NVIDIA Quadro K4000M vs NVIDIA Quadro K4100M

NVIDIA Quadro K4000M

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Die NVIDIA Quadro K4000M ist eine DirectX 11.1 High-End-Workstation-Grafikkarte für Notebooks. Sie basiert wie die Consumer GeForce GT 680M auf dem GK104 Chip der Kepler-Serie und wird in 28nm bei TSMC hergestellt. Jedoch werden nur 960 statt der 1344 Shader wie bei der K5000M eingesetzt. Die Grafikkarte ist für die Chief River Generation gedacht (Ivy Bridge).

Die Quadro Grafikkarten bieten zertifizierte Treiber, welche auf Stabiltität und Performance bei professionellen Anwendungen (CAD-, DCC-, Medizin-, Prospektions-, Visualisierungsanwendungen) optimiert sind. Dadurch ist die Performance im Vergleich zu den Consumergrafikkarten mit gleichem Chip deutlich besser in diesen Bereichen.

Architektur

Mit Kepler löst Nvidia die bisherige Fermi-Architektur ab, die unter anderem bei verschiedenen Chips und Modellen der GeForce-500M-Serie zum Einsatz kam. Der GK104 verfügt als Kepler-Chip über 8 Shader-Blöcke mit je 192 CUDA Cores, die vom Hersteller mit dem Kürzel SMX bezeichnet werden. Bei der K4000M sind davon 5 aktiviert. Zwei SMX bilden zusammen mit zwei Polymorph Engines und einer gemeinsamen Raster Engine einen sogenannten GPC (Graphics Processing Cluster). Da die Shader keine eigene Takt-Domain mehr besitzen (Hot Clock), entspricht die Rechenleistung in etwa er Hälfte der Einheiten der Fermi-Architektur mit doppelter Taktrate. Diese Änderung ist einer der Gründe dafür, dass sich laut Nvidia die Energieeffizienz gegenüber dem Vorgänger verdoppelt hat. Auch die Tesselations-Leistung soll, speziell bei hohen Faktoren, noch einmal deutlich verbessert worden sein. Als zusätzliche Neuerungen werden zudem erstmals PCIe 3.0 sowie ein noch nicht näher bezeichneter, optionaler Turbo-Modus unterstützt. Dieser kann, ausreichende Kühlungsreserven vorausgesetzt, die Kerntaktrate um bis zu 15 Prozent anheben. Da der Turbo vom BIOS gesteuert wird, steht er, falls vom Notebook-Hersteller implementiert, unabhängig vom Betriebssystem zur Verfügung.

Leistung

Die Performance der Quadro K4000M liegt unseren Benchmarks zufolge deutlich oberhalb der Fermi-basierten Quadro 5010M und schlägt auch das Consumer-Modell GeForce GTX 675M. Neben speziellen CAD-Anwendungen ist die K4000M damit auch für anspruchsvolle 3D-Spiele des Jahres 2013 geeignet, die sie in hohen Auflösungen und Detailstufen bewältigt.

Features

Das aktualisierte Featureset umfasst nun die Unterstützung von bis zu 4 aktiven Displays (mit Optimus u.U. weniger), die mit einer maximalen Auflösung von 3840 x 2160 Pixeln zum Beispiel über DisplayPort 1.2 oder HDMI 1.4a angebunden werden können. HD-Audio-Formate wie Dolby True HD und DTS-HD lassen sich als Bitstream an einen geeigneten Receiver senden. Wie in der Vergangenheit kann jedoch auch weiterhin 3D Vision nicht mit Optimus-Unterstützung kombiniert werden.

Der PureVideo HD Videoprozessor der fünften Generation (VP5) wurde vom GF119-Chip übernommen. Dieser kann die Formate MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.264 und VC1/WMV9 bis zu einer Auflösung von 4k decodieren und somit den Prozessor entlasten. Auch zwei parallele Streams, beispielsweise für Picture-in-Picture bei einer Blu-Ray, sind möglich. Eine weitere Neuerung ist die Integration eines dedizierten Videoencoders ähnlich Intels Quick Sync, der über die NVENC-API angesprochen werden kann.

