• Artikelname: Gainward GT 240 und GT 220
• Datum: 02.02.2010
• Autoren: Florian Spooren / Benjamin Molitor / Wolfgang Hegel
• Lesedauer: ~ 27 min

Nvidias erste 40 Nanometer- und DirectX 10.1-Chips

Einleitung

Momentan wartet die Grafikkartenwelt gespannt auf Nvidias neue Grafikkartenarchitektur, dabei hat die kalifornische Grafikchipschmiede bereits gegen Ende des letzten Jahres neue Chips vorgestellt, die zwar weiter auf der GT200-Architektur und im weitesten Sinne der G80-Architektur basieren, allerdings immerhin DirectX 10.1-Unterstützung nachliefern und in 40 Nanometer breiten Strukturen gefertigt werden.

Insgesamt drei DirectX 10.1-Grafikkarten hat Nvidia derzeit im Desktop-Portfolio, namentlich Geforce G210, GT 220 und GT 240. Die letzten beiden eignen sich perfekt für unseren neuen Mittelklasse-Parcour, der bis dato die Nvidia-Grafikkarten 9400 GT, 9500 GT und 9600 GT und ATI-Grafikkarte HD 4670 kennt, und müssen daher auch heute zum Test antreten. Dabei wird sich die Geforce GT 220 gegen die Geforce 9500 GT behaupten müssen, die Geforce GT 240 muss sich mit der Geforce 9600 GT duellieren.

Welche Nvidia-Grafikkarte bietet die beste Performance? Welche besitzt das beste Preis/Leistungsverhältnis? Inwieweit wirkt sich das neue Fertigungsverfahren auf die Verlustleistung, Temperatur und Overclocking-Potential aus? Wir testen Nvidias viel zu spät erschienene DirectX 10.1-Karten!

Wir möchten uns an dieser Stelle herzlich bei Gainward für die Bereitstellung der Karten bedanken und Ihnen nachfolgend viel Spaß beim Lesen wünschen!

Technische Daten

Die Geforce GT 240 ist der zurzeit schnellste Nvidia-Chip im 40 Nanometer-Verfahren. Er kann auf insgesamt vier Cluster zurückgreifen, welche wie schon bei der GT 220 jeweils 8 TMUs und 24 Shadereinheiten beinhalten. Ähnlich verhält es sich auch beim Speicherinterface und den ROPs mit der Ausnahme, dass das Speicherinterface auch GDDR5-Speicher ansteuern kann.
Nvidia stellt es den Herstellern frei, auf der GT 240 GDDR3- oder GDDR5-Speicher zu verbauen. Das hier und heute getestete Modell von Gainward verwendet GDDR5-Speicher.
Diese Maßnahme schlägt sich auch auf die Taktfrequenzen nieder. Es wird Speicher mit einem I/O-Takt von 1700 MHz verwendet. Der Chiptakt beläuft sich auf 550 MHz, der Shadertakt auf 1340 MHz.

.	Geforce 9600 GT	Geforce GT 240
Verfahren	55 nm	40 nm
Chiptakt	650 MHz	550 MHz
Shadertakt	1625 MHz	1340 MHz
ROPs	16	8
Pixelfüllrate	10.400 MP/s	4.400 MP/s
TMUs	32	32
Texelfüllrate	20.800 MT/s	17.600 MT/s
Shadereinheiten	64	96
Shaderleistung	312 Gflops	386 Gflops
Speicher	900 MHz GDDR3	1000/1700 MHz DDR3/GDDR5
Speicherinterface	256 Bit	128 Bit
Speicherbandbreite	57,6 GB/s	32,0/54,4 GB/s

Karte

Die Geforce GT 240 mit 1024 MiB GDDR5 von Nvidias asiatischem Board-Partner Gainward setzt kühltechnisch auf eine ansehnliche Eigenkreation, die für angenehme Temperaturen bei einer geringen Geräuschkulisse sorgen soll. Äußerlich erinnert der Kühler ein wenig an die Konstruktion vom Konkurrenten Asus. Damit das nicht Überhand gewinnt, versehrt Gainward seinen schwarzen Kühlkörper mit dem hauseigenen Emblem.
Die Geforce verfügt über jeweils einen HDMI-, einen DVI- und einen VGA-Anschluss. Möchte man also nur einen Bildschirm betreiben, sind keine Adapter von Nöten.

