Test der Grafikkarten Nvidia Quadro K5200, K4200 und K2200

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Jun 07, 2023

Test der Grafikkarten Nvidia Quadro K5200, K4200 und K2200

Nvidia hat seine professionelle Produktpalette aktualisiert und verspricht mehr Onboard-Speicher und bis zu 40 % mehr Leistung bei gleichen Preisen und mit der gleichen TDP wie zuvor. Wir werden das Neue testen

Nvidia hat seine professionelle Produktpalette aktualisiert und verspricht mehr Onboard-Speicher und bis zu 40 % mehr Leistung bei gleichen Preisen und mit der gleichen TDP wie zuvor. Wir werden die neuen Grafikkarten im Vergleich zu AMDs FirePro W9100 und W8100 testen.

Der Markt für Gaming-Grafikkarten ist dynamisch und entwickelt sich schnell, der Markt für professionelle Grafiklösungen ist jedoch genau das Gegenteil. Dort wechseln sich die Produktgenerationen langsam ab. Tatsächlich stellten die Entwickler professioneller Grafikkarten früher nur eine Reihe von Produkten bereit, die jeder GPU-Architektur entsprachen. Es gab keine geboosteten Versionen mit höheren Taktraten oder verbesserten Spezifikationen. Es gab keine Dual-Prozessor-Modifikationen. Der Markt entwickelte sich äußerst konservativ.

Für die Endbenutzer war das jedoch kein Problem. Professionelle Grafikkarten sind viel teurer als ihre Gaming-Pendants, daher möchten Sie natürlich, dass Ihre Investition in eine solche zukunftssicher ist, insbesondere da sich CAD/CAM-Anwendungen nicht so schnell entwickeln wie die Videospielbranche und dies auch nicht erfordert eine ständige und schnelle Zunahme der Hardwareressourcen. Natürlich bieten schnellere GPUs gewisse Vorteile für professionelle Anwendungen bei 4K-Auflösungen und bei komplexen 3D-Modellen, dennoch sind professionelle Karten, die vor zwei oder drei Jahren auf den Markt kamen, immer noch gut genug, um die neuesten Versionen solcher Anwendungen auszuführen.

Dieser Zustand wird sich jedoch bald ändern. AMD und Nvidia, die beiden Hauptentwickler professioneller Grafikkarten, werden sich einen erbitterten Kampf liefern.

AMD hat seine FirePro-Serie früher vernachlässigt und sie als abgeleitetes Produkt auf Basis der Gaming-Radeon-Serie betrachtet. AMD hat keine großen Anstrengungen unternommen, um es zu bewerben und seinen Umsatz zu steigern, aber diese Strategie wird jetzt überdacht. Herkömmliche Desktop-PCs verlieren an Boden, was aufgrund des Ansturms von CPUs mit integrierter Grafik zu einem Rückgang der Lieferungen einzelner Grafikkarten führt, sodass professionelle Grafikkarten zu einer wichtigen Einnahmequelle werden könnten. Aus diesem Grund hat AMD seine FirePro-Serie aktualisiert, auf das neueste GPU-Design umgestellt und sich für Treiberoptimierungen an CAD/CAM-Anwendungsentwickler gewandt. Bei den neuen FirePro-Karten handelt es sich also nicht nur um angepasste Radeons. Es handelt sich um voll ausgestattete professionelle Lösungen mit konkurrenzfähiger Leistung und Funktionalität, wie wir in unserem aktuellen AMD FirePro W9100-Test sehen konnten.

Natürlich muss Nvidia auf die Aktionen des Gegners reagieren, um seine dominante Stellung in diesem Marktsegment zu behaupten. Und diese Reaktion führt zur Veröffentlichung neuer Produkte, die eine höhere Leistung gewährleisten, ohne auf neue GPU-Designs umsteigen zu müssen. Vor ein paar Monaten kündigte Nvidia aktualisierte Modelle der Quadro-Serie an, die größtenteils auf der älteren Kepler-Architektur basieren, aber schneller geworden sind.

Das Update betrifft nicht die Quadro K6000, die weiterhin die schnellste professionelle Grafikkarte der Welt ist, sondern deckt bis zu fünf neue Produkte ab, die die Quadro K5000 und einfachere Modelle ersetzen. Die erst vor ein paar Jahren von Nvidia herausgebrachten Grafikkarten sind veraltet und sollen durch solche mit höherer GPU-Leistung und mehr Onboard-Speicher ersetzt werden. Als Quadro Kx200 vermarktet, konkurrieren sie auch mit der FirePro Wx100-Serie von AMD, von der man ein attraktiveres Preis-Leistungs-Verhältnis als die Lösungen von Nvidia erwartete. Die Reaktion von Nvidia war nicht nur schnell, sondern auch entschieden: Die neuen Quadro-Karten sollen bei gleichem Preisniveau eine Leistungssteigerung von 40 % gewährleisten.

In diesem Test werfen wir daher einen Blick auf die drei Senior-Modelle der neuen Serie, Quadro K5200, K4200 und K2200, im Vergleich mit ihren Vorgängern sowie mit AMDs recht attraktiver FirePro Wx100-Serie.

Inhalt

Wir werfen zunächst einen Blick auf die Quadro K5200, das Senior-Modell der aktualisierten professionellen Produktpalette von Nvidia. Sie wird vom Hersteller als zeitgemäße Alternative zur Quadro K5000 positioniert, unterscheidet sich jedoch deutlich von dieser. Es verfügt über den GK110-Chip, die weiterentwickelte Version der Kepler-Architektur, die auch in Nvidias schnellstem Quadro-K6000-Modell zum Einsatz kommt. Die GPU verfügt über weniger Shader-Prozessoren und eine geringere Gleitkommaleistung mit doppelter Genauigkeit, dennoch ist die Quadro K5200 immer noch näher an der Quadro K6000 als an der Karte, die sie ersetzen soll.

