Einleitung:

Nachdem alle Welt über den neuen PCI Express Standart berichtet hat, wurde es wirklich höchste Zeit, dass auch wir diese Schnittstelle zum Testen der neusten Grafikkarten verwenden. Doch wir dachten uns, wenn wir schon auf PCIe umrüsten, dann wollen wir auch die Leistung der Grafikkarten mit nVIDIAs neuer SLI Technik anschauen. Die ersten Testkandidaten die sich in unserem PCIe SLI Mainboard tummeln sind zwei GeForce 6800 Grafikkarten von MSI mit der Produktbezeichnung NX6800-TD256E auf Basis des neuen NV41 Chips.

Der NV41 GeForce 6800 Grafikchip

Beim NV41 Grafikchip kann man von einer optimierten Variante des NV40 GPUs sprechen der PCI-Express nun ohne Brückenchip (AGP zu PCIe Wandler) ansprechen kann. Die Architektur des NV41 GeForce 6800 Chips ist fast gleich der des NV40 bis auf die Reduzierung der Pixel Pipelines von 16 auf 12 für GeForce 6800 non Ultra GPUs und dann kommen noch 5 anstatt 6 Vertexshadereinheiten hinzu. Der GeForce 6800 Grafikchip wird weiterhin in 0,13 Mikron Verfahren hergestellt und verfügt wegen der Reduzierung der PPs und des einen Vertex Shaderst jetzt über nur noch 190 Millionen Transistoren anstatt der 222 Mill. vom NV40.

Die Optimierung durch die Reduzierung der Transistoren bringt auch ein besseres Übertaktungspotenzial sowie ein verbessertes Temperaturverhalten der GPU mit sich, die wir in diesem Test aber nicht berücksichtigen können. Soviel für die die es unbedingt wissen wollen. :-) Ein GeForce 6800 NV41 mit dem neuen PCIe Interface lief bei uns mit rund 100 MHz mehr GPU Takt ohne Probleme, lediglich der auf 2,8 ns Zugriffszeit begrenzte GDDR3 Speicher wollte nicht mehr als 850 MHz DDR zulassen, das sind aber auch gute 125 MHz Leistungszuwachs gegenüber dem Realen Takt von 300 MHz beim RAM.

Aber jetzt wirklich weiter mit den Eigenschaften der GPU: Auch dieser Grafikchip ist wie der NV40 an ein 256 Bit Speicherinterface angebunden, der verbaute 256 MB GDDR3 Speicher ist mit nur 2,8 ns Zugriffszeit exakt so schnell wie der ältere DDR1 Speicher beim GeForce 6800 mit NV40 Core. Merkwürdig finden wir allerdings die Reduzierung des Speichertaktes um 50 MHz auf besagte 300 MHz, zumal es sich bei dieser Grafikkarte um verbauten GDDR3 Speicher handelt, der nicht besonders warm wird und somit höhere Taktraten gar kein Problem gewesen wären. Durch die Taktreduzierung sinkt auch die Speicherbandbreite auf nur noch ca. 18,2 GB/s ob das mal mit der Leistung nicht nach hinten los geht werden wir in den nachfolgenden Benckmarkmessungen sehen.

PCI Express ein kleiner Überblick

Die PCI Express Schnittstelle basiert nicht auf ein Bussystem, sondern auf einer seriellen "Link"- Verbindung (Punkt to Punkt) welche durch so genannte "Lanes" (Fahrbahnen) zustande kommt. Diese Lanes bestehen aus jeweils zwei unidirektionalen Leitungspaaren, bei denen das eine Paar für das Senden und das andere zum Empfangen von Daten zuständig ist. Der PCI Express Bus besitzt eine Grundfrequenz von 2,5 GHz, was bei einer seriellen Verbindung (nur ein Bit gleichzeitig übertragbar) einer maximalen Übertragungsrate von 2,5 GBit/s entspricht.

Es gibt jedoch eine kleine Einschränkung. Beim Senden und Empfangen verwendet der Bus das 8B/10B-Kodierverfahren. Dies ist dringend notwendig, damit sich Sender und Empfänger bei jeder Datenübertragung synchronisieren können. Die üblicherweise 8 Bit lange Information wird für diesen Zweck auf 10 Bit erweitert. Nachteil der ganzen Sache ist der 25 Prozent Overheadanteil, der die Nutzdatenrate auf nur 2 GBit/s in beide Richtungen auf einer Lane beschränkt. Über eine PCIe x1-Schnittstelle können somit 250 MB/s in jede Richtung oder zusammengenommen 500 MB/s an Daten übertragen werden - knapp das Vierfache gegenüber dem herkömmlichen 32 Bit PCI, welche bei 133 MB/s (1000er Basis) am Ende ist. Bei 16 Lanes die für unsere Grafikkarten Verwendung finden können dann logischerweise bis zu 4 GB/s an Daten gleichzeitig hin- und zurückgeschubst werden. Zum Vergleich kann die alte AGP 8x Schnittstelle nur max. 2.1 GB in der Sekunde übertragen.

Kleine Definition zur nVIDIA SLI Technik

SLI bedeutet "Scalable Link Interface" und kombiniert ein Grafikchip Koordinierungsprotokoll sowie ein Lastverteilungsalgorithmus und soll die als Pärchen arbeitenden Grafikkarten laut nVIDIA Marketing Papier etwa das 1,8 fache der Leistung erzielen lassen, die ein Singlechip bis dato zu Rendern vermag.

Bekannt wurde der Begriff "SLI" aber durch die Verwendung zweier 3dfx Voodoo 2 Grafikboards die ein anderes Verfahren beim Rendern von 3D Sequenzen anwendeten, sie berechneten Zeilen im Wechsel. Auch der heutige Erz Konkurrent ATI versuchte sich im Einsatz mit zwei GPUs 1999 erschien die "zwei Chip Grafikkarte" Rage Fury MAXX sie produzierte Einzelbilder im Wechsel, allerdings war es mit der Performance dieser Karte nicht weit her so dass ATi die Maxx einstampfte und man bis heute keinen neuen Versuch startete. Im Gegensatz zu den bisherigen Lösungen wird beim nVIDIA SLI die Berechnung in die obere und untere Bildhälfte aufgeteilt. Das Resultat wird schließlich von der Hauptgrafikkarte zu einem Bild zusammengesetzt und auf einem angeschlossenen Monitor dargestellt.