Den Lieferumfang der Gainward-Grafikkarte können wir – dieses Mal leider sehr enttäuscht – ganz und gar nicht loben. Neben der Karte beinhaltet der winzige grüne Karton lediglich die normale Treiber-CD und das gute, alte Handbuch – sonst nichts. Zu Gute halten möchten wir Nvidias Board-Partner natürlich, dass seine GT 240 mit wenig Zubehör relativ gut auskommt. Sie benötigt keinen zusätzlichen Stromanschluss und verfügt über drei verschiedene Möglichkeiten, einen Bildschirm anzuschließen. Möchte man allerdings einen zweiten Monitor nutzen, könnte es schon eng werden. Leider verzichtet man im Lieferumfang auch auf jegliche Software.

Beim Einbau und der Installation der Grafikkarte entstehen keine Probleme. Schon beim ersten Einschalten zeigt sich deutlich, dass Gainward mit seiner eigenen Kühler-Kreation lautstärketechnisch ein wenig über die Strenge geschlagen hat. Da die Temperaturen dementsprechend gut ausfallen, könnte man selbst Hand anlegen und den Lüfter manuell drosseln. Die Gainward GT 240 lief über unseren gesamten Benchmark-Parcours hinweg stabil und zuverlässig.

Die Gainward GT 240 mit 1024 MiB GDDR5-Speicher gibt es ab 93 Euro, die etwas schnellere „Golden Sample“-Version bereits ab 90 Euro zu kaufen.

Technische Daten

Die Geforce GT 220 basiert auf dem neuen, in 40 Nanometer gefertigten und DirectX 10.1-kompatiblen GT216-Chip, der aus zwei Clustern besteht, welche jeweils 8 TMUs und 24 Shadereinheiten beinhalten. Somit kann er insgesamt mit 16 TMUs und 48 Shadereinheiten aufwarten.
Das Speicherinterface ist 128 Bit breit. An jedem der zwei 64 Bit breiten Controller lagert zudem eine ROP-Partition, die jeweils 4 ROPs bereitstellt, weswegen der Chip weiter mit insgesamt 8 ROPs aufwarten kann.
Der Chip wird mit 625 MHz betrieben. Die Shader takten mit 1360 MHz und der mit 1024 MiB großzügig bemessene Texturspeicher rechnet mit 790 MHz.

.	Geforce 9500 GT	Geforce GT 220
Verfahren	55 nm	40 nm
Chiptakt	550 MHz	625 MHz
Shadertakt	1400 MHz	1360 MHz
ROPs	8	8
Pixelfüllrate	4.400 MP/s	5.000 MP/s
TMUs	16	16
Texelfüllrate	8.800 MT/s	10.000 MT/s
Shadereinheiten	32	48
Shaderleistung	134 Gflops	196 Gflops
Speicher	800 MHz GDDR3	790 MHz GDDR3
Speicherinterface	128 Bit	128 Bit
Speicherbandbreite	25,6 GB/s	25,3 GB/s

Karte

Die Geforce GT 220 mit 1024 MiB GDDR3 vom namhaften Hersteller Gainward baut nicht auf Nvidias Referenzdesign, sondern setzt auf einen anderen Kühler und ein anderes Platinen-Layout. Das veränderte Platinen-Layout findet sich auch auf der GT 240 vor, allerdings fällt der Kühler bei der GT 220 schmächtiger aus. Schielt man allerdings mit einem Auge auf das Referenz-Design, so kann man jene Impression getrost vergessen.
Wie auch die GT 240, verfügt die GT 220 über jeweils einen HDMI-, einen DVI- und einen VGA-Anschluss.

Gainward zeigt sich bei seiner Geforce GT 220 alles andere als gnädig, wenn es um das Zubehör geht. Eigentlich müsste man schreiben, dass es gar nicht existiert, aber die CD mit den notwendigen Treibern und ein Handbuch finden wir trotzdem im Karton. Leider trifft alles, was wir bezüglich des Lieferumfangs der Gainward GT 240 berichteten, auch auf die GT 220 von Gainward zu. Letztere hat allerdings eine bessere Ausrede: Der geringere Preis.