In der GPU des K5200 sind 12 aktive SMX-Multiprozessoren von 15 verfügbar, sodass die Gesamtzahl der CUDA-Kerne auf 2304 begrenzt ist. Der Speicherbus ist 256 Bit breit und ist damit das erste professionelle GK110-basierte Produkt, das nicht über einen 384-Bit-Speicher verfügt. Bitbus. Der Takt ist mit 650 MHz eher niedrig. Der Grafikspeicher wird mit herkömmlichen 6 GHz getaktet.

Die Quadro K5200 verfügt über 8 Gigabyte GDDR5-SDRAM mit ECC-Unterstützung, was doppelt so viel Speicher wie die Quadro K5000 ist. Auch in der theoretischen Leistung ist das neuere Modell überlegen. Den Spezifikationen nach zu urteilen ist die Shader- und Rechenleistung um mehr als 40 % höher, während die Speicherbandbreite um 11 % erhöht wurde. Die Texturierungsgeschwindigkeit nimmt proportional zu, aber die Füllrate bleibt gleich, da die Quadro K5200 genau wie die Quadro K5000 nur 32 Rasteroperatoren hat.

Somit bietet die Quadro K5200 nicht alle Vorteile der GK110-GPU. Unser Hauptkritikpunkt ist, dass die hohe Leistung bei Gleitkommaberechnungen mit doppelter Genauigkeit (FP64) mit der neuen Karte nicht verfügbar ist, obwohl diese Funktion die GPU von ihrem Mainstream-Cousin GK104 unterscheidet. Nur in der Quadro K6000 steht Ihnen das gesamte Rechenpotenzial der Kepler-Architektur zur Verfügung. Mit der Quadro K5200 haben Sie trotz der fortschrittlichen GPU nur die gleiche FP64-Leistung wie bei Gaming-Karten. Das FP32/FP64-Leistungsverhältnis des Flaggschiffmodells Quadro K6000 beträgt 3 zu 1, beim Quadro K5200 beträgt es jedoch 24 zu 1. Dies bedeutet, dass die Quadro K5200 nicht zur Beschleunigung von Berechnungen verwendet werden kann. Seine Anwendungen beschränken sich auf die Visualisierung. Nvidia empfiehlt seine Multi-GPU-Technologie Benutzern, die CAD/CAM-Beschleunigung und doppelt präzises Rechnen benötigen: Sie ermöglicht die Kombination mehrerer professioneller Karten der Quadro- und wahrscheinlich der Tesla-Serie in einer einzigen Konfiguration.

Äußerlich unterscheidet sich die Quadro K5200 kaum von der Quadro K5000. Die Leiterplatte ist länger und weist das Quadro-K6000-Design auf, verfügt aber über das gleiche Kühlsystem, das die gesamte Vorderseite der Karte abdeckt. Der Dual-Slot-Kühler verfügt über Heatpipes im Sockel und leitet die heiße Luft aus dem Computergehäuse ab. Die eher niedrigen Taktraten der Quadro K5200 machen sie zu einer durchaus wirtschaftlichen Lösung. Die Leistungsaufnahme der Karte ist mit 150 Watt spezifiziert, was lediglich 28 Watt über dem Niveau der Quadro K5000 liegt.

Die Quadro K5200 verfügt über einen einzigen 6-Pin-Stromanschluss und scheint in der Praxis nicht mehr Strom zu verbrauchen als ihr Vorgänger. Das bedeutet, dass das Verhältnis von Leistung pro Watt besser ist.

Zu den Schnittstellen gehören ein Dual-Link-DVI-I-Port, ein Dual-Link-DVI-D-Port und zwei DisplayPort-1.2-Anschlüsse. Sie können bis zu vier Monitore an diese Karte anschließen und alle gleichzeitig arbeiten lassen. Darüber hinaus ermöglicht die exklusive Mosaik-Technologie von Nvidia den Aufbau einer Videowand mit bis zu 16 Monitoren mithilfe einiger Quadro K5200 und einer speziellen Quadro Sync-Karte.

Die Quadro K4200 ersetzt das Quadro K4000-Modell, das auf der Mainstream-GK106-GPU basierte. Wie die Quadro K5200 verfügt auch die K5200 über ein Upgrade mit einer besseren GPU und verfügt daher über den GK104-Chip, der früher in der Quadro K5000 zum Einsatz kam. Nun, der Endbenutzer kann nur eine höhere Leistung ohne dramatische Funktionserweiterungen genießen, genau wie beim Übergang von der Quadro K5000 zur K5200. Die Leistungsvorteile sind jedoch erheblich. Die Quadro K4200 kann es sogar mit der K5000, einem höherklassigen Modell der Vorgängergeneration, aufnehmen.

Die GK104-GPU ist in der Quadro K4200 auf 7 von 8 verfügbaren SMX-Multiprozessoren reduziert, sodass die Gesamtzahl der CUDA-Kerne von 1536 auf 1344 reduziert wird. Die Taktrate ist jedoch auf 780 MHz festgelegt und die Quadro K4200 ist vergleichbar zur Quadro K5000 in der angegebenen Geschwindigkeit. Das neuere Modell könnte dem K5000 hinsichtlich der Füllrate sogar überlegen sein, da es über 32 Rasteroperatoren verfügt. Die beiden Karten sind in ihren Speichersubsystemen identisch: 4 Gigabyte, 5,4 GHz und ein 256-Bit-Bus. Allerdings unterstützt die Quadro K4200 kein ECC.

Im Vergleich zu seinem gleichwertigen Vorgänger Quadro K4000 scheint das Modell K4200 eine enorme Verbesserung zu sein. Mit einer theoretischen FP32-Leistung von 2,1 Teraflops ist es etwa 75 % schneller, wenn es ums Rechnen geht. Die Quadro K4200 verfügt außerdem über eine um 29 % höhere Speicherbandbreite.

