speicherchips und der Spannungsversorgung zu erkennen.

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In der Folge haben wir natürlich auch den Kühler entfernt und können damit einen Blick auf das komplette PCB werfen. In der Mitte ist silbern eingerahmt das GPU-Package zu erkennen, darum platziert wurden die GDDR5X-Speicherchips. Wie gewohnt teilt sich das PCB in der Mitte mit eben der GPU samt Speicher auf. Rechts sind die wichtigsten Komponenten der Strom- und Spannungsversorgung zu erkennen.

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NVIDIA platziert die 11 GDDR5X-Speicherchips auf drei Seiten des GPU-Package. Dies wird getan, um die Signallaufzeiten für alle Chips zur GPU relativ identisch zu halten. Die Timings und Signallaufzeiten sind bei schnellem Speicher besonders kritisch und dies ist auch einer der Punkte, die NVIDIA zusammen mit Micron optimiert hat, um für den GDDR5X-Speicher einen Takt von 1.375 MHz zu erreichen.

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Die von NVIDIA verwendeten und zusammen mit Micron entwickelten Speicherchips hören auf den Namen MT58K256M321JA-110. Dieser ist mit 11 GBit/s spezifiziert und bietet eine Kapazität von 8 GBit pro Chip. Die Chips werden in einem FBGA-Package geliefert und mit 190 BGA-Grids auf das PCB verlötet. Die Betriebstemperatur beträgt 0 bis 95 °C, die nominelle Betriebsspannung 1,35 V. Auf dem Foto ist auch das freie Lötpad zu finden, welches im Falle der NVIDIA Titan X und Quadro P6000 für den 12. GDDR5X-Chip verwendet wird, bei der GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition aber ungenutzt bleibt.

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Die GPU hört auf den Namen GP102-350-K1-A1. Gefertigt wurde diese GPU in der 2. Woche des Jahres 2017, ist also noch recht frisch. In einer anderen Ausbaustufe kommt die GP102-GPU auf der NVIDIA Titan X und Quadro P6000 zum Einsatz.

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Nun werfen wir einen genauen Blick auf die Spannungsversorgung, die bei der GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition im Vergleich zu den Vorgänger-Karten aufgebohrt wurde. NVIDIA verwendet insgesamt sieben Phasen mit 14 Dual-FETs, die auf den verschiedenen Spannungsebenen bis zu 250 A an die die GPU und den Speicher liefern können. In diesem Fall sehen wir auch das bekannte PCB von der NVIDIA Titan X, welches in weiten Bereichen vollständig bestückt ist.

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Im hinteren Bereich der Karte sind noch einige weitere Komponenten der Strom- und Spannungsversorgung zu finden. Darunter sind auch solche, die an den zusätzlichen Stromanschlüssen die Eingangsspannung entgegen nehmen und zunächst einmal entsprechend aufbereiten – zum Beispiel glätten und ein eventuelles Rauschen entfernen. Hier befinden sich auch die Controller-Chips, die dafür verantwortlich sind, dass der GPU-Boost-Mechanismus seinen Dienst verrichten kann.

Ebenfalls hier zu finden sind drei Shunt-Widerstände, die sich jeweils auf den 6-Pin- und 8-Pin-Anschluss sowie den PCI-Express-Steckplatz aufteilen. Die darüber zur Verfügung gestellte Spannung läuft über diesen hochohmigen Widerstand und ein Controller-Chip misst den Spannungsabfall. Daraus wird die Leistungsaufnahme errechnet. Um das Power-Limit zu umgehen, können diese drei Widerstände überbrückt werden. So ergibt sich für Overclocker noch etwas mehr Potenzial für OC-Versuche.

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Bei der Slotblende ist sehr schön zu erkennen, dass der DVI-Anschluss hier einfach nur weggelassen wurde. Alle nötigen Komponenten sind aber bis auf den Anschluss selbst vorhanden. Einige Boardpartner werden sicherlich Varianten der GeForce GTX 1080 Ti anbieten, die über einen DVI-Anschluss verfügen. Die flachen HDMI- und DisplayPort-Anschlüsse lassen aber natürlich viel Platz, damit die warme Luft aus dem Gehäuse des Kühlers entweichen kann.

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Beim Kühler hat sich auf den ersten Blick wenig getan. NVIDIA verwendet einen Metallrahmen, auf dem alle Komponenten bis auf die GPU aufliegen. Dies ist sehr schön an den vielen Wärmeleitpads zu erkennen. NVIDIA verwendet unterschiedliche Materialien für die Wärmeleitpads auf Speicher und den Komponenten der Spannungsversorgung. Die GPU bekommt sozusagen eine Spezialbehandlung, denn hier verwendet NVIDIA eine Vapor-Chamber, um die Kühlung zu verbessern. Diese kommt auch schon auf der NVIDIA Titan X zum Einsatz.

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In der Detailansicht sind die einzelnen Komponenten der Kühlung auch noch einmal zu erkennen. Dazu gehört unter anderem die Vapor-Chamber, welche direkt in den eigentlichen Kühlkörper aus Aluminium eingelassen ist. Die Speicherchips und weiteren Komponenten sitzen auf dem Metallrahmen auf und werden darüber gekühlt.