Die Leistungsaufnahme der Quadro K4000M ist laut Nvidia wie die alte Quadro 5010M und der stärkeren K5000M mit einer TGP (Max Power Consumption) von 100W spezifiziert und dadurch für 17-Zoll Plattformen geeignet.

NVIDIA Quadro K4100M

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Die NVIDIA Quadro K4100M ist eine DirectX-11- und OpenGL-4.3-fähige High-End-Workstation-Grafikkarte für Notebooks. Sie basiert wie die Consumer GeForce GTX 780M auf dem 28-nm-Chip GK104 (Kepler-Serie), besitzt allerdings nur 1152 aktive Shadereinheiten. Die Grafikkarte ist für die Shark-Bay-Generation gedacht (Haswell) und die Nachfolgerin der Quadro K4000M (Chief-River-Plattform). Es werden bis zu 4 GB GDDR5 als Grafikspeicher eingesetzt, die mit 800 MHz (I/O-Takt 1.600 MHz, effektiv 3.200 MHz) getaktet werden und über einen 256 Bit Speicherbus angebunden sind (102,4 GB/s). Eine wichtige Neuerung ist die erstmalige Unterstützung von PCIe 3.0.

Die Quadro-Grafikkarten bieten zertifizierte Treiber, welche auf Stabiltität und Performance bei professionellen Anwendungen (CAD-, DCC-, Medizin-, Prospektions-, Visualisierungsanwendungen) optimiert sind. Dadurch ist die Performance im Vergleich zu den Consumergrafikkarten mit gleichem Chip in diesen Bereichen deutlich besser.

Architektur 

Mit Kepler löst Nvidia die ältere Fermi-Architektur ab, die unter anderem bei verschiedenen Chips und Modellen der GeForce-500M-Serie zum Einsatz kam. Der GK104 verfügt als Kepler-Chip über 8 Shader-Blöcke mit je 192 CUDA Cores, die vom Hersteller mit dem Kürzel SMX bezeichnet werden. Bei der K4100M sind davon lediglich 6 aktiviert. Zwei SMX bilden zusammen mit zwei Polymorph Engines und einer gemeinsamen Raster Engine einen sogenannten GPC (Graphics Processing Cluster). Da die Shader keine eigene Takt-Domain mehr besitzen (Hot Clock), entspricht die Rechenleistung in etwa der Hälfte der Einheiten der Fermi-Architektur mit doppelter Taktrate. Diese Änderung ist einer der Gründe dafür, dass sich laut Nvidia die Energieeffizienz gegenüber Fermi verdoppelt hat. Auch die Tesselations-Leistung soll, speziell bei hohen Faktoren, noch einmal deutlich verbessert worden sein.

Leistung

Die 3D-Performance in Spielen siedelt sich in etwa auf dem Level der alten Quadro K5000M an. Damit ist die K4100M knapp schneller als das Consumer-Modell GeForce GTX 770M. Für aktuelle 3D-Spiele (Stand Mitte 2013) besitzt die Karte damit mehr als ausreichende Reserven und bewältigt auch hohe Auflösungen und Detaileinstellungen problemlos.

Features

Das Featureset umfasst wie bei der schnelleren K5100M die Unterstützung von bis zu 4 aktiven Displays (mit Optimus u.U. weniger), die mit einer maximalen Auflösung von 3840 x 2160 Pixeln zum Beispiel über DisplayPort 1.2 oder HDMI 1.4a angebunden werden können. HD-Audio-Formate wie Dolby True HD und DTS-HD lassen sich als Bitstream an einen geeigneten Receiver senden. Wie in der Vergangenheit kann jedoch auch weiterhin 3D Vision nicht mit Optimus-Unterstützung kombiniert werden.

Die Rechenkerne der Grafikkarte können per CUDA und OpenCL 1.2 auch für generelle Berechnungen herangezogen werden.