Trotz der Leistungssteigerung auf das Niveau der K5000 hat die Quadro K4200 einen bescheidenen Leistungsbedarf: 105 Watt. Das sind 25 Watt mehr im Vergleich zur Quadro K4000, aber 17 Watt weniger im Vergleich zur Quadro K5000. Der Umstieg auf das neue Modell bringt einen wichtigen Vorteil mit sich: Es verfügt wie sein Vorgänger über einen Single-Slot-Kühler. Unter den Gaming-Produkten gibt es keinen vergleichbaren Kühler, daher kann die Quadro K4200 als die schnellste Grafikkarte mit schlankem Design angesehen werden. Es benötigt noch zusätzlichen Strom und verfügt dafür über einen einzigen 6-Pin-Anschluss.

Das Single-Slot-Design machte es erforderlich, die Anzahl der Videoschnittstellen zu begrenzen. Die Quadro K4200 verfügt nur über einen Dual-Link-DVI-I und zwei DisplayPorts. Sie können jedoch über einen DisplayPort-Hub vier Monitore daran anschließen. Wie sein älterer Cousin ist die Quadro K4200 mit Quadro Sync kompatibel, sodass Sie mehrere solcher Karten in einer einzigen Konfiguration kombinieren und mosaikbasierte Videowände erstellen können.

Die dritte neue Karte, die wir in diesem Test behandeln, heißt Quadro K2200 und soll das Modell Quadro K2000 ersetzen. Es ist insofern einzigartig, als es mehr bringt als nur höhere Taktraten, mehr CUDA-Kerne und zusätzlichen Onboard-Speicher. Es handelt sich tatsächlich um ein neues Produkt, da es über die neue Maxwell-Architektur von Nvidia verfügt. Es ist tatsächlich das erste professionelle Produkt, das das bereits im Gaming-Segment eingeführte Maxwell-Design von Nvidia implementiert. Der K2200 basiert auf der GM107-GPU, die auf den Gaming-Karten GeForce 750 Ti und GeForce 750 getestet wurde.

Die neue Architektur wird nicht dadurch angezeigt, dass der Buchstabe K durch ein M im Modellnamen ersetzt wird, es sieht also so aus, als würden kommende Quadro-Produkte auf Maxwell-Basis weiterhin als K-Serie bezeichnet. Das muss daran liegen, dass es sich bei der Maxwell-Architektur um eine Verbesserung gegenüber der älteren handelt und nicht um ein komplett neues GPU-Design. Die verbesserte Energieeffizienz, einer der Hauptvorteile, wird sich jedoch auf dem professionellen Markt als nützlich erweisen.

Konkret hat der GM107-basierte Quadro K2200 eine TDP von 68 Watt bei Verwendung einer voll ausgestatteten GPU mit fünf SMM-Multiprozessoren. Das bedeutet, dass die Quadro K2200 über 640 CUDA-Kerne verfügt und der Gaming-Karte GeForce 750 Ti ähnelt. Es verfügt über mehr Speicher (4 Gigabyte), aber der Speicherbus ist wie beim Gaming-Modell 128-Bit. Die Taktraten sind etwas niedriger angesetzt: 1046 MHz für die GPU und 5 GHz für den Grafikspeicher.

Wie auch immer, die Spezifikationen deuten auf einige ernsthafte Verbesserungen hin. Die Quadro K2200 verfügt über eine Gleitkommaleistung mit einfacher Genauigkeit von 1,3 Teraflops, was 77 % höher ist als die Quadro K2000 und sogar etwas höher als die Quadro K4000, einer höherklassigen Lösung der vorherigen Generation. Dem neuen GM107-basierten Modell fehlen jedoch ein breiterer Speicherbus und mehr Texture-Mapping-Einheiten (es gibt nur 40 davon), um der Quadro K4000 absolut überlegen zu sein.

Es muss auch beachtet werden, dass Nvidia die Gleitkommaleistung mit doppelter Genauigkeit seiner Nicht-Flaggschiff-GPUs einschränkt. Diese Einschränkung ist bei der Maxwell-Architektur noch restriktiver. Die maximale FP64-Leistung des GK104 und GK107 betrug nur 1/24 ihrer FP32-Geschwindigkeit, während das GM107 ein FP64/FP32-Leistungsverhältnis von 1:32 aufweist. Für das Rechnen mit doppelter Genauigkeit ist die Quadro K2200 keine gute Wahl.

Äußerlich sieht die Quadro K2200 genauso aus wie ihr Vorgänger Quadro K2000. Auf der GPU befindet sich ein kleiner Single-Slot-Kühler mit Radiallüfter. Es deckt die Karte nicht vollständig ab und leitet die heiße Luft nicht aus dem Computergehäuse ab. Der Kühler ist ausreichend, da die Quadro K2200 kein heißes Gerät ist und nicht einmal zusätzlichen Strom benötigt. Die benötigten 68 Watt bezieht sie wie die GeForce 750 Ti aus dem PCI-Express-Steckplatz.

Der Quadro K2200 verfügt über die gleichen Anschlussmöglichkeiten wie sein älterer Cousin: einen Dual-Link-DVI-I und zwei DisplayPorts. Es unterstützt bis zu vier Monitore über einen DisplayPort-Hub. Es ist nicht mit der Quadro Sync-Technologie kompatibel.

Bevor wir mit dem Test der neuen Produkte der Quadro-Serie beginnen, möchten wir deren Spezifikationen zusammenfassen. Die folgende Tabelle enthält auch die technischen Daten der Quadro K6000. Nvidia hat das Flaggschiff-Modell seiner Profi-Serie nicht aktualisiert, sodass die K6000 nicht nur auf dem neuesten Stand, sondern auch die schnellste verfügbare Quadro bleibt.