Bei einer solch' kleinen Grafikkarte ist der Einbau ein Kinderspiel, weil genug Platz in jede Himmelsrichtung vorhanden ist. Natürlich gestaltet sich die Installation des Treibers auch nicht schwieriger als bei anderen Geforce-Grafikkarten. Die GT 220 von Gainward benötigt natürlich keinen separaten Stromzufluss vom Netzteil, da der PCIe-Slot genug Energie aufbietet. Leider gehört die Karte nicht zu den Leisesten, selbst unter Windows notieren wir eine störende Geräuschkulisse. Im weiteren Verlauf dieses Tests werden wir näher auf diesen und andere Unterpunkte eingehen.

Die Gainward GT 220 mit 1024 MiB GDDR3-Speicher ist in hiesigen Online-Shops ab gut 62 Euro gelistet und verfügbar.

Testsetup

Testsystem

• Intel Core 2 Quad Q9450 @ 3,6 GHz
• Gigabyte GA-X48-DQ6 @ FSB1800 (Intel X48-Chipsatz)
• 2x 2048 MiB (4096 MiB) OCZ DDR2-1066 @ 540 MHz, 5-5-5-18
• BeQuiet! P7 650 Watt
• Windows Vista Premium x64

Testkandidaten

• Radeon HD 4670 - (750/1000 MHz, 512 MiB)
• Geforce 9400 GT (550/1400/400 MHz, 512 MiB)
• Geforce 9500 GT (550/1400/800 MHz, 512 MiB)
• Geforce 9600 GT (650/1625/900 MHz, 512 MiB)
• Geforce GT 220 (625/1360/790 MHz, 1024 MiB)
• Geforce GT 240 (550/1340/1700 MHz, 1024 MiB)

Settings

• 1280x1024, 1xAA / 1xAF
• 1280x1024, 2xAA / 8xAF
• 1680x1050, 1xAA / 1xAF
• 1680x1050, 2xAA / 8xAF

Benchmarks

• 3DMark Vantage - 1.01
• Call of Duty 5 - 1.1
• Call of Juarez 2 - 1.0
• Crysis Warhead - 1.3
• Dead Space - 1.0
• Die Sims 3 - 1.0
• Far Cry 2 - 1.02
• Fear 2 - 1.0
• HAWX - 1.0
• Lost Planet - 1.0
• Stalker: Clear Sky - 1.5.04

ATI-Treiber

• Version: 9.6
• Mipmap Detail Level: High Quality
• AA-Modus: 1xAA, 2xAA
• Adaptive Anti-Aliasing: Off
• Wait for vertical refresh: Always off
• Catalyst A.I.: Standard

Nvidia-Treiber

• Version: 186.18
• Texturfilterung: Qualität
• AA-Modus: 1xAA, 2xAA
• Transparenz AA: Aus
• Gamma-angepasstes AA: Ein
• Vertikale Synchronisierung: Aus
• Mipmaps erzwingen: Keine
• Trilineare Optimierung: Ein
• Anisotrope Muster-Optimierung: Aus
• Negativer LOD-Bias: Clamp

3DMark Vantage

Call of Duty 5

Call of Juarez 2

Crysis Warhead

Dead Space

Die Sims 3

Far Cry 2

Fear 2

Hawx

Lost Planet

Stalker: Clear Sky

Performancerating

Bereits unter 1280x1024 bei ausgeschaltetem AA und AF wird deutlich, wer heute gegen wen kämpft: Die Geforce GT 220 duelliert sich mit der Geforce 9500 GT und kann unter den genannten Einstellungen eine 2 Prozent höhere Performance aufweisen. Damit schlägt sie die Geforce 9400 GT um exakt 75 Prozent.
Die Geforce GT 240 kann sich knapp an die Spitze des Feldes setzen. Im Vergleich zur Geforce 9600 GT weist sie ebenfalls eine 2 Prozent bessere Performance aus.

Unter 2xAA/8xAF ergeben sich nur marginale Unterschiede. Beide Geforce GT 200-Karten können ihren Geforce 9-Pendants jetzt etwas abnehmen. Die Geforce GT 220 ist nunmehr 5 statt 2 Prozent schneller als die Geforce 9500 GT, die Geforce GT 240 ist ihrerseits 3 statt 2 Prozent schneller als die Geforce 9600 GT.

