Nvidia Geforce FX 5900 SE, FX 5900 und FX 5900 Ultra

GeforceFX 5900

Mit dem Vorgänger Geforce FX 5800 Ultra hatte Nvidia bereits eine sehr leistungsstarke Grafikkarte veröffentlicht, die durch sich durch hervorragende Leistungswerte und eine sehr gute Grafikqualität auszeichnete. Doch hatte die Geforce FX 5800 Ultra einige "Schönheitsfehler", die letztendlich den Erfolg des Geforce FX 5800 zu Gunsten der ATI Radeon 9800 kosteten. Die viel zu laute "Flow FX"-Kühlung, die aufgrund ihrer Größe gleich zwei Steckplätze für sich beanspruchte, und der viel zu hohe Preis ließ sehr schnell negative Kritik aufkommen. Hinzu kam die relativ schlechte Performance bei hohen Auflösungen bzw. eingeschalteten Grafikeffekten, so dass man mit der Wahl einer ATI-Grafikkarte in Form der Radeon 9800 Pro ein bessere Entscheidung getroffen hatte.

Diese kam nämlich mit einem deutlich leiseren Grafikkühler aus und war zugleich noch schneller als Nvidias Flagschiff.

Doch dies sollte sich in nur kurzer Zeit ändern. Kaum war die Geforce FX 5800 auf dem Markt und wurde in zahlreichen Hardwaremagazinen stark kritisiert, zögerten die Nvidia-Ingenieure nicht lange führten bereits den Nachfolger Geforce FX 5900 Ultra ein. Dieser sollte nun den Platz einnehmen, den sein Vorgänger eigentlich hätte einnehmen sollen: nämlich die Krone im Grafikkartenmarkt, also vor der ATI Radeon 9800. Vor allem durch performance-steigernden Maßnahmen und durch den Einsatz von günstigeren Komponenten ist der Geforce FX 5900 Ultra leistungsfähiger und zugleich günstiger als sein Vorgänger.

GeforceFX 5900

Der nur kurze Zeit später veröffentlichte Geforce FX 5900 Ultra
unterscheidet sich wesentlich zu seinem Vorgänger

Auch die Lärmentwicklung der Grafikkühlung konnte deutlich reduziert werden, so dass die Grafikkarte wieder mit einem erträglichen Lärmpegel gekühlt wird. Dies war das größte Manko der FX 5800 Ultra, denn selbst hartgesottene 3D-Freaks, welche eigentlich nicht so viel Wert auf einen leisen Betrieb legen, beschwerten sich über die kleine "Flugzeugturbine" in ihrem Rechner.

Drei verschiedene Versionen

Die Preise für eine Geforce FX 5900-Grafikkarte waren bei der Einführung sehr hoch und nicht jeder konnte sich eine solche High-End-Grafikkarte leisten. Aus diesem Grund hat man für den Geforce FX 5900 Ultra auch günstigere Alternativen in Form der FX 5900 und FX 5900 SE auf dem Markt gebracht, um auch preisbewusste 3D-Fans anzusprechen. Diese "abgespeckten" Versionen müssen in der Regel mit einem niedrigeren Chip- und Speichertakt auskommen, so dass sie zwar noch sehr leistungsfähig sind, aber nicht mehr an das Niveau einer Ultra-Version herankommen.

  Geforce FX 5900 SE Geforce FX 5900 Geforce FX 5900 Ultra
Chiptakt 350 Mhz 400 Mhz 450 Mhz
Speichertakt 700 Mhz 850 Mhz 850 Mhz
Speicher DDR DDR DDR und DDR2
Chip-Leiterplatte 8 Lagen 10 Lagen 10 Lagen

Bei der Geforce FX 5900 SE hat man neben dem geringeren Takt auch Einsparungen an der Chiparchitektur vorgenommen. Der Einsatz von 2,8-ns Speicher-Chips und eine Leiterplatte mit acht statt zehn Lagen drücken die Fertigungskosten zusätzlich, so dass die SE-Version deutlich günstiger als die Standard- und Ultra-Version ist.

Technische Erneuerungen

Der auch unter dem Codenamen NV35 bekannte Geforce FX 5900 Ultra hat vor allem die Kinderkrankheit seines Vorgängers beseitigt. Der ebenfalls in der 0,13µm-Technlogie gefertigte FX 5800 Ultra besaß zwar den schnelleren und teureren DDR-II-Grafikspeicher, der mir unglaublichen 1000 Mhz getaktet wurde, doch wurde dieser nur über einen 128 Bit breiten Speicherbus angesteuert. Man kann sich das so vorstellen, dass nur 128 Bahnen zum Grafikspeicher führen, was den Speicherdurchsatz einschränkte. Und da der Flaschenhals in modernen 3D-Spielen vor allem in diesem Speicherdurchsatz liegt, hatte der ATI Radeon 9800 natürlich einen Vorteil. Beim Geforce FX 5900 Ultra sieht man, dass Nvidia diese Einschränkung erkannt und behoben hat, denn er verfügt nun auch über einen 256 Bit breiten Speicherbus.