Die aktualisierte Quadro-Serie umfasst zwei weitere Modelle: Quadro K620 und Quadro K420. Dabei handelt es sich um Einstiegslösungen (wenn wir diesen Begriff auf teure Profiprodukte anwenden können) und wir nehmen sie nicht in unseren Testbericht auf. Wir können jedoch feststellen, dass es sich bei der Quadro K620 um eine Maxwell-basierte Karte mit 384 CUDA-Kernen und 2 GB Speicher handelt, während die Quadro K420 fast identisch mit der alten Quadro K600 ist.

Wenn wir die Spezifikationen der neuen Produkte zusammenfassen, können wir zwei Dinge feststellen. Nvidias aktualisierte Quadro-Produkte verfügen über mehr Onboard-Speicher (in der Regel doppelt so viel wie ihre jeweiligen Vorgänger) und funktionieren besser mit komplexen Modellen und bei höheren Auflösungen, einschließlich 4K. Das zweite ist ihre höhere Leistung. Als Reaktion auf AMDs jüngste Verbesserung seiner FirePro-Serie hebt die aktualisierte Quadro-Serie die Leistung bei gleichem Preis auf ein neues Niveau. Auch wenn es also keine grundlegende Änderung im GPU-Design gibt, ist die Veröffentlichung der Quadro Kx200 tatsächlich ein Meilenstein auf dem Workstation-Markt.

Dennoch muss angemerkt werden, dass die Quadro-Serie eine spezialisierte Lösung für die CAD/CAM-Visualisierung bleibt, während AMD seine FirePro als vielseitige professionelle Lösung für ein breites Anwendungsspektrum positioniert. In der Praxis bedeutet dies, dass die Quadro eine geringe FP64-Leistung aufweist. Erst mit dem Flaggschiff-Modell Quadro K6000 und den Karten der Tesla-Serie bietet Nvidia vollständig freigeschaltete Rechenkapazitäten. Die neuen FirePro-Produkte von AMD hingegen zeichnen sich durch eine hohe FP64-Leistung aus, die halb so hoch ist wie die FP32-Geschwindigkeit, sodass sie nicht nur für die Visualisierung, sondern auch für die Berechnung verwendet werden können.

Was Konfigurationen mit mehreren Monitoren angeht, bietet Nvidia Technologien zum Aufbau skalierbarer Multi-Monitor-Lösungen, aber dafür sind zusätzliche Geräte und zusätzliche Investitionen erforderlich. Mit FirePro-Karten der Spitzenklasse können Sie bis zu sechs 4K-Monitore gleichzeitig anschließen, während die Quadro-Karten von Nvidia nur zwei 4K-Monitore unterstützen.

Nun, wenn wir über die beliebtesten 60-Hz-4K-Monitore sprechen, würde ein FirePro nur drei solcher Monitore unterstützen (und nur bestimmte Modelle mit integrierten MST-Hubs), während die modernen Quadro-Karten bis zu vier 4K-Monitore mit MST-Hubs unterstützen.

Und nun schauen wir uns an, wie sich die neuen Profi-Grafikkarten in der Praxis schlagen.

Die Workstation, die wir für unsere heutigen Tests nutzen werden, verfügt über Intels schnellsten Desktop-Quad-Core-Prozessor i7-4790K (4,0 GHz), ein Mainboard mit Intel Z97-Chipsatz und 32 Gigabyte DDR3-2133 SDRAM.

Wir vergleichen die neuen Karten Quadro K5200, K4200 und K2200 mit zwei älteren Produkten der Quadro-Serie, die 2012 und 2013 auf den Markt kamen, nämlich der Quadro K6000, die bis heute das Flaggschiffmodell der Serie bleibt, und der auf GK104 basierenden Quadro K5000 . Das AMD-Lager wird mit zwei Produkten der neuesten Generation vertreten sein: dem Top-End-FirePro W9100 und dem günstigeren FirePro W8100, beide basierend auf der Hawaii-GPU.

Hier ist eine vollständige Liste der Hardwarekomponenten, die wir für unsere heutige Testsitzung verwenden:

Wir führen unsere Tests unter Windows 7 Professional SP1 x64 durch.

Wir verwenden folgende Treiberversionen:

Wir führen unsere Tests mit einer Auflösung von 1920 x 1200 Pixeln und aktiviertem Vsync durch. Unsere Benchmarks umfassen beliebte CAD/CAM-Anwendungen, Tests der Standard Performance Evaluation Corporation (SPEC) und unsere eigenen maßgeschneiderten Tests.

Bei unseren Tests professioneller Grafikkarten führen wir zunächst SPECViewperf aus, das zum Industriestandard für das Benchmarking von Hochleistungs-Grafik-Workstations geworden ist. SPECViewperf sendet vordefinierte Sequenzen von OpenGL- und DirectX-Anweisungen an den Grafikkartentreiber und beschreibt Visualisierungen komplexer Modelle, die für verschiedene professionelle Anwendungen typisch sind. Durch die Simulation solch eher primitiver Vorgänge gibt dieser Benchmark die rein geometrische Leistung einer Grafikkarte an, die durch ihre Hardwarefunktionen sowie Treiberoptimierungen bestimmt wird.

SPECViewperf Version 12.0 emuliert einen Benutzer, der in Projektionsfenstern der folgenden professionellen Anwendungen arbeitet (der Name jedes Tests steht in Klammern): CATIA V6 R2012 (catia-04), Creo 2 (creo-01), Energie – Öl und Gas Prospektionssoftware (energy-01), Maya 2013 (maya-04), Medical – proprietäre Software für die 3D-Bildwiedergabe von Daten von CT- und MRT-Scannern (medical-01), Showcase 2013 (showcase-01), Siemens NX 8.0 (snx -02), Solidworks 2013 SP1 (sw-03).