Der PureVideo HD Videoprozessor der fünften Generation (VP5) wurde vom GF119-Chip übernommen. Dieser kann die Formate MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.264 und VC1/WMV9 bis zu einer Auflösung von 4k decodieren und somit den Prozessor entlasten. Auch zwei parallele Streams, beispielsweise für Picture-in-Picture bei einer Blu-Ray, sind möglich. Eine weitere Neuerung ist die Integration eines dedizierten Videoencoders ähnlich Intels Quick Sync, der über die NVENC-API angesprochen werden kann.

Leistungsaufnahme

Die Leistungsaufnahme der Quadro K4100M entspricht laut Nvidia der alten Quadro K4000M und liegt bei 100 Watt TGP (Max Power Consumption). Dadurch ist die Karte am besten für große 17-Zoll-Notebooks geeignet.

NVIDIA Quadro K4000MNVIDIA Quadro K4100M
ManufacturerNVIDIANVIDIA
Quadro K Series
Quadro K5100M compare 1536 @ 0.77 GHz256 Bit @ 3600 MHz
Quadro K5000M compare 1344 @ 0.71 GHz256 Bit @ 3000 MHz
Quadro K4100M 1152 @ 0.71 GHz256 Bit @ 3200 MHz
Quadro K4000M 960 @ 0.6 GHz256 Bit @ 2800 MHz
Quadro K3100M compare 768 @ 0.71 GHz256 Bit @ 3200 MHz
Quadro K3000M compare 576 @ 0.65 GHz256 Bit @ 2800 MHz
Quadro K2100M compare 576 @ 0.67 GHz128 Bit @ 3000 MHz
Quadro K1100M compare 384 @ 0.71 GHz128 Bit @ 2800 MHz
Quadro K620M compare 384 @ 1.03 - 1.12 GHz64 Bit @ 2000 MHz
Quadro K2000M compare 384 @ 0.75 GHz128 Bit @ 1800 MHz
Quadro K1000M compare 192 @ 0.85 GHz128 Bit @ 1800 MHz
Quadro K610M compare 192 @ 0.95 GHz64 Bit @ 2600 MHz
Quadro K510M compare 192 @ 0.85 GHz64 Bit @ 2400 MHz
Quadro K500M compare 192 @ 0.85 GHz64 Bit @ 1800 MHz
Quadro K5100M compare 1536 @ 0.77 GHz256 Bit @ 3600 MHz
Quadro K5000M compare 1344 @ 0.71 GHz256 Bit @ 3000 MHz
Quadro K4100M 1152 @ 0.71 GHz256 Bit @ 3200 MHz
Quadro K4000M 960 @ 0.6 GHz256 Bit @ 2800 MHz
Quadro K3100M compare 768 @ 0.71 GHz256 Bit @ 3200 MHz
Quadro K3000M compare 576 @ 0.65 GHz256 Bit @ 2800 MHz
Quadro K2100M compare 576 @ 0.67 GHz128 Bit @ 3000 MHz
Quadro K1100M compare 384 @ 0.71 GHz128 Bit @ 2800 MHz
Quadro K620M compare 384 @ 1.03 - 1.12 GHz64 Bit @ 2000 MHz
Quadro K2000M compare 384 @ 0.75 GHz128 Bit @ 1800 MHz
Quadro K1000M compare 192 @ 0.85 GHz128 Bit @ 1800 MHz
Quadro K610M compare 192 @ 0.95 GHz64 Bit @ 2600 MHz
Quadro K510M compare 192 @ 0.85 GHz64 Bit @ 2400 MHz
Quadro K500M compare 192 @ 0.85 GHz64 Bit @ 1800 MHz
CodenameN14E-Q3N15E-Q3-A2
ArchitectureKeplerKepler
Cores960 - unified1152 - unified
Core600 MHz706 MHz
Memory2800 MHz3200 MHz
Bus256 Bit256 Bit
MemoryGDDR5GDDR5
Max. Memory4096 MB4096 MB
Shared Memorynono
DirectXDirectX 11, 5.0DirectX 11, 5.0
Technology28 nm28 nm
FeaturesOptimus, PhysX, Verde Drivers, CUDA, 3D Vision, 3DTV PlayOptimus, PhysX, Verde Drivers, CUDA, OpenCL 1.2, 3D Vision, 3DTV Play
Size2/32/3
Introduced01.06.2012 23.07.2013
Transistors3540 Million
Manufacturerhttp://www.nvidia.de/page/quadrofx_go.html

