Wie viel mehr Performance bringt die neue GPU-Architektur?

Blackwell und RDNA 4, also GeForce RTX 5000 und Radeon RX 9000, setzen gegenüber den Vorgängern Lovelace und RDNA 3 auf eine neue Architektur. ComputerBase hat beide bereits ausführlich getestet. Was noch fehlte: die „IPC-Analyse“. Haben die neuen Shadereinheiten auch an Leistung pro Takt zugelegt? Das klärt der Test.

Warum sind RTX 5000 und RX 9000 schneller?

Nvidia und AMD haben dieses Jahr mit Blackwell (RTX 5000) sowie RDNA 4 (RX 9000) neue Grafikkarten auf den Markt gebracht. Sie bieten neue Features und sind auch schneller als die vergleichbaren Vorgänger. Dafür verantwortlich: Mehr Ausführungseinheiten, höhere Taktraten, schnellerer Speicher, mehr Verbrauch – und auch mehr Leistung pro Shader pro Takt (IPC)?

Sieht so aus, denn Nvidia sprach unter anderem von deutlich schnelleren Raytracing-Einheiten, während AMD quasi durchweg die Compute Units verbessert haben will. Doch mit handfesten Auswirkungen auf die Gaming-Leistung unterlegt wurden die versprochenen IPC-Fortschritte nicht. ComputerBase holt das jetzt nach.

Dem IPC-Zugewinn in Spielen auf der Spur

Wie viel mehr Geschwindigkeit bringt die Blackwell-Architektur gegenüber Lovelace und RDNA 4 gegenüber RDNA 3 bei theoretisch gleicher Rechenleistung? Das soll dieser Artikel herausfinden, indem „Blackwell“ und „Lovelace“ sowie „RDNA 4“ und „RDNA 3“ jeweils bei möglichst gleicher Rechenleistung gegenübergestellt werden. Treten dennoch Leistungsunterschiede auf, muss dafür eine Architekturverbesserung verantwortlich zeichnen.

So wurden die Grafikkarten getestet

Um zu untersuchen, inwieweit sich die „IPC“ bei Grafikkarten geändert hat, ist es notwendig, die theoretische Rechenleistung so gut es geht anzugleichen. Das ist in dieser Generation gar nicht so einfach.

Nvidia GeForce: Blackwell vs. Ada Lovelace

Bei den Nvidia-Grafikkarten fiel die Wahl schlussendlich auf GeForce RTX 5070 Ti und GeForce RTX 4070 Ti Super, denn beide stehen sich im aktuellen Portfolio am nächsten.

Auch GeForce RTX 5070 Ti und GeForce RTX 4070 Ti Super kommen mit einer unterschiedlichen Anzahl an Shadereinheiten daher (8.960 ALUs zu 8.448 ALUs), was über den Takt ausgeglichen werden musste. Die RTX 5070 Ti arbeitet in den Benchmarks mit etwa 2.360 MHz, die GeForce RTX 4070 Ti Super mit 2.500 MHz. Das Power Limit ist auf beiden Grafikkarten maximiert, doch spielt dies ohnehin keine einschränkende Rolle. Von GPU-Seiten sind die zwei Grafikkarten damit so ähnlich wie möglich – inklusive derselben L2-Cachegröße.

Beim Speicher sind die zwei 3D-Beschleuniger nicht auf einen Nenner zu bringen, da die GeForce RTX 5070 Ti mit GDDR7, die GeForce RTX 4070 Ti Super aber mit GDDR6X arbeitet. Den VRAM der RTX 5070 Ti Super hat ComputerBase in den Tests maximal untertaktet, weniger als 13.500 MHz sind aber nicht einstellbar. Die Speicherbandbreite beträgt damit 864 GB/s. Bei der RTX 4070 Ti Super lässt sich der Speicher um maximal 1.756 MHz übertakten. 12.256 MHz beträgt die Frequenz, was in 784 GB/s resultiert. Ein Unterschied bleibt. Erfahrungsgemäß hat die Speicherbandbreite bei Gaming-Grafikkarten, solange sie nur hoch genug ist, aber kaum einen Einfluss auf die Gaming-Performance, für diesen Vergleich sollte das passen.