Die SPECViewperf-Ergebnisse veranschaulichen die Leistungsvorteile der neuen Generation professioneller Grafikkarten von Nvidia. Die Quadro Kx200-Modelle sind tatsächlich schneller als ihre Vorgänger. Beispielsweise liegt die Quadro K5200 40 % vor der Quadro K5000. Letzteres wird auch von der Quadro K4200 übertroffen – und zwar um 8 %. Die neuen Karten können nicht mit der Quadro K6000 mithalten, dennoch beträgt der Abstand zur Quadro K5200 nur 30-35 %.

Die Quadro-Serie ist auch gegenüber der FirePro ziemlich konkurrenzfähig. In unserem FirePro W9100-Test haben wir gesehen, dass AMDs professionelle Top-End-Karte der neuen Generation die Quadro K5000 schlägt, aber die Quadro K5200 ändert die Situation. Der 3.300 US-Dollar teure FirePro W9100 liegt in der Leistung zwischen dem Quadro K5200 und dem K4200, während der günstigere FirePro W8100 (Preis etwa 2.300 US-Dollar) genauso schnell ist wie der Quadro K4200. Laut SPECViewperf bietet Nvidia professionellen Anwendern also eine höhere Grafikleistung zu einem günstigeren Preis.

Nun, SPECViewperf ist ein synthetischer Benchmark und kann uns nicht das vollständige Bild zeigen. Es unterstützt beispielsweise keine Shader, obwohl professionelle Anwendungen damit begonnen haben, sie zu verwenden. Deshalb werden wir unsere Karten auch in realen Programmen testen.

Wir nutzen die professionelle Version des SPEC-Benchmarks, um die Leistung der Grafikkarten in einer der beliebtesten 3D-Modellierungssuiten zu testen. Der Benchmark wurde kürzlich aktualisiert, sodass wir jetzt das neueste 3ds max 2015 SP2 mit DirectX 11-Shadern, Vektorkarten, Nitrous-Engine für Projektionsfenstervisualisierungen und erweiterten Spezialeffekten testen können.

SPECViewperf zeigte erhebliche Leistungsvorteile, die die neuen Quadro-Karten bieten, aber 3ds max 2015 ist nicht so positiv. Nvidias neueste professionelle Lösungen sind nur 5 bis 10 % schneller als ihre Vorgänger. Jedenfalls liegen die Quadro K5200 und K4200 beide vor der Quadro K5000. Die Quadro K2200 liegt ihrerseits lediglich 14 % hinter der Quadro K5000.

Was AMDs Alternativen betrifft, können FirePro W9100 und FirePro W8100 eine höhere Leistung bieten als alle aktualisierten Quadro-Produkte. Sie werden in diesem Test nur vom alten Flaggschiff Quadro K6000 übertroffen.

Wir haben jedoch über Projekte mittlerer Komplexität gesprochen. Sehen wir uns an, wie sich die Dinge ändern, wenn wir anspruchsvolle Modelle verarbeiten, die aus zig Millionen Polygonen bestehen.

Hier schneiden die neuen Quadro-Karten besser ab, insbesondere die Modelle K5200 und K4200. Sie sind schneller als die ältere Quadro K5000 und schlagen die FirePro W9100 und W8100. Nvidias Profi-Produkte scheinen für hohe Belastungen besser geeignet zu sein als ihre AMD-Konkurrenten.

Der Trend wird noch deutlicher, wenn wir Vollbild-Antialiasing aktivieren. Die nächsten beiden Diagramme zeigen die Leistung der Karten bei eingeschaltetem 8x AA.

Sogar die preiswerte Quadro K2200 auf Maxwell-Basis reiht sich hier in die Spitzengruppe ein, die neuen Quadro-Karten scheinen also am effizientesten mit der Nitrous-Engine zu arbeiten. Leider können die FirePro-Karten von AMD nicht das gleiche Leistungsniveau bieten, sodass die Quadro-Serie insgesamt besser für Autodesk 3ds Max 2015 geeignet ist, insbesondere die neueren Modelle, die ein äußerst attraktives Preis-Leistungs-Verhältnis aufweisen.

Und hier sind einige weitere 3ds Max 2015-Tests, um Ihnen ein umfassenderes Bild zu vermitteln:

Die Nvidia-Karten sind nicht unschuldig. Die Quadro-Serie ist den AMD-Lösungen in interaktiven Szenarien unterlegen, wenn neben der Visualisierung auch einige Rechenleistungen (für Echtzeit-Lichteffekte, Oberflächentransformation, Partikelverhalten usw.) erforderlich sind. Die FirePro W9100 und W8100 sind auch gut im GPU-basierten Rendering.

Dies ist zu erwarten, da die professionellen Karten von AMD über eine hohe FP64-Leistung verfügen und außerdem über fortschrittliche FP32-Rechenressourcen verfügen. Konkret wird die Single-Precision-Leistung der FirePro W9100 und W8100 auf 5,2 bzw. 4,2 Teraflops geschätzt, was nur schlechter als die der Nvidia Quadro K6000, aber besser als die Leistung der Quadro K5200 und jeder anderen Karte der Quadro-Serie ist.

Hier ist eine weitere beliebte 3D-Modellierungssuite, die DirectX verwendet. Allerdings stellt AutoCAD eher geringe Systemanforderungen. Tatsächlich benötigen Sie keine professionelle Grafikkarte, da eine Gaming-Grafikkarte dafür ausreichen würde. Wie auch immer, mal sehen, welche Leistung unsere professionellen Produkte hier bieten können.

Hier liefert die Quadro K6000 das beste Ergebnis, die restlichen Karten sind jedoch nicht viel schlechter. Wir sollten beachten, dass die Quadro K5200 und K4200 nicht nur vor der älteren K5000 liegen, sondern auch AMDs FirePro W9100 und W8100 schlagen.