GeforceFX 5900

Um den einfach unakzeptablen Preis zu senken, wird auf der Geforce FX 5900 Ultra nur noch einfacher DDR-Speicher verbaut, und nicht mehr teurer und schneller DDR-II-Speicher. Die DDR-II Speichermodule waren schlichtweg zu teuer und nicht in ausreichender Stückzahl auf dem Markt gekommen, so dass die Produktion einfach zu kostspielig wurde. Der Grafikspeicher wird genau wie der Grafikchip nun niedriger getaktet, um die Hitzeentwicklung zu verringern, so dass die einer Flugzeugturbine gleichende Flow-FX-Kühlung durch eine angenehmere Kühlung ersetzt werden konnte. Der Speichertakt liegt nun bei 850 Mhz (FX 5800 Ultra = 1000 Mhz) und der Chiptakt bei 450 Mhz (FX 5800 Ultra = 500 Mhz).

GeforceFX 5900

Der Kühler der Geforce FX 5900 Ultra belegt zwar weiterhin zwei
Steckplätze im Rechner, doch ist die Lautstärke nun im angenehmen Bereich.

Um die Leistungseinbußen aufgrund der niedrigeren Taktraten aufzufangen, hat Nvidia der Geforce FX 5900 Ultra neben dem 256 Bit-Speicherbus weitere Optimierungen verpasst. Das neue Speicherinterface (IntelliSample HCT) sorgt dank 50% effizienterer 4:1 Color Compression für eine gesteigerte Performance unter FSAA. Unter dem neuen Marketingnamen "ColorCompression" verbirgt sich eine neue Technologie, mit deren Hilfe Farbinformationen in Verhältnis 4:1 verlustfrei komprimiert werden können, was Speicherdurchsatz und  Rechenleistung erspart, welche nun für andere Aufgaben frei wird. Bei 4 x FSAA beispielsweise werden von einem Pixel vier Subpixel und daraus der endgültige Farbwert berechnet. Liegen alle vier Subpixel innerhalb eines Polygons und nicht am Rand, lassen sich diese mit der Rate 4:1 komprimieren.

GeforceFX 5900

Lässt auf eine hohe Verlustleistung vermuten:
Hilfsspannungsversorgung auf dem Grafikboard

Vor allem durch das 3D-Spiel Doom III sind Schattenspiele in modernen 3D-Spielen sehr beliebt geworden, da sie zum einen die Umgebung realistischer wirken lassen und zum anderen auch intelligente Schattenspiele ermöglichen (beispielsweise man erkennt die Position seines Gegners aufgrund seines Schattenschlags). Doch diese Schatteneffekte (Stencil Shadows) sind sehr leistungshungrig und verlangen der Grafikkarte einiges ab. Hier soll Nvidias "Ultra Shadow" der Grafikkarte Abhilfe schaffen. Die mithilfe der neuen Technologie soll der Spieleentwickler festlegen können, in welchem Bereich der Szene Schatten angezeigt werden und in welchem nicht. Unnötige Berechnung entfallen und Entwickler können in anderen definierten Bereichen komplexere Schatten einsetzen. NVIDIA spricht hierbei von "Shadow culling".

Auch die CineFX-Engine, welche den Pixel- und Vertex-Shader beinhaltet, hat Nvidia überarbeitet. Der Geforce FX 5900 Ultra ist in der Lage, pro Taktschritt die doppelte Anzahl von Floating Point Shader Operationen als sein Vorgänger durchzuführen, in manchen Fällen sogar mehr. Ist der Runtime Compiler bei der Generierung des Shadercodes in der Lage, diesen noch weiter zu optimieren, wird auch eine mehr als doppelte Performancesteigerung möglich.