Der Nvidia-Vergleich wurde in der Auflösung 3.840 × 2.160 mitsamt Upsampling durchgeführt.

AMD Radeon: RDNA 4 vs. RDNA 3

Die AMD-Grafikkarten haben für den Vergleich einen Vor- und einen Nachteil. Der Vorteil: Radeon RX 9060 XT und Radeon RX 7600 XT sind gleich konfiguriert: 2.048 FP32-ALUs, 64 ROPs, 32 MB Infinity Cache, 16 GB Speicher und derselbe Speichertyp. Der L2-Cache wächst bei der neuen Grafikkarte zwar von 2 MB auf 4 MB an, doch gehört dies eben auch zur unterschiedlichen Architektur hinzu. So weit, so gut.

Kompliziert wird es in diesem Fall beim GPU-Takt. Die Radeon RX 7600 XT arbeitet mit maximal 2.730 bis 2.800 MHz, mehr sind einfach nicht drin (Firmware). Die Radeon RX 9060 XT taktet derweil immer höher, selbst wenn der Takt auf das Minimum gesetzt wird. Zwischen 2.860 MHz und 2.890 MHz liegen an. Das ist eine Differenz, die sich nicht ändern lässt.

ComputerBase hat jedoch den durchschnittlichen Takt beider Grafikkarten in jedem Spiel notiert, die Benchmark-Ergebnisse werden um diesen Taktunterschied bereinigt.

Dafür machen es einem die Radeons beim Speicher aber zumindest etwas einfacher. Beide Grafikkarten haben ein 128-Bit-Interface, beide nutzen GDDR6. Der VRAM der Radeon RX 7600 XT taktet mit 9.000 MHz, der der Radeon RX 9060 XT mit 10.000 MHz. Untertakten lässt sich der Speicher der RX 9060 XT nicht, dafür der der RX 7060 XT auf 9.748 MHz übertakten. Die Differenz in der Speicherbandbreite ist so gering, dass dies keinen Einfluss auf die Spiele-Leistung haben sollte.

Der AMD-Vergleich wurde in der Auflösung 2.560 × 1.440 mitsamt Upsampling durchgeführt.

Nvidia-Benchmarks: Blackwell gegen Lovelace

Rasterizer-Grafik

Nvidia wirbt bei Blackwell unter anderem mit einer deutlich gestiegenen Integer-Performance, in Spielen bringt dies aber schlicht und ergreifend nichts. Im Durchschnitt von 19 Spielen bei reiner Rasterizer-Grafik sind Blackwell und Lovelace bei gleicher Rechenleistung schlicht gleich schnell. Ja, die neue Architektur liegt 1 Prozentpunkt vor der alten Technik, doch dies kann auch der höheren Speicherbandbreite geschuldet sein. 1 Prozent ist aber ohnehin nichts, was als „schneller“ bezeichnet werden könnte.

In einzelnen Spielen zeigen sich kleinere Unterschiede, was jedoch auch bedeutet, dass Blackwell ab und zu auch mal etwas langsamer ist. In Atomfall ist die angepasste GeForce RTX 5070 Ti zum Beispiel 3 Prozent schneller als die ebenso angepasste GeForce RTX 4070 Ti Super unterwegs. In God of War Ragnarök ist Blackwell 4 Prozent schneller, in Kingdom Come Deliverance 2 5 Prozent, in The Last of Us Part II noch einmal 5 Prozent und in Warhammer 40k: Space Marine 2 immerhin sogar 6 Prozent. Das ist alles nicht viel, aber zumindest mehr als die durchschnittlichen 1 Prozent.