Heutige professionelle Karten unterscheiden sich hinsichtlich ihrer 2D-Leistung kaum, ihre 3D-Leistung variiert jedoch. Jede der getesteten Nvidia-Karten, mit Ausnahme der Quadro K2200, bietet eine höhere Leistung als die FirePro W9100 oder W8100. Die neuen Modelle K5200 und K4200 liegen vor der älteren Quadro K5000. In diesem Test ist alles wie erwartet.

Die Nvidia-Karten haben gegenüber ihren FirePro-Gegnern einen Vorteil, weil sie im Hidden-Edge- und Konzeptmodus schneller sind, die AMD-Karten sind jedoch im einfachsten (Wireframe) und komplexesten (realistischen) Modus besser. Dies sollten Sie bei der Auswahl Ihrer professionellen Grafikkarte für AutoCAD 2015 berücksichtigen.

Maxon Cinema 4D ist eine beliebte Software-Suite für 3D-Modellierung und Animation. Seine Geschwindigkeit kann mit dem speziellen Benchmark CINEBENCH bewertet werden. Letzterer nutzt die neueste Cinema 4D-Engine und liefert einen guten Eindruck von der Leistung einer Grafikkarte in Cinema 4D R15 und R16.

Basierend auf der OpenGL-APU liefert dieser Benchmark die gleichen Ergebnisse wie in den obigen Tests. Die Quadro K6000 ist die beste Lösung von Nvidia und hat einen Vorsprung von 25 % gegenüber der Quadro K5200 und K4200, die wiederum etwas schneller sind als die ältere Quadro K5000. Der auf Maxwell basierende Quadro K2200 ist der langsamste und liegt 36 % hinter dem Spitzenreiter zurück. AMDs FirePro W9100- und W8100-Karten liefern die Leistung, die sie angesichts ihres Preises erwarten, nämlich zwischen der Quadro K6000 und K5200.

Creo ist eine beliebte CAD-Suite, die Pro/Engineer ersetzt hat. Der von uns verwendete Benchmark basiert auf einem Automodell, das aus tausend Komponenten besteht und etwa 1 Gigabyte Grafikspeicher benötigt. Es nutzt die Funktionalität der Anwendung voll aus, indem es Kanten- und Reflexionsschattierung, das Ein-/Ausschalten versteckter Oberflächen, Vollbild-Antialiasing (bis zu Stufe x8) und fotorealistisches Kantenrendering ermöglicht.

AMDs Produkte waren in Creo schon immer langsam. Für diese Anwendung ist die Quadro-Serie die bessere Wahl, Nvidias neuere Lösungen bieten noch mehr Leistung. Die Quadro K6000, K5200 und K4200 liefern hervorragende Ergebnisse, aber selbst das Junior-Modell Quadro K2200 sieht im Vergleich zu den FirePro-Modellen brillant aus.

Interessanterweise schlagen die Quadro K5200 und Quadro K4200 die ältere Quadro K5000, wenn sie sowohl mit Wireframe- als auch mit schattierten Modellen arbeiten. Auch wenn die neuesten professionellen Produkte von Nvidia keine neue Architektur haben, sind sie schneller, weil mehr CUDA-Kerne aktiviert sind. Dadurch sind die neuen Karten den gleichklassigen Vorgängern tatsächlich überlegen. Dieser Vorteil beträgt in Creo etwa 15 %.

Der beliebte 3D-Grafikeditor Maya 2015 ist eine typische professionelle Anwendung, die auf der OpenGL-API basiert. Vor einigen Jahren waren AMD-Karten in Maya noch sehr stark, doch dann verloren sie an Boden. Es ist also Nvidia, das jetzt die Oberhand hat.

Modelle der Quadro-Serie mit einem Preis von 900 US-Dollar und mehr sind in Maya genauso gut wie alle Produkte der AMD FirePro-Serie. Die Quadro K4200 ist so schnell wie die K5000, während die neue K5200 diese um 15 % übertrifft.

Bei komplexen Modellen zeigen die neuen Quadro-Karten die größten Leistungsvorteile. Sie sind bei normaler Arbeit gut, aber bei komplexen Modellen, bei hohen Auflösungen und mit Vollbild-Antialiasing liefern die älteren Quadro Kx200-Karten ihr Bestes.

SolidWorks ist eine sehr beliebte CAD-Anwendung. Der SPEC-Benchmark für diese Anwendung kann viele Features moderner Grafikhardware nutzen. Seine Modelle sind mit bis zu 2,25 Millionen Dreiecken recht komplex.

Die neuen Quadro-Karten schneiden in diesem Test gut ab. Sie liegen vor den AMD-Gegnern. Auch die K5200 und K4200 sind schneller als die ältere Quadro K5000. Trotz einer höheren Gesamtpunktzahl wären Quadro-Karten in bestimmten Visualisierungsmodi von SolidWorks den AMD-Lösungen oft unterlegen. Mal sehen, was wir jetzt haben.

Nvidias neue Profi-Karten liefern stets den versprochenen Leistungsschub. Deshalb sind die Quadro K5200, K4200 und K2200 hinsichtlich des Preis-Leistungs-Verhältnisses eine bessere Wahl für SolidWorks als die FirePro W9100 und W8100.

Bevor wir mit diesem Teil unserer Tests fortfahren, möchten wir Sie daran erinnern, dass die Quadro-Serie nie als gute Wahl für GPGPU-Anwendungen positioniert wurde. Nvidia bietet hierfür die Tesla-Serie an, oder Sie kombinieren mehrere professionelle Karten zu einem einzigen Rechen-/Visualisierungssubsystem als gewöhnliche Multi-GPU-Lösung. Aus diesem Grund bietet die Quadro-Serie hohe Rechenleistung nur bei Gleitkommaberechnungen mit einfacher Genauigkeit. Ihre Double-Precision-Einheiten unterliegen den gleichen Einschränkungen wie bei den Gaming-Produkten von Nvidia.