Bleiben AA und AF bei der Auflösung 1680x1050 erneut inaktiv, bleibt das Bild der Geforce GT 240 im Vergleich zur Geforce 9600 GT zwar identisch (+3 Prozent), die Geforce GT 220 ist jetzt jedoch deutlich schneller als die Geforce 9500 GT, was vermutlich unter anderem auf den nur halb so großen Texturspeicher zurückzuführen ist. Jedenfalls ist die Geforce GT 220 nunmehr 13 statt 5 Prozent in Front. Auch die Radeon HD 4670 büßt ein und ist nur noch 51 statt 56 Prozent schneller als die Geforce GT 220.

Wird nun wieder auf 2-faches Anti-Aliasing hochgeschaltet und 8-fach anisotrop gefiltert, kann sich die Geforce GT 240 leicht besser von der Geforce 9600 GT lösen. Der Vorsprung ist mit 4 Prozent allerdings weiter marginal.
Viel spannender ist das Duell Geforce GT 220 versus Geforce 9500 GT. Hier kann die neue Geforce-Karte jetzt insgesamt 24 Prozent schneller rechnen, der Rückstand auf die Radeon HD 4670 wächst allerdings wieder an.

Verlustleistung

Um die Verlustleistung der Grafikchips zu identfizieren, messen wir den Gesamtverbrauch des Testsystems mittels eines handelsüblichen Messgeräts, welches durch Einsetzen in die Steckdose die übermittelte Energie zurückliefert. Die Ergebnisse im Idle-Modus wurden durch 15 minütiges Nichtstun (Desktop, keine Anwendung gestartet) simuliert, währenddessen der Last-Zustand durch einen dreimaligen 3DMark Vantage-Durchlauf erzeugt wurde. Dabei wurde der höchste Wert notiert.

Beim Nichtstun verhalten sich die neuen Geforce-Karten ähnlich wie ihre Vorgänger, leichte Verbesserungen sind aber zu erkennen. So benötigt das System mit Geforce GT 220 130 Watt und damit 6 Watt weniger als mit der ähnlich leistungsstarken Geforce 9500 GT. Die Verbrauchswerte der Radeon HD 4670 und Geforce 9400 GT verfehlt sie knapp.
Das System mit Geforce GT 240 genehmigt sich im Idle 135 Watt und damit einen Watt weniger als mit der Geforce 9500 GT. Die ähnlich leistungsstarke Geforce 9600 GT verbraucht mit 147 Watt satte 12 Watt mehr.

Greifen keine Stromsparmechanismen mehr, sollten sich die Verbesserungen im Bereich des Fertigungsprozesses (40 statt 55 Nanometer) theoretisch bei den neuen Geforce-Modellen zeigen. Bei der Geforce GT 220 ist dies in gewisserweise auch erkennbar, schließlich benötigt sie 12 Watt weniger Energie als das System mit Geforce 9500 GT. Das System mit der Geforce GT 240 beansprucht für sich hingegen mehr Leistung als das System mit Geforce 9600 GT. Der GPU-Die der Geforce GT 240 (144 mm² bei 40 nm) ist trotz kleinerem Fertigungsverfahren nur wenig kleiner als der Chip der Geforce 9600 GT (180 mm² bei 55nm). Insgesamt stehen hier 727 Mio kleine Transistoren in einer GeForce 240 den etwas größeren 505 Mio Transistoren einer Geforce 9600 GT gegenüber. Der Grund für den höheren Verbrauch sind also die vielen Shadereinheiten der Geforce GT 240, die mit höherem Takt laufen als der restliche Chip und die zusätzlichen Transistoren auch noch Chipfläche verbrauchen. Die Geforce 9600 GT ist hier mit ihren wenigen Shadereinheiten, dafür aber mit größerem Speicherinterface und 512 MiB GDDR3 effizienter.

Lautstärke

Bereits seit einigen Jahren werden Grafikkarten aktiv gekühlt. Spätestens seit der FX-Flow-Kühlung 2003 auf der Geforce FX 5800 Ultra weiß man, dass auch die Lautstärke zu einem kaufentscheidendem Kriterium werden kann. Mit dem Datalogger SL-5868P-Messgerät können wir nach Herstellerangaben Geräusche zwischen 30 und 130 Dezibel ermitteln.

