ARTIKEL/TESTS / Sapphire Vapor-X R9 290X Tri-X mit 8 GB

Die Radeon R9 290X und R9 290 Grafikchips bilden momentan AMDs Flaggschiffe im Single-GPU-Bereich und setzen auf die Hawaii-GPU. Das unterscheidet beide Varianten maßgeblich von anderen "Volcanic Islands"-Modellen wie der Radeon R7 260X, Radeon R9 270X und Radeon R9 280X, die allesamt auf bereits bekannte GPU-Technik setzen. Hawaii ist mit einer Die-Fläche von 438 mm² die bislang größte AMD-GPU und wird wie gewohnt von Partner TSMC in einem 28 nm Verfahren gefertigt. Auf satte 6,2 Milliarden Transistoren hat man wiederum die erstmals 2012 vorgestellte Graphics-Core-Next-Architektur (kurz GCN) abgebildet, die mittlerweile einige Verbesserungen erfahren hat. Mit GCN verabschiedete man sich vom langjährigen VLIW-Design mit mehr-dimensionalen Shader-Einheiten und setzt stattdessen auf ein Mix aus Skalar- und Vektor-Einheiten. Dadurch soll die Auslastung der Shader ingesamt gesteigert werden und die gesamte GPU noch effizienter arbeiten.

Die Sapphire Vapor-X Radeon R9 290X Tri-X auf einen Blick.

Was bei Nvidia aktuell "Graphics Processing Cluster" heißt, nennt sich bei AMD fortan "Shader Engine" und beherbergt jeweils verschiedene Recheneinheiten. Jede Shader Engine (kurz SE) beinhaltet einen Geometry Processor (u.a. für Tesselation-Leistung entscheidend) und einen Rasterizer sowie bis zu vier Raster Back Ends, die wiederum aus vier ROPs bestehen. Außerdem sind die für die Rechenleistung maßgeblich verantwortlichen Compute Units (kurz CUs) Teil jeder SE und bestehen aus jeweils 64 ALUs (4x SIMD-16) sowie 4 TMUs. Des Weiteren wurden acht 64 Bit Speicher-Controller in den Chip integriert, so dass der verbaute GDDR5-Speicher über einen 512 Bit breiten Bus angesprochen werden kann.

Insgesamt vier SEs stehen auf einer Hawaii-GPU zur Verfügung und bestehen bei einer Radeon R9 290X aus jeweils 11 CUs, was in Summe 2.816 ALUs ergibt. Die R9 290 muss sich mit 10 CUs pro SE begnügen und kommt damit auf eine ALU-Gesamtanzahl von 2.560. Während die Anzahl der ROPs nicht über die Anzahl der CUs skaliert und mit 64 für beide R9-Varianten identisch ist, gilt dies nicht für die TMUs, die Teil der CUs sind. Die R9 290X darf sich über 176 TMUs freuen, während die R9 290 auf deren 160 zurückgreifen kann.

Neuigkeiten gibt es auch aus dem Bereich Taktung zu vermelden, denn den PowerTune-Modus hat man ebenso überarbeitet. Angelehnt an GPU Boost 2.0 von Nvidia, ist nun nicht mehr nur die Leistungsaufnahme entscheidend für die Chipfrequenz, sondern auch die GPU-Temperatur (max. 95°C) wird mit in Betracht gezogen. Außerdem gibt es bei Hawaii keinen Basistakt mehr, denn stattdessen wird immer der maximal mögliche Takt gefahren, der noch zu einer Einhaltung der Turbo-Richtlinien (Power- und Temperature-Target) führt. Die maximalen Lüfterdrehzahlen sind ebenfalls durch AMD vorgegeben und liegen bei einer R9 290 bei 47% im Standard-Modus. Im Falle der R9 290X gibt es die Möglichkeit per BIOS-Schalter zwischen "Quiet" und "Uber" umzuschalten, was gleichbedeutend mit 40 bzw. 55% Lüfterdrehzahl ist. Der Maximaltakt beträgt bei einer R9 290X 1.000 MHz, bei einer R9 290 immerhin noch 947 MHz. Daraus ergeben sich Rechenleistungen von 5.632 GFLOPS bzw. 4.849 GFLOPS. Sapphires Vapor-X-Ausführung kommt mit einer Taktgrenze von 1.030 MHz (+3%).

Das Slot-Bracket bietet jede Menge Anschlussmöglichkeiten.

Die Speicheranbindung wurde auf insgesamt acht einzelne Speichercontroller aufgeteilt, die jeweils ein 64 Bit breites Interface beinhalten. Damit ergibt sich in Summe ein 512 Bit Speicherinterface, das im Referenzdesign mit 4 GB GDDR5-Speicher bestückt wird. Sowohl R9 290X als auch R9 290 gehen hier mit identischen Taktraten von 2.500 MHz zuwerke. Den Speichertakt hat Sapphire bei der uns vorliegenden Vapor-X Tri-X Variante mit 8 GB ebenso modifziert: 2.750 statt herkömmlicher 2.500 MHz (+10%)!