In Call of Duty: Black Ops 6 liegt die RTX 4000 wiederum 3 Prozent vor RTX 5000, in Ghost of Tsushima sogar 5 Prozent. In Spider-Man 2 kommen noch einmal 3 Prozent oben drauf und in Oblivion Remastered 2 Prozent. Schlussendlich ist Blackwell dadurch im Durchschnitt nur 1 Prozentpunkt schneller als Ada Lovelace.

Raytracing-Grafik

Neben der erhöhten Integer-Performance spricht Nvidia bei Blackwell auch von schnelleren Raytracing-Einheiten. Dies scheint aber ebenso absolut im Nichts zu verpuffen, denn mit Raytracing ist Blackwell bei gleicher Rechenleistung sogar geringfügig langsamer als Lovelace. Der einprozentige Vorsprung der neuen Technologie bei Rasterizer-Grafik verwandelt sich in einen einprozentigen Rückstand bei Raytracing.

Das ist keine neue Beobachtung, denn die RTX-5000-Modelle konnten sich mit Raytracing zuletzt immer weniger gut von den RTX-4000-Vorgängern absetzen als bei Rasterizer-Grafik. Der neue Vergleichstest zeigt jetzt aber, dass Blackwell und Lovelace bei Raytracing im Bereich der Messungenauigkeit eigentlich gleich schnell sind – im Durchschnitt.

Die einzelnen Benchmarks zeigen, dass es je nach Spiel größere Schwankungen gibt. Entsprechend kann dies auch schlicht an der Spiele-Auswahl liegen, dass der Durchschnitts-Wert so ausfällt wie er ausfällt.

Silent Hill 2 ist zum Beispiel ein gutes Spiel für Blackwell, hier liefert die neue Technik 9 Prozent mehr Bilder pro Sekunde als Lovelace. Dragon Age: The Veilguard läuft noch 2 Prozent schneller, Monster Hunter Wilds 1 Prozent.

Probleme hat Blackwell dagegen mit Assassin’s Creed Shadows, das auf Lovelace wiederum ordentliche 9 Prozentpunkte schneller läuft. Indiana Jones zeigt 6 Prozent mehr FPS auf der alten Hardware, in Doom: The Dark Ages sind es 2 Prozent.

Pathtracing-Grafik

Auch mit Pathtracing-Grafik kann sich die neue Architektur nicht von der alten absetzen. Im Durchschnitt läuft Blackwell 1 Prozentpunkt schneller als Lovelace, wobei der Schnitt auch nur aus drei Spielen gebildet wird.

Black Myth: Wukong läuft mit Pathtracing 1 Prozent schneller auf Blackwell als auf Lovelace. Interessant sind die Ergebnisse von F1 25 und Indiana Jones. Ersteres lief mit normalen Raytracing auf beiden Technologien gleich schnell, mit Pathtracing ist Blackwell 2 Prozent schneller. Einen noch größeren Unterschied gibt es bei Indiana Jones. Mit Raytracing ist Lovelace hier 6 Prozent schneller als Blackwell, mit Pathtracing sind es nur noch 2 Prozent.

AMD-Benchmarks: RDNA 4 gegen RDNA 3

Bei Nvidia hat es mit der neuen Generation keinen architekturbedingten Leistungssprung gegenüber der vorherigen Generation gegeben. Bei AMD ist der Sprung mit RDNA 4 dagegen groß. Die neuen Grafikkarten bieten bei gleicher Rechenleistung deutlich mehr Geschwindigkeit als der Vorgänger RDNA 3. Seit dem Wechsel von GCN auf RDNA ist dies der größte Leistungssprung von AMD.

Rasterizer-Grafik

AMD RDNA 4 arbeitet bei gleicher theoretischer Rechenleistung im Durchschnitt um 20 Prozent schneller als der Vorgänger RDNA 3. Das passt zu der massiven Leistungssteigerung der Radeon RX 9070 XT im Vergleich zur Radeon RX 7800 XT, obwohl erstere kaum mehr Ausführungseinheiten bietet.