  ATI Radeon 9800 PRO NVIDIA GeForceFX 5800 Ultra NVIDIA GeForceFX 5900 Ultra
Chip-Technologie 256 Bit 256 Bit 256 Bit
Prozess 0.15 Micron 0.13 Micron 0.13 Micron
Transistors ~107 Million (?) 125 Million 130 Million
Speicherbus-Weite 256 Bit DDR/DDR2 128 Bit DDR2 256 Bit DDR
Speicherbandbreite 21.8 GB/s 16 GB/s 27.2 GB/s
Pixel Fillrate 3.04 Gigapixel/s - Texelrate (Color+Z): 2000 texel/s
- Z-rate (Z): 4000/s
- Stencilrate: 4000/s
- Texturerate: 4000/s
- Texelrate (Color+Z): 1800 texel/s
- Z-rate (Z): 3600/s
- Stencilrate: 3600/s
- Texturerate: 3600/s
Anti Aliased Fillrate 18.2 Billion AA Samples/s ~16 Billion AA Samples/s ~27.2 Billion AA Samples/s
Max FSAA Mode 6x 4x 4x
Triangle Transform Rate 380 M Triangles/s 350 M Triangles/s 315 M Triangles/s
AGP-Bus 1x/2x/4x/8x 1x/2x/4x/8x 1x/2x/4x/8x
Speicherbestückung 128/256MB 128/256MB 128/256MB
Chiptakt 380 MHz 500 MHz 450 MHz
Speichertakt 340 MHz (680 DDR) 500 MHz (1000 DDR2) 425 MHz (850 DDR)
Speichermodule ? BGA 2.0ns BGA 2.0ns
Vertex Shader 4 FP Array FP Array
Pixel Pipelines 8 4 for color & Z
8 for z
8 for stencil
8 for texture
4 for color & Z
8 for z
8 for stencil
8 for texture
Texture Units Per Pipe 1 1 1
Textures per Texture Unit 8 16 16
Vertex S. Version 2 2.0+ 2.0+
Pixel S. Version 2 2.0+ 2.0+
DirectX Generation 9 9.0 (+) 9.0 (+)
FSAA Modi MultiSampling MultiSampling MultiSampling
Memory Optmizations Hyper Z III+ LMA II Optimized
Color Compression
LMA II Optimized
Color Compression
Optimierungen SmartShader 2.1
SmoothVision 2.1
IntelliSample IntelliSample HCT
Bildschirmanschlüsse 2 2 2
Chip-interne Ramdacs 2 x 400 MHz 2 x 400 MHz 2 x 400 MHz
externe Ramdacs - - -
Bits per Color Channel 10 10 10
Besonderheiten TV Encoder On-Chip; FullStream
Adaptive Filtering
F-Buffer
TV Encoder On-Chip
Extended Progammability
Adaptive Filtering
TV Encoder On-Chip
Extended Progammability
Adaptive Filtering
UltraShadow

Des Weiteren hat Nvidia die Detonator FX Treiber erneut überarbeitet und optimiert. Nvidia integrierte in dem neuen Treiber bessere Filterungen, die die Bildqualität bei eingeschalteter anisotropischer Filterung und AntiAliasing erheblich verbessern soll. Außerdem sind auch manuelle Einstellungen der Taktraten, was vor allem für Overclocker interessant sein wird.

GeforceFX 5900

Technischer Überblick

GeforceFX 5900

     

  • FX 5900 SE, FX 5900 und FX 5900 Ultra

  • Veröffentlicht Mai 2003

  • Technologie: 0.13µm

  • 130 Mio. Transistoren

  • Chiptakt: 350, 400 und 450 Mhz

  • 256-Bit-GPU

  • 8 Pixel Pipelines

  • Speichertakt: 700 und 850 Mhz

  • DDR und DDR2-Speicher

  • 256-Bit-Speicherbus

  • CineFX 2.0 wurde mit "UltraShadow"

    erweitert

  • IntelliSample HCT (High Compression

    Technology)

  •  

Benchmarks

Als Testplattform diente ein Intel Pentium 4 HT 3,06 Ghz, 512 MB PC3200 Arbeitsspeicher, Detonator 44.03 und Windows XP Professional.

3D Mark 03 1024x768x32 Bit

GeforceFX 5900

Geforce FX 5900 Ultra  
 

 6.041

Geforce FX 5800 Ultra  
 

 5.852

Radeon 9800 Pro  
 

 5.624

Im Benchmark 3D Mark 03, der die Grafikkarten unter Verwendung von DirectX 9 testet, können die Geforce FX-Karten aufgrund der Treiberoptimierungen das Flagschiff aus dem Hause ATI schlagen. Vor einigen Wochen sah das Bild zu Gunsten der Radeon 9800 Pro anders aus und viele munkeln, dass Nvidia die Performance auf Kosten der Bildqualität gesteigert hat.

Unreal Tournament 2003 1600x1200x32 Bit 8x Anisotropische Filterung 4x AntiAliasing

 

GeforceFX 5900

Geforce FX 5900 Ultra  
 

 52,3

Geforce FX 5800 Ultra  
 

 39,0

Radeon 9800 Pro  
 

 47,1


Im 3D-Actionshooter relativiert sich das Ergebnis wieder. Bei einer Monsterauflösung von 1600x1200x32 Bit und eingeschaltetem 8x Anisotropischer Filterung und 4x AntiAliasing können alle Karten im Feld respektable und flüssige Frameraten erzielen. Die ATI Radeon 9800 Pro kann zwar die Geforce FX 5800 Ultra schlagen, doch kommt sie nicht an die Leistung einer FX 5900 Ultra heran.

Nvidia scheint das Ziel erreicht zu haben. Die Krone im Grafikkarten-Markt scheint vorerst wieder in den Händen Nvidias zu liegen.