Performance Rating - 3DMark 11 + Fire Strike + Time Spy
14.2 pt (16%)
3DMark - 3DMark Cloud Gate Score
12751 Points (17%)
min: 14801     avg: 16072     median: 16071.5 (21%)     max: 17342 Points
3DMark - 3DMark Cloud Gate Graphics
19058 Points (9%)
24685 Points (12%)
3DMark - 3DMark Fire Strike Standard Score
2192 Points (7%)
min: 3431     avg: 3505     median: 3505 (10%)     max: 3579 Points
3DMark - 3DMark Fire Strike Standard Graphics
2199 Points (5%)
3654 Points (8%)
3DMark - 3DMark Ice Storm Graphics
150781 Points (20%)
113406 Points (15%)
3DMark 11 - 3DM11 Performance Score
min: 3673     avg: 3760     median: 3777 (10%)     max: 3830 Points
min: 5151     avg: 5260     median: 5259.5 (14%)     max: 5368 Points
3DMark 11 - 3DM11 Performance GPU
min: 3413     avg: 3466     median: 3466 (6%)     max: 3519 Points
4957 Points (8%)
3DMark Vantage
3DM Vant. Perf. total + NVIDIA Quadro K4000M
3DM Vant. Perf. total + NVIDIA Quadro K4100M
3DM Vant. Perf. GPU no PhysX + NVIDIA Quadro K4000M
3DM Vant. Perf. GPU no PhysX + NVIDIA Quadro K4100M
3DMark 06 3DMark 06 - Standard 1280x1024 + NVIDIA Quadro K4000M
3DMark 06 - Standard 1280x1024 + NVIDIA Quadro K4100M
Unigine Heaven 3.0 - Unigine Heaven 3.0 DX 11
36.5 fps (12%)
48.1 fps (16%)
Unigine Heaven 3.0 - Unigine Heaven 3.0 OpenGL
47.6 fps (21%)
Unigine Heaven 2.1 - Heaven 2.1 high
48.5 fps (9%)
59 fps (11%)
SPECviewperf 11
specvp11 snx-01 + NVIDIA Quadro K4000M
specvp11 snx-01 + NVIDIA Quadro K4100M
specvp11 tcvis-02 + NVIDIA Quadro K4000M
specvp11 tcvis-02 + NVIDIA Quadro K4100M
specvp11 sw-02 + NVIDIA Quadro K4000M
specvp11 sw-02 + NVIDIA Quadro K4100M
specvp11 proe-05 + NVIDIA Quadro K4000M
specvp11 proe-05 + NVIDIA Quadro K4100M
specvp11 maya-03 + NVIDIA Quadro K4000M
specvp11 maya-03 + NVIDIA Quadro K4100M
specvp11 lightwave-01 + NVIDIA Quadro K4000M
specvp11 lightwave-01 + NVIDIA Quadro K4100M
specvp11 ensight-04 + NVIDIA Quadro K4000M
specvp11 ensight-04 + NVIDIA Quadro K4100M
specvp11 catia-03 + NVIDIA Quadro K4000M
specvp11 catia-03 + NVIDIA Quadro K4100M
SPECviewperf 12
specvp12 sw-03 + NVIDIA Quadro K4100M
specvp12 snx-02 + NVIDIA Quadro K4100M
specvp12 showcase-01 + NVIDIA Quadro K4100M
specvp12 mediacal-01 + NVIDIA Quadro K4100M
specvp12 maya-04 + NVIDIA Quadro K4100M
specvp12 energy-01 + NVIDIA Quadro K4100M
specvp12 creo-01 + NVIDIA Quadro K4100M
specvp12 catia-04 + NVIDIA Quadro K4100M
Windows 7 Experience Index - Win7 Gaming graphics
7.6 Points (96%)
7.8 Points (99%)
Windows 7 Experience Index - Win7 Graphics
7.6 Points (96%)
7.8 Points (99%)
Cinebench R10 Cinebench R10 Shading (32bit) + NVIDIA Quadro K4000M
Cinebench R10 Shading (32bit) + NVIDIA Quadro K4100M
Cinebench R11.5 Cinebench R11.5 OpenGL 64 Bit + NVIDIA Quadro K4000M
Cinebench R11.5 OpenGL 64 Bit + NVIDIA Quadro K4100M
Cinebench R15
Cinebench R15 OpenGL 64 Bit + NVIDIA Quadro K4100M
Cinebench R15 OpenGL Ref. Match 64 Bit + NVIDIA Quadro K4100M
LuxMark v2.0 64Bit - LuxMark v2.0 Room GPU
101 Samples/s (1%)
min: 138     avg: 232     median: 231.5 (2%)     max: 325 Samples/s
LuxMark v2.0 64Bit - LuxMark v2.0 Sala GPU
221 Samples/s (1%)
min: 305     avg: 477     median: 476.5 (3%)     max: 648 Samples/s