Beim Messen ist unser Gehäuse stets geschlossen und es wird die Lautstärke mit 20 Centimeter Abstand zur Grafikkarte ermittelt. Da alle anderen Komponenten im PC-Gehäuse keine nennenswerte Geräuschkullisse erzeugen, ergibt sich ein praxisnahes Bild.
Wie bei der Verlustleistung bereits erklärt, wird der Idle-Modus durch 15 minütiges Nichtstun (Desktop, keine Anwendung gestartet) simuliert, währenddessen der Last-Zustand durch einen dreimaligen 3DMark Vantage-Durchlauf erzeugt wird.

Schon in den jeweiligen Abschnitten zu den Karten selbst, deuteten wir an, dass wir mit der Lautstärke der neuen Nvidia-Grafikkarten unzufrieden sind. Hier hat man es noch einmal schwarz auf weiß: Geforce GT 220 und GT 240 sind die lautesten karten im Idle! Dies hätte nicht sein müssen und lässt die Gainward-eigene Kühllösung in Frage stellen, deren Lüfterdrehzahl sich aber wohl mit hauseigener Software den eigenen Wünschen entsprechend anpassen lassen kann.

Unter Last geht es etwas ausgewogener zu. Die Geforce GT 240 ist überraschenderweise hier leiser als die Geforce GT 220, wird auch kaum lauter als im Idle und konkurriert somit mit Geforce 9400 GT und 9500 GT.
Die Geforce GT 220 könnte etwas leiser als 47 Dezibel sein, liegt damit aber auch noch auf Niveau der Radeon HD 4670 und weit entfernt von der Geforce 9600 GT.

.	Entfernung	Lautstärke
Ruhiges Zimmer	Ohr	20-30 dB
Gespräch	1 Meter	40-60 dB
Fernseher (Zimmerlautstärke)	1 Meter	60 dB
Hauptverkehrsstraße	10 Meter	80-90 dB
Diskothek	1 Meter	100 dB

Temperatur

Obwohl die maximal möglichen Temperaturen in der Regel von Grafikkarte zu Grafikkarte variieren, wollen wir dennoch gucken, ob ein Kandidat möglicherweise nah am Limit ist. Insbesondere wenn sich ein Hersteller von der Referenz absetzt und eigene Kühllösungen entwickelt, wird es spannend sein, zu sehen, inwiefern es hier wirkliche Verbesserungen gegeben hat.
Wie bei der Verlustleistung und Lautstärke bereits erklärt, wird der Idle-Modus durch 15 minütiges Nichtstun (Desktop, keine Anwendung gestartet) simuliert, währenddessen der Last-Zustand durch einen dreimaligen 3DMark Vantage-Durchlauf erzeugt wird.

Bravourös sind die Temperaturen der neuen Geforce-Karten! Der unangemessen hohen Lautstärke steht eine starke Kühllösung gegenüber, die die Geforce GT 220 beispielsweise auf 34 Grad Celsius temperiert. Die Geforce GT 240 bleibt mit 40 Grad Celsisus ebenfalls relativ kühl.

Unter Volllast können Geforce GT 220 und GT 240 ihren Vorsprung auf die Karten der älteren Geforce-Garde sogar noch ausweiten. Die Geforce GT 220 wird nur 52 Grad Celsius warm, die Geforce GT 240 lediglich 56 Grad Celsius. Sehr gut!

Übertakten

Aufgrund der Tatsache, dass eine Grafikkarte theoretisch noch in der Steppe Afrikas lauffähig sein muss und es auch gute und schlechte Chips gibt, muss ein Grafikhersteller bei den finalen Taktraten immer den untersten Weg gehen. Schließlich steht - Gott Lob - über der Performance immer noch die Stabilität.
Die oben genannte Situation führt dazu, dass häufig noch einiges an ungenutztem Taktpotential im Grafikchip steckt. Dieses kann von Grafikkarte zu Grafikkarte abweichen, grobe Tendenzen überschneiden sich jedoch in der Regel.
Wir stellen durch einen dreimaligen 3DMark Vantage-Durchlauf sicher, dass die Karte mit höherem Takt stabil und ohne Pixelfehler ihre Arbeit verrichtet.