AMDs FirePro-Serie hingegen ist nicht nur für Grafik-, sondern auch für Rechenlasten gedacht. Ihr Rechenpotenzial ist viel höher, insbesondere im Hinblick auf Gleitkommaberechnungen mit doppelter Genauigkeit.

Dies lässt sich am GPGPU-Benchmark von SiSoftware Sandra 2014 veranschaulichen, der GPU-Ressourcen über die OpenCL- und CUDA-Frameworks nutzt, um Mandelbrot-Mengen mit unterschiedlicher Präzision zu erstellen.

Wie erwartet verfügen AMDs Profi-Karten über eine höhere praktische Rechenleistung. Bei Berechnungen mit einfacher Genauigkeit sind sie zwei- oder dreimal so schnell wie ihre Konkurrenten und bei Berechnungen mit doppelter oder vierfacher Genauigkeit zehnmal so schnell. Die Quadro K6000 ist die einzige Nvidia-Karte, die bei solchen Lasten mit der FirePro mithalten kann. Aber auch diese Karte mit vollständig freigeschaltetem GK110-Chip kann in diesem Test nicht mit der FirePro W9100 und W8100 mithalten.

Es muss jedoch beachtet werden, dass die meisten GPGPU-Anwendungen mit Daten mit einfacher Genauigkeit arbeiten. Schauen wir uns ein paar Beispiele an.

Für das endgültige Rendering werden zunehmend professionelle Grafikkarten verwendet, da viele Rendering-Algorithmen effektiv auf der GPU ausgeführt werden können. LuxRender ist eine solche Rendering-Engine, die über die OpenCL-API die Rechenressourcen Ihrer Grafikkarte nutzen kann. Es nutzt die Raytracing-Methode und existiert in mehreren Versionen für Blender, 3ds max, SketchUp, C4D, XSI, Poser und andere professionelle Software-Suiten.

Für unseren LuxRender-Test verwenden wir den LuxMark 2.0 Benchmark mit einer hochkomplexen Raumszene bestehend aus 2 Millionen Dreiecken.

Unser zweiter GPGPU-Test ist CompuBench CL. Es misst die GPU-Leistung bei verschiedenen Belastungen: physikalische Prozesssimulation, Gesichtserkennung und Kryptowährungs-Mining. Hier sind die Ergebnisse:

Wenn Sie also eine hohe Rechenleistung benötigen, ist die Quadro-Serie keine gute Wahl. Das Flaggschiff Quadro K6000 ist das einzige Modell, das eine akzeptable Geschwindigkeit gewährleisten kann, die neuesten FirePro-Modelle sind jedoch ohnehin schneller.

Es gibt jedoch auch Aufgaben, die über CAD/CAM-Anwendungen hinausgehen und bei denen die Quadro-Serie sehr stark ist. Wir meinen die Verarbeitung von Videoinhalten. Schauen wir sie uns jetzt an.

Da Videoauflösungen wachsen und Spezialeffekte immer ausgefeilter werden, verspüren professionelle Benutzer von Inhaltserstellungs- und -verarbeitungsanwendungen einen stärkeren Bedarf an Hardwarebeschleunigung. Professionelle Grafikkarten können die Rolle übernehmen. Ihre Stream-Prozessoren kommen sowohl mit Transkodierung als auch mit Videoeffekten gut zurecht. Nvidia war der erste, der über die Verwendung von Grafikkarten für die Videoverarbeitung sprach, und jetzt bieten sowohl die Quadro- als auch die FirePro-Serie solche Funktionen.

Um die Fähigkeiten unserer Karten bei der Videoverarbeitung zu testen, verwenden wir die beliebte Videobearbeitungssuite Adobe Premiere Pro CC 2014. Das folgende Diagramm zeigt die Zeit, die zum Rendern eines Videoclips mit der Mercury Playback Engine benötigt wird, die über CUDA auf dem Quadro und über funktioniert OpenCL auf der FirePro-Karte.

Interessanterweise bieten die meisten professionellen Grafikkarten in Premiere Pro CC 2014 die gleiche Leistung. Es gibt nur zwei Lösungen, die sich von ihnen abheben: Die Quadro K6000 ist bei der Videoverarbeitung viel schneller als andere, die Quadro K2200 hingegen schon offensichtlich langsam. Bei den übrigen Karten liegen die Quadro K5200 und K5000 vorne, ihr Vorsprung gegenüber den FirePro W9100 und W8100 ist jedoch nicht groß.

Das bedeutet nicht, dass eine professionelle Mittelklassekarte für die Videoverarbeitung geeignet ist. Bei Adobes After Effects CC 2014, einer beliebten Anwendung für Compositing, Animation und Postproduktion, haben wir unterschiedliche Ergebnisse erzielt. Es kann GPU-Ressourcen für Raytracing-Rendering nutzen, jedoch nur über CUDA. Mit anderen Worten: Die FirePro-Serie wird nicht unterstützt.

Die verschiedenen Quadro-Modelle sorgen für unterschiedliche Beschleunigungsgrade in Adobe After Effects CC 2014. Die Quadro K6000 liefert den größten Leistungsschub und die Quadro K5000 die kleinste. Der K5200 liegt in dieser Hinsicht näher am K6000, während der K4200 näher am K5000 liegt. Die Quadro K2200 konnte den Test nicht bestehen und blieb aus irgendeinem Grund bei den ersten Frames stehen.

Die GPU-basierte Rendering-Beschleunigung in After Effects CC 2014 hilft dabei, viel Zeit zu sparen. Die Verarbeitung desselben Clips auf dem Core i7-4790K ohne Nutzung von GPU-Ressourcen dauerte über 8 Stunden!