Average Benchmarks NVIDIA Quadro K4000M → 100% n=26

Average Benchmarks NVIDIA Quadro K4100M → 134% n=26

-
-
* Smaller numbers mean a higher performance
1 This benchmark is not used for the average calculation

low 1024x768
Quadro K4100M:
457  fps
med. 1366x768
Quadro K4100M:
122  fps
high 1920x1080
Quadro K4100M:
67  fps
ultra 1920x1080
Quadro K4100M:
33  fps
4K 3840x2160
Quadro K4100M:
12.5  fps
F1 2014

F1 2014

2014
low 1024x768
Quadro K4100M:
133  fps
med. 1366x768
Quadro K4100M:
133  fps
high 1920x1080
Quadro K4100M:
133  fps
ultra 1920x1080
Quadro K4100M:
92  fps
low 1024x768
Quadro K4100M:
76  fps
med. 1366x768
Quadro K4100M:
55  fps
high 1920x1080
Quadro K4100M:
28  fps
ultra 1920x1080
Quadro K4100M:
25  fps
Thief

Thief

2014
low 1024x768
Quadro K4100M:
82  fps
med. 1366x768
Quadro K4100M:
52  fps
high 1366x768
Quadro K4100M:
45  fps
ultra 1920x1080
Quadro K4100M:
26  fps
low 1024x768
Quadro K4100M:
191  fps
med. 1366x768
Quadro K4100M:
146  fps
high 1366x768
Quadro K4100M:
121  fps
ultra 1920x1080
Quadro K4100M:
22  fps
low 1024x768
Quadro K4100M:
54  fps
med. 1366x768
Quadro K4100M:
47  fps
high 1366x768
Quadro K4100M:
31  fps
ultra 1920x1080
Quadro K4100M:
15  fps
GRID 2