Die Software in Form der Spiele und Benchmarks haben wir umgestellt, die Hardware ist aber weitestgehend identisch geblieben. Um möglichst praxisnah zu testen, befindet sich das Testsystem in einem geschlossenen Gehäuse. Zudem befindet sich zwar das Windows 10 auf der SSD, die Spiele mussten wir aber auf eine Festplatte auslagern. Den Tests tut dies aber keinen Abbruch.

Das Testsystem
Prozessor Intel Core i7-3960X 3,3 @ 3,9 GHz
Kühlung Corsair H110i GT All-in-One-Wasserkühlung
Mainboard ASUS P9X97 Deluxe
Arbeitsspeicher G.Skill
SSD OCZ Arc 100 240 GB
Netzteil Seasonic Platinum Series 1.000 Watt
Betriebssystem Windows 10 64 Bit
Gehäuse Fractal Design Define R5

Folgende Treiber kamen für die Tests zum Einsatz:

Folgende Spiele und Benchmarks haben wir verwendet:


Die Messungen beginnen wir wie immer mit der Lautstärke, schauen uns dann aber auch die Leistungsaufnahme und GPU-Temperaturen an.

Lautstaerke

Idle

in dB(A)
Weniger ist besser

Da NVIDIA auf ein Abschalten des Lüfters im Idle-Betrieb verzichtet, dreht sich dieser mit 1.100 Umdrehungen pro Minuten weiter und sorgt daher auch für eine gewisse Geräuschkulisse. Mit 39,3 dB(A) liegt die GeForce GTX 1080 Founders Edition auch nicht sonderlich gut im Testfeld, wenngleich sie sich auf Niveau der übrigen Karten bewegt, die eine ähnliche Kühlung einsetzen. Die Boardpartner werden sicherlich wieder die unterschiedlichsten Modelle mit alternativer Kühlung vorstellen, die dann auch die Lüfter im Idle-Betrieb abschalten.

Lautstaerke

Last

in dB(A)
Weniger ist besser

Unter Last kommt die GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition auf 43,0 dB(A), was ebenfalls nicht gerade leise ist. Die fast 2.400 Umdrehungen pro Minute machen sich anhand der Geräuschkulisse recht schnell bemerkbar. Hier hat NVIDIA mit der vorhandenen Kühlung aber recht wenig Spielraum, denn weiteres Potenzial sehen wir hier nicht. NVIDIA spricht zwar immer gerne von einer hochwertigen Kühlung auf seinen Founders Editionen, die Boardpartner liefern aber meist effektivere Lösungen ab.

Temperatur

Idle

in Grad C
Weniger ist besser

Im Idle-Betrieb liegt die GPU-Temperatur bei 41 °C und damit auf üblichem Niveau für eine solche Karte. Sicherlich könnte die Karte eine ähnliche Temperatur auch erreichen, wenn der Lüfter nach einer gewissen Zeit deaktiviert wird oder unter eine bestimmte Temperaturschwelle fällt.

Temperatur

Last

in Grad C
Weniger ist besser

Unter Last kommt die Karte dann recht schnell an das Temperatur-Limit von 84 °C heran. Daraufhin werden Spannung und Takt reduziert, so wie NVIDIA dies vorsieht. Der Kühler ist offenbar nicht in der Lage die Temperatur auf einem Niveau zu halten, welches noch ohne Drosselung auskommt. Genau wie die GeForce GTX 1080 und NVIDIA Titan X sehen wir hier eine Limitierung durch die Kühlung.

Leistungsaufnahme (Gesamtsystem)

Idle

in W
Weniger ist besser

Im Idle-Betrieb messen wir eine Leistungsaufnahme für das Gesamtsystem von 132,6 W. Damit verbraucht die GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition nicht mehr oder weniger als die anderen Modelle. NVIDIA hat die Stromsparmechanismen also auch bei der GP102-GPU auf der GeForce GTX 1080 Ti wieder im Griff.

Leistungsaufnahme (Gesamtsystem)

Last

in W
Weniger ist besser

Unter Last schnellt der Verbrauch des Gesamtsystems dann auf 412,7 W und damit liegt die GeForce GTX 1080 Ti Founders Edition zwischen der GeForce GTX 780 Ti und der AMD Radeon R9 390X. Ein Sparwunder ist die Karte damit nicht. Wenn sie aber auch die versprochene Leistung erbringt, relativiert sich der Verbrauch wieder etwas. Aber dazu kommen wir auf den nächsten Seiten.

Leistungsaufnahme (Gesamtsystem)

Idle - 2 Monitore

in W
Weniger ist besser

Wiederum keinerlei Probleme sehen wir für den Betrieb mit mehreren Monitoren. Die Leistungsaufnahme des Gesamtsystems steigt nur unwesentlich an und stellt damit in diesem Bereich keine Hürde dar.


