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Die beste GPU-Computing-Grafikkarte im Test

08.07.2014 | 10:33 Uhr |

Mit einer Grafikkarte und der passenden Software bearbeiten Sie schneller Filme, Fotos und Musik. Einen Temposchub erhalten Sie auch bei industriellen, wissenschaftlichen und analytischen Anwendungen. Welche Grafikkarte für den Hausgebrauch am flottesten arbeitet, finden wir für Sie in diesem Vergleichstest heraus.

Eine Grafikkarte ist nicht nur dafür da, hübsche Grafikeffekte in Spielen auf den Bildschirm zu zaubern. Ganz im Gegenteil, sie kann noch viel mehr! Sie entlastet den Hauptprozessors des Systems spürbar, indem sich der Grafikchip um die parallelen Rechenaufgaben kümmert. Resultat sind beispielsweise schnellere Transcodierungsvorgänge, flottere Ausführung von Effekten oder Filtern in Bildbearbeitungsprogrammen sowie die flüssige Darstellung von Physik in Simulationen oder Spielen – nur ein kleiner Auszug von dem, was die Beschleunigung leisten kann. Der Fachausdruck für das Rechnen auf dem Grafikprozessor lautet kurz GPGPU , das für das englische "General Purpose Computation on Graphics Processing Unit" steht.

Direct Compute und OpenCL

In Luxmark testet der Benchmark die OpenCL-Leistung.
Vergrößern In Luxmark testet der Benchmark die OpenCL-Leistung.

Direct Compute ist ein weit verbreiteter GPGPU-Standard und fester Bestandteil von Microsofts DirectX. OpenCL (Open Computing Language) hingegen ist eine beliebte Schnittstelle und wie der Name schon vermuten lässt, ein Open-Source-Projekt. OpenCL ermöglicht es, vereinfacht erklärt, Grafikprozessoren herstellerunabhängig für parallele Berechnungen zu nutzen. Tatsächlich hat sich AMD auf die Fahne geschrieben, beide Schnittstellen so gut wie möglich zu unterstützen. Aus diesem Grund hat der Chip-Hersteller auch alle Versuche, einen proprietären Standard zu entwickeln, eingestellt.

Um die Leistung für beide Schnittstellen unabhängig vom Grafikchip-Hersteller vergleichen zu können, kommen zwei synthetische Benchmarks zum Einsatz: Für Direct Compute Computemark , für OpenCL Luxmark 2.0 . Beide Tools gibt es kostenlos als Download, eine Punktzahl am Ende veranschaulicht die endgültige Performance. In Luxmark führen wir den Test "Sala" aus, in dem das Programm die GPU mittels RayTracing einen Raum rendern lässt. Computemark führt dagegen insgesamt fünf Testläufe mit verschiedenen Algorithmen durch, die die Grafikkarte jeweils auf unterschiedliche Art und Weise fordern. Am Ende ist die Gesamtpunktzahl entscheidend.

Nvidia CUDA: Herstellereigene GPGPU-Schnittstelle

CUDA (Compute Unified Device Architecture) ist eine Entwicklung von Nvidia und ein weiterer Standard, der sich ebenfalls über die Jahre hinweg als ernsthafte und recht effiziente Alternative etabliert hat. Dank einer Implementierung verstehen sich die Nvidia-Grafikkarten auch mit OpenCL und Direct Compute. Im folgenden Video stellt Nvidia CUDA vor.

Der aktuell zweitschnellste Supercomputer der Welt [Stand: 08. Juli 2014], der Titan aus Tennessee, Amerika, verfügt über rund 18.700 Nvidia-Tesla-GPUs, die die gleiche Anzahl an AMD-Opteron-Prozessoren beschleunigen. Die Leistung ist kaum zu fassen: Titan leistet rund 17,6 Billiarden Rechenoperationen in der Sekunde! Eine leistungsreduzierte Variante der Tesla-GPU steckt in der Nvidia Geforce GTX Titan und sorgt dort für brachiale Leistung.

High Performance Computing: AMD Firepro und Nvidia Tesla

Links die eine Nvidia Tesla, rechts eine AMD Firepro für den Profi-Bereich.
Vergrößern Links die eine Nvidia Tesla, rechts eine AMD Firepro für den Profi-Bereich.
© Nvidia / AMD

Streng genommen sind die handelsüblichen Grafikkarten eher aufs Spielen fokussiert, auch wenn Sie die parallele Berechnung auf dem Grafikprozessor natürlich nicht Außen vor lassen. Für das sogenannte High Performance Computing (HPC) gibt es von beiden Herstellern professionelle Grafikkarten: Die AMD-Firepro- und die Nvidia-Tesla-Serie. Besonders in der Industrie, Wissenschaft und Medizin sorgen derlei Grafikkarten für flottere Berechnungen von Analysen, Simulationen und komplexe Rechenvorgänge. Allerdings belaufen sich die Kosten für eine sehr leistungsfähige Karte bereits auf mehrere tausend Euro. Unterstützend zur Seite stehen die Grafikkarten den CPUs nun auch vermehrt in Servern.

Fazit: AMD-Grafikkarten führen das Feld an

Tatsächlich ist für uns eine gute Balance zwischen der OpenCL- und Direct-Compute-Leistung besonders wichtig, allerdings gewichten wir die DirectX-Schnittstelle stärker, da sie vor allem in Spielen eine elementare Rolle spielt. Und immer noch hat eine Oberklasse-Grafikkarten mit AMD-Grafikchip die Nase eindeutig vorn, und zwar die Gigabyte Radeon R9 290X OC . Allerdings holen die Grafikkarten auf Nvidia-Basis deutlich auf und dominieren mittlerweile fast das gesamte Testfeld – dennoch ist der Abstand zu Platz 1 deutlich zu sehen: So kommt unser Platz 2, die Gigabyte Geforce GTX 780 Ti OC , auf ein "gutes" Ergebnis der Note 1,6. Preislich sind die Unterschiede ebenfalls groß: AMD-Chips gibt es deutlich günstiger.

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