GRID 2

2013
low 1024x768
Quadro K4100M:
166  fps
med. 1366x768
Quadro K4100M:
129  fps
high 1366x768
Quadro K4100M:
100  fps
ultra 1920x1080
Quadro K4100M:
43  fps
low 1024x768
Quadro K4100M:
86  fps
med. 1366x768
Quadro K4100M:
73  fps
high 1366x768
Quadro K4100M:
44  fps
ultra 1920x1080
Quadro K4100M:
24  fps
low 1280x720
Quadro K4100M:
178  fps
med. 1366x768
Quadro K4100M:
115  fps
high 1366x768
Quadro K4100M:
101  fps
ultra 1920x1080
Quadro K4100M:
37  fps
low 1024x768
Quadro K4100M:
196  fps
med. 1366x768
Quadro K4100M:
118  fps
high 1366x768
Quadro K4100M:
76  fps
ultra 1920x1080
Quadro K4100M:
36  fps
low 1024x768
100%
Quadro K4000M:
337  fps
med. 1366x768
100%
Quadro K4000M:
129  fps
high 1366x768
100%
Quadro K4000M:
98  fps
ultra 1920x1080
100%
Quadro K4000M:
57  fps
low 1024x768
Quadro K4100M:
64  fps
med. 1366x768
Quadro K4100M:
59  fps
high 1366x768
Quadro K4100M:
52  fps
ultra 1920x1080
Quadro K4100M:
38  fps
low 1024x768
100%
Quadro K4000M:
102  fps
med. 1366x768
100%
Quadro K4000M:
73  fps
high 1366x768
100%
Quadro K4000M:
62  fps
ultra 1920x1080
100%
Quadro K4000M:
36  fps
low 1024x768
100%
Quadro K4000M:
98  fps
158%
Quadro K4100M:
155  fps
med. 1366x768
100%
Quadro K4000M:
93  fps
116%
Quadro K4100M:
108  fps
ultra 1920x1080
100%
Quadro K4000M:
86  fps
119%
Quadro K4100M:
102  fps
low 1024x768
Quadro K4100M:
158  fps
med. 1366x768
Quadro K4100M:
119  fps
high 1366x768
Quadro K4100M:
77  fps
ultra 1920x1080
Quadro K4100M:
23  fps
low 1024x768
100%
Quadro K4000M:
89  fps
med. 1366x768
100%
Quadro K4000M:
81  fps
high 1366x768
100%
Quadro K4000M:
78  fps
ultra 1920x1080
100%
Quadro K4000M:
34  fps
low 1024x768
100%
Quadro K4000M:
247  fps
62%
Quadro K4100M:
153  fps
med. 1366x768
100%
Quadro K4000M:
183  fps
65%
Quadro K4100M:
119  fps
high 1366x768
100%
Quadro K4000M:
158  fps
65%
Quadro K4100M:
103  fps
ultra 1920x1080
100%
Quadro K4000M:
83  fps
78%
Quadro K4100M:
65  fps
Anno 2070

Anno 2070

2011
low 1024x768
100%
Quadro K4000M:
181  fps
109%
Quadro K4100M:
198  fps
med. 1366x768
100%
Quadro K4000M:
90  fps
130%
Quadro K4100M:
117  fps
high 1366x768
100%
Quadro K4000M:
54  fps
137%
Quadro K4100M:
74  fps
ultra 1920x1080
100%
Quadro K4000M:
29  fps
145%
Quadro K4100M:
42  fps
low 1024x768
100%
Quadro K4000M:
98  fps
med. 1366x768
100%
Quadro K4000M:
72  fps
high 1366x768
100%
Quadro K4000M:
51  fps
ultra 1920x1080
100%
Quadro K4000M:
24  fps
Total War: Shogun 2

Total War: Shogun 2

2011
low 1024x768
100%
Quadro K4000M:
228  fps
111%
Quadro K4100M:
252  fps
med. 1280x720
100%
Quadro K4000M:
71  fps
139%
Quadro K4100M:
99  fps
ultra 1920x1080
100%
Quadro K4000M:
24  fps
175%
Quadro K4100M:
42  fps
low 1024x768
100%
Quadro K4000M:
248  fps
med. 1360x768
100%
Quadro K4000M:
115  fps
high 1360x768
100%
Quadro K4000M:
69  fps
ultra 1920x1080
100%
Quadro K4000M:
48  fps
Anno 1404

Anno 1404

2009
low 1024x768
100%
Quadro K4000M:
247  fps
ultra 1280x1024
100%
Quadro K4000M:
92  fps
Half Life 2 - Lost Coast Benchmark

Half Life 2 - Lost Coast Benchmark

2005
high 1024x768
100%
Quadro K4000M:
233  fps
World of Warcraft

World of Warcraft

2005
low 800x600
100%
Quadro K4000M:
102  fps
335%
Quadro K4100M:
342  fps
med. 1024x768
100%
Quadro K4000M:
105  fps
188%
Quadro K4100M:
197  fps
high 1280x1024
100%
Quadro K4000M:
98  fps
152%
Quadro K4100M:
149  fps
ultra 1920x1080
Quadro K4100M:
68  fps

Average Gaming NVIDIA Quadro K4000M → 100%

Average Gaming 30-70 fps → 100%

Average Gaming NVIDIA Quadro K4100M → 134%

Average Gaming 30-70 fps → 133%

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Autor: Redaktion,  8.09.2017 (Update: 19.05.2020)