Futuremark 3DMark

Der 3DMark von Futuremark gehört zu den beliebtesten synthetischen Benchmarks und bietet damit eine breite Basis für den Vergleich unterschiedlicher Systeme oder einzelner Komponenten. Dabei bieten die unterschiedlichen Presets die Möglichkeit das System auf unterschiedliche Herausforderungen zu testen - bis hin zu UltraHD/4K-Auflösungen. Ursprünglich als reiner DirectX-11-Benchmark entwickelt bietet der 3DMark inzwischen auch die Möglichkeit sich eine Leistungs-Domäne von DirektX 12 genauer anzuschauen, die sogenannten Draw Calls.

Futuremark 3DMark

Fire Strike

Futuremark-Punkte
Mehr ist besser

Futuremark 3DMark

Fire Strike Extreme

Futuremark-Punkte
Mehr ist besser

Futuremark 3DMark

Fire Strike Ultra

Futuremark-Punkte
Mehr ist besser


Luxmark 3.0

Der Luxmark 3.0 ist ein Render-Benchmark, der auf die OpenCL-Schnittstelle zurückgreift und damit eine breite Hardware-Basis adressiert. Der Luxmark wurde als Programm zur Leistungsbestimmung für den LuxRender entwickelt. Die LuxRender-2.x-API wird verwendet um eine Szene zu berechnen. Die Ausgabe erfolgt in Samples pro Sekunde.

Luxmark 3.0

Sala

Punkte
Mehr ist besser


GPUPI 2.2

Mit Hilfe von GPUPI wird Pi auf Basis unterschiedlicher Schnittstellen berechnet. Möglich ist die Berechnung auf Prozessoren sowie Grafikkarten und Programme wie SuperPi und ähnliche dienen schon lange als Möglichkeit die Rechenleistung von Hardware zu bestimmen. GPUPI verwendet, wie der Name schon sagt, die GPU der Grafikkarte zu Berechnung. Wir verwenden dazu die OpenCL-API und lassen Pi auf 500 Millionen oder 1 Milliarde Stellen berechnen. GPUPI beschreibt besonders gut die 64 Bit Integer Performance der Hardware.

GPUPI 2.0

500M

Sekunden
Weniger ist besser

GPUPI 2.0

1000M

Sekunden
Weniger ist besser


The Witcher 3: Wild Hunt

The Witcher 3: Wild Hunt ist ein Rollenspiel und basiert auf der Hintergrundgeschichte und Spielwelt der Buchvorlage von Andrzej Sapkowski. Als Geralt von Riva gilt es sich durch eine mittelalterliche Fantasiewelt zu schlagen und sich dabei zahlreichen Aufgaben zu stellen. Als Spieleengine kommt die von CD Project Red eigens entwickelte Red Engine in der Version 3 zum Einsatz. Für ein Open-World-Rollenspiel setzt sie neue Maßstäbe bei der grafischen Darstellung.

The Witcher 3

1.920 x 1.080

Bilder pro Sekunde
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The Witcher 3

2.560 x 1.440

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The Witcher 3

3.840 x 2.160

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Rise of the Tomb Raider

Rise of the Tomb Raider

1.920 x 1.080 1xFXAA 16xAF

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Rise of the Tomb Raider

1.920 x 1.080 2xSSAA 16xAF

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Rise of the Tomb Raider

2.560 x 1.440 1xFXAA 16xAF

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Rise of the Tomb Raider

2.560 x 1.440 2xSSAA 16xAF

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Rise of the Tomb Raider

3.840 x 2.160 1xFXAA 16xAF

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Rise of the Tomb Raider

3.840 x 2.160 2xSSAA 16xAF

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Hitman

Hitman

1.920 x 1.080 SMAA 16xAF

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Hitman

2.560 x 1.440 SMAA 16xAF

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Hitman

3.860 x 2.160 SMAA 16xAF

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Far Cry: Primal

Far Cry Primal

1.920 x 1.080 4xMSAA 16xAF

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Far Cry Primal

2.560 x 1.440 4xMSAA 16xAF

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Far Cry Primal

3.840 x 2.160 4xMSAA 16xAF

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DiRt Rally

Mit Dirt Rally legte Codemasters den Fokus im Gegensatz zu seinen Vorgängern wieder mehr auf Simulation. Im Spiel enthalten sind 17 Autos, u. a. Audi S1 quattro, Lancia Delta und Ford Fiesta RS WRC, sowie 36 Etappen in drei Gebieten: Wales, Griechenland und Monte Carlo. Im Laufe des Jahres sollen weitere Inhalte in Form von Updates über Steam in das Spiel gebracht werden, dazu gehören Pikes Peak, Rally Deutschland sowie Inhalte der FIA Rallycross Championship.

DiRt Rally

1.920 x 1.080 1xAA 1xAF

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DiRt Rally

1.920 x 1.080 4xMSAA 16xAF

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DiRt Rally

2.560 x 1.440 1xAA 1xAF

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DiRt Rally

2.560 x 1.440 4xMSAA 16xAF

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DiRt Rally

3.840 x 2.160 1xAA 1xAF

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DiRt Rally

3.840 x 2.160 4xMSAA 16xAF