Mit 17 Prozent mehr Chiptakt, 6 Prozent mehr Shadertakt und 11 Prozent mehr Speichertakt legt die Performance der Geforce 9400 GT im 3DMark Vantage um 11 Prozent zu. In Crysis Warhead ermitteln wir eine 9 Prozent höhere Performance.

Bei der Geforce GT 220 konnten wir wir 6 Prozent mehr Chiptakt und 13 Prozent mehr Shadertakt erreichen, der Speicher ließ sich hingegen nur um 4 Prozent übertakten, weswegen sich die Leistungssteigerung im 3DMark Vantage und unter Crysis insgesamt nur auf 6 Prozent bezifferte.

Fazit

Nvidia ist spät dran mit seinen GT200-Ablegern fürs Low-End und Mainstream. In unserem Testparcours mussten sich die in 40 nm-gefertigten Karten GT 220 und GT 240 sowohl ihren direkten Vorgängern, nämlich der 9500 GT und 9600 GT, als auch der Konkurrenz aus dem Hause ATI in Form der Radeon HD 4670 stellen.

Bei der Leistung hat sich in beiden Fällen nicht viel getan. Im Durchschnitt rechnet die GT 240 zwei bis drei Prozentpunkte schneller als die 9600 GT. Die GT 220 kann sich ebenfalls einige Prozentpunkte von der 9500 GT absetzen. Hier fällt der Vorsprung unter Zuschaltung von Antialiasing und anisotropischer Filterung etwas deutlicher aus und wächst dabei in hohen Auflösungen auf bis zu 20 Prozent an. Man sollte sich allerdings hier nicht von Prozentpunkten täuschen lassen, denn schon die GT 240 ist kaum geeignet, aktuelle Spiele in höheren Auflösungen darzustellen. Ihre kleine Schwester - die GT 220 - kommt dementsprechend allerhöchstens noch für Gelegenheitsspieler älterer Titel in Frage, wobei man auch dann auf höhere Auflösungen verzichten sollte.

Beim Verbrauch hat sich besonders im Idle-Betrieb einiges zum Besseren gewendet und das ist für Grafikkarten dieser Leistungsklasse ein durchaus wichtiger Punkt. Trotz dessen emmitiert das Kühlkonzept leider eine doch recht hohe Lautstärke auch ohne Last, bei der noch erheblicher Verbesserungsbedarf besteht. Auch unter Last zeigt sich die GT 220 recht sparsam; die Leistungsaufnahme liegt lediglich 4 Watt über der deutlich schwächeren 9400 GT. Die GT 240 braucht hingegen trotz der fortschrittlicheren Fertigung unter Last mehr Strom als die 9600 GT. Die Ursache dafür ist vor allem in der hohen Shaderzahl im Vergleich zur Geforce 9600 GT zu suchen und vielleicht macht sich hier auch der 1 GiB große GDDR5-Speicher bemerkbar.

Verbesserungswürdig erscheint uns allgemein vor allem die Lüftersteuerung, denn ein Blick auf die Temperaturen offenbart, dass bei den Drehzahlen eigentlich noch Raum nach unten besteht - sowohl im Idle als auch unter Last.
Die Ausstattung der Karten kann man nicht anders als spärlich bezeichnen. Sie beschränkt sich auf das absolut Nötigste. Das ist angesichts des recht hohen Preises von 62 Euro (GT 220) bzw. 93 Euro (GT 240) unverständlich, denn die Vorgängerkarten sind jeweils etwa 10 Euro günstiger zu erwerben.

So lässt sich abschließend sagen, dass es an einigen Stellen durchaus Verbesserungen im Detail gab, dennoch hat sich nicht alles zum Besseren gewendet: Viele Probleme, die uns schon in unserem Test der 9500 GT und 9400 GT aufgefallen waren, zeigen sich in ähnlicher Weise auch bei den aktuellen Karten.
Das größte Problem der kleinen Nvidia-Karten sind aber wohl nicht die Vorgängerversionen in Form der 9500 GT und der 9600 GT, sondern die Mainstream-Ableger von ATIs aktueller Evergreen-Serie bzw. den Radeon HD 5000-Karten. Hier müssen sich die Karten in unserem Testparcours demnächst der Radeon HD 5670 stellen.