Bei der Kühlung verwendet einen massiven Kühlkörper mit vier Heat-Pipes, kombiniert mit drei großen Axial-Lüftern (90 mm), der auch das PCB um drei Zentimeter auf insgesamt 30,5 cm anwachsen lässt. Seitlich am Kühlkörper befindet sich ein verschieden beleuchtetes Sapphire-Logo, das Auskunft über die aktuelle GPU-Temperatur gibt: Blau bedeutet 0-60 °C, Gelb steht für 60-80 °C und Rot signalisiert mehr als 80 °C. Des Weiteren integriert Sapphire eine so genannte Intelligent Fan Control (IFC), die per Schalter am Board ein- oder ausgeschaltet werden kann (Schalter am hinteren Ende der Karte). Ist IFC aus, arbeiten alle drei Lüfter bei gleicher Drehzahl; ist IFC ein, arbeiten die beiden äußeren Lüfter nur dann, wenn die GPU-Temperatur 60 °C überschreitet. Nach Herstellerangaben liegt der Geräuschpegel damit 20-29 % niedriger und erlaubt einen sehr leisen, lastfreien Betrieb. Was die Bauhöhe des Probanden betrifft, muss man rund 2,5 Slots im Gehäuse einplanen.

Der obligatorische BIOS-Umschalter für ein zweites BIOS ist zwar auf der Karte vorhanden, bietet jedoch keine unterschiedlichen Lüfterprofile, sondern eine alternative UEFI-Version für neuere Mainboards. Die typische Leistungsaufnahme gibt AMD mit 250 Watt an, Sapphire für seine Premium-Ausführung hingegen mit 300 Watt. Entsprechend wird die Karte zusätzlich mittels zweier 8-Pin-PCIe-Anschlüsse versorgt, da die Kombination aus 6- und 8-Pin (Referenzdesign von AMD) nicht ausreichend wäre.

Die Vapor-X R9 290X Tri-X von Sapphire in der Seitenansicht.

Das Arbeiten und Spielen mit mehreren Bildschirmen wird immer populärer und so bietet natürlich auch die neue Generation entsprechende Unterstützung per AMD Eyefinity. Mit zwei DVI-D- (maximale Auflösung 2.560 x 1.600) und einem HDMI- sowie einem DisplayPort-Ausgang (1.2) ist eine Konfiguration mit mehreren Monitoren problemlos möglich. DirectX 11.2 wird von der Hawaii-GPU vollständig (volles Feature-Level) unterstützt. Das Setup von Multi-GPU-Systemen ist mit der R9-Serie nun noch einfacher geworden, denn die interne Kommunikation der Karten läuft nun vollständig über den PCIe-Bus, so dass keine zusätzliche CrossFire-Bridge mehr installiert werden muss. Folgend die technischen Eckdaten im Überblick.

Hersteller	AMD	Nvidia	Nvidia
Produktbezeichnung	Radeon R9 290X	GeForce GTX 980	GeForce GTX 780 Ti
Logo
Grafikchip	Hawaii	GM204	GK110
Fertigung	28 nm	28 nm	28 nm
Transistoren	ca. 6,2 Mrd.	ca. 5,2 Mrd.	ca. 7,1 Mrd.
Shader-Einheiten	2.816 (1D)	2.048 (1D)	2.880 (1D)
Basis-Frequenz	-	1.126 MHz	875 MHz
Boost-Frequenz	1.000 MHz	1.216 MHz	1.006 MHz
SP-Rechenleistung	5.632 GFLOPS	4.612 GFLOPS (Basis) 4.981 GFLOPS (Boost)	5.040 GFLOPS (Basis) 5.795 GFLOPS (Boost)
ROPs	64	64	48
TMUs	176	128	240
Pixelfüllrate	64.000 MPixel/s	72.064 MPixel/s (Basis) 77.824 MPixel/s (Boost)	42.000 MPixel/s (Basis) 48.288 MPixel/s (Boost)
Texelfüllrate	176.000 MTexel/s	114.128 MTexel/s (Basis) 155.648 MTexel/s (Boost)	210.000 MTexel/s (Basis) 241.440 MTexel/s (Boost)
Speicher-Frequenz	2.500 MHz	3.506 MHz	3.504 MHz
Speicher-Interface	512 Bit	256 Bit	384 Bit
Speicher-Bandbreite	320.000 MB/s	224.384 MB/s	336.384 MB/s
Speicher-Volumen	4 GB GDDR5	4 GB GDDR5	3 GB GDDR5
DirectX (vollständig)	11.2	11.2	11
Multi-GPU	4-Way CrossFireX	4-Way SLI	4-Way SLI
Stromsparmechanismus	√ (ZeroCore)	√	√
Leistungsaufnahme typ.	250 Watt	-	-
Leistungsaufnahme max.	-	165 Watt	250 Watt

Die Rückseite der Sapphire Vapor-X Radeon R9 290X Tri-X mit 8 GB Speicher.

Autor: Stefan Boller, Patrick von Brunn