In einzelnen Spielen ist RDNA 4 dabei gar nicht schneller als RDNA 3. In Atomfall arbeiten beide Architekturen zum Beispiel gleich schnell, in Final Fantasy XVI ist die Differenz mit 7 Prozent auch nicht gerade riesig. Aber es gibt auch andere Beispiele und sie sind im Parcours in der Überzahl: In Black Myth Wukong liefert RDNA 4 29 Prozent mehr FPS, in Spider-Man 2 30 Prozent, in Horizon Forbidden West 33 Prozent und in God of War: Ragnarök gleich massive 43 Prozent.

Raytracing-Grafik

AMD hat Raytracing in RDNA 4 massiv verbessert und das zeigt sich auch in den Benchmarks. Im Schnitt arbeitet RDNA 4 31 Prozent schneller als RDNA 3, was noch einmal 11 Prozentpunkte mehr sind als bei reiner Rasterizer-Performance.

In den einzelnen Spielen wird es teils richtig wild: Zwischen 30 und 35 Prozent mehr Bilder pro Sekunde sind die meisten Spiele angesiedelt, was aber noch nicht das Ende der Fahnenstange ist. So liefert F1 25 42 Prozent mehr FPS, bei Doom: The Dark Ages sind es gleich 44 Prozent. Assassin’s Creed Shadows legt wiederum „nur“ um 17 Prozent zu – das Schlusslicht im Test.

Pathtracing-Grafik

RDNA 4 ist zwar nicht wirklich für massive Pathtracing-Last gedacht, die RT-Verbesserungen der Architektur schlagen in dem Szenario aber gleich doppelt durch: Im Durchschnitt ist RDNA 4 in diesem Szenario fast doppelt so schnell, durchschnittlich 83 mehr FPS lassen sich in den drei getesteten Spielen messen.

In Einzelergebnissen ausgedrückt bedeutet dies für RDNA 4 72 Prozent mehr FPS in F1 25, 77 Prozent mehr in Indiana Jones und 101 Prozent mehr FPS in Black Myth Wukong.

Fazit

Aufgrund der beschriebenen Einschränkungen beim Angleichen der Rechenleistung zwischen Blackwell und Lovelace respektive RDNA 4 und RDNA 3 war der Vergleich der Spieleleistung der Architekturen zwar nicht bis ins letzte Detail perfekt möglich, an der Aussagekraft der Ergebnisse – auch in ihrer Deutlichkeit – besteht aber kein Zweifel:

1. Nvidia Blackwell ist gegenüber dem Vorgänger Lovelace in Spielen nicht schneller, weder in Rasterizer-, noch in Raytracing oder Pathtracing-Szenarien. Ja, es gibt einzelne Spiele, in denen Blackwell voraus liegt, genauso gibt es aber auch Titel, die auf Lovelace mehr Performance bieten. Generell mehr Leistung bringt die Architektur nicht. Die GeForce-RTX-5000-Generation holt ihren Leistungsvorteile gegenüber RTX 4000 über mehr Ausführungseinheiten, mehr Takt, eine höhere Leistungsaufnahme sowie neuere Features.
2. Ganz anders sieht das bei AMD aus. RDNA 4 macht gegenüber RDNA 3 einen großen Schritt, den weitaus größten Schritt seit dem Wechsel von GCN zu RDNA. Es gibt 20 Prozent mehr FPS in Rasterizer-Spielen, 31 Prozent mehr FPS in Raytracing-Titeln und 83 Prozent mehr Leistung in Pathtracing-Spielen. Das ist ein massiver Sprung, der in der Praxis darüber hinaus noch durch höhere Taktraten vergrößert wird. Bei der RX-9000-Generation kommt rund die Hälfte der FPS-Steigerung durch die modernere Architektur, die andere durch höhere Taktraten zu Stande – das gilt zumindest für den Vergleich RX 9070 XT zu RX 7800 XT. Bei Raytracing-Spielen verschiebt sich der Anteil in Richtung Architektur.

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