Wir werden auch die Leistung der Karten mit Videobearbeitungssoftware anderer Entwickler testen, beispielsweise Sony Vegas 13.

Die professionellen Karten von Nvidia sind hier schneller als ihre FirePro-Konkurrenten. Das Flaggschiffmodell K6000 sticht in der Quadro-Serie heraus, doch auch die restlichen Modelle sorgen für eine gute Leistung. Besonders hervorzuheben ist die Quadro K2200. Basierend auf der Maxwell-Architektur übertrifft es in diesem Test die Quadro K5200, K5000 und K4200.

Daher sind die professionellen Produkte von Nvidia für die Verarbeitung von Videoinhalten eine bessere Wahl als die von AMD. Sie bieten eine höhere Leistung und sind besser mit bestimmten Anwendungen kompatibel.

Obwohl professionelle Grafikkarten fast nie zum Spielen verwendet werden, möchten wir dennoch den beliebten Gaming-Benchmark Futuremark 3DMark Fire Strike ausführen, um unsere Grafikkarten aus einem anderen Blickwinkel zu betrachten.

Die Quadro K6000 liegt in der Spieleleistung in etwa auf dem Niveau der FirePro W9100, die neuen Modelle K5200, K4200 und K2200 können jedoch nicht mit der FirePro W8100 mithalten, obwohl sie schneller als ihre Vorgänger geworden sind. Der Abstand zwischen Quadro K5200 und K5000 beträgt beispielsweise 35-40 %. Das ist in Ordnung, denn die FirePro W9100 ist ein professionelles Gegenstück zur Radeon R9 290X, während die W8100 direkt mit der Radeon R9 290 verwandt ist. Nvidias neue Quadro-Produkte sind mit Gaming-Karten niedrigerer Klassen vergleichbar. Beispielsweise liegt die Quadro K5200 irgendwo zwischen der GeForce 770 und 780. Die Quadro K4200 ist vergleichbar mit der GeForce 760 Ti. Die Quadro K2200 liegt nahe an der GeForce 750 Ti.

Interessanterweise unterscheiden sich die Ergebnisse, die wir im Gaming-Benchmark sehen, stark von denen, die wir in professionellen 3D-CAD/CAM-Anwendungen gesehen haben. Es stellt sich heraus, dass die herkömmlichen Hardware-Ressourcen, insbesondere die Shader-Domäne, für den professionellen Einsatz nicht so wichtig sind wie Treiberoptimierungen und die Ausgewogenheit der Gesamtspezifikationen. Nvidia verfügt über mehr Erfahrung in der Zusammenarbeit mit Entwicklern professioneller Anwendungen und hat in dieser Hinsicht einen Wettbewerbsvorteil gegenüber AMD.

Die folgenden Grafiken zeigen die volle Leistungsaufnahme des Computers (ohne Monitor) aus der Steckdose. Dabei handelt es sich um den Gesamtstromverbrauch aller Systemkomponenten. Die Effizienz des Netzteils wird berücksichtigt, aber unser Seasonic Platinum SS-760XP2 ist ein hocheffizientes 80 PLUS Platinum-Produkt, sodass sein Einfluss auf das Ergebnis sehr gering ist.

Wir führen unsere Tests sowohl im Leerlaufmodus als auch unter hoher Last durch (FurMark 1.13.0 läuft im Brennmodus in einem 1280x720-Fenster; wie die meisten professionellen Anwendungen verwendet FurMark OpenGL und belastet das Grafiksubsystem stark).

Die professionellen Karten von Nvidia zeichnen sich durch eine hervorragende Energieeffizienz aus. Sogar der GK110-basierte K5200 verfügt nur über einen 6-Pin-Stromanschluss, was auf seinen im Vergleich zu den AMD-Lösungen bescheidenen Strombedarf hinweist. Der geringe Stromverbrauch wird durch eine Senkung der Taktraten erreicht, die Leistung der Karte leidet jedoch nicht, wie wir in den Leistungstests oben gesehen haben. Damit bietet die moderne Quadro-Serie die höchste Leistung pro Watt, was ein weiteres Argument für Nvidia ist. Dank ihres geringen Stromverbrauchs und ihrer geringen Wärmeableitung können Sie mehrere Nvidia-Karten in einer einzigen Workstation installieren.

Ehrlich gesagt haben wir diesen Sommer keine Updates der Nvidia Quadro-Serie erwartet, da solche Releases normalerweise direkt mit neuen GPU-Designs verbunden sind. Das Maxwell-Design ist nicht ausgereift genug, um in Workstations weit verbreitet eingesetzt zu werden. Ältere Maxwell-GPUs sind gerade eingetroffen und Nvidia hatte nicht genug Zeit, sie in professionellen Anwendungen zu testen. Stattdessen ersetzte Nvidia seine zwei Jahre alten Quadro-Produkte auf Kepler-Basis durch überarbeitete Modelle mit derselben Architektur. Es ist Nvidias Weg, den Umsatz anzukurbeln, und möglicherweise eine Reaktion auf AMDs jüngste Veröffentlichung einer erfolgreichen professionellen Kartenserie mit Volcanic-Islands-GPUs.

Wie auch immer, wir haben mehrere Quadro Kx200-Modelle, die über GPUs mit mehr CUDA-Kernen verfügen, aber zum gleichen Preis wie ihre Vorgänger erhältlich sind. Dadurch ergibt sich in jeder Preiskategorie eine deutliche Leistungssteigerung. Beispielsweise ersetzt die Quadro K5200 die K5000 und bietet eine um 20 bis 40 % höhere Leistung. Der günstigere Quadro K4200 ersetzt den K4000, bietet jedoch die Geschwindigkeit des K5000 zum halben Preis. Darüber hinaus sind die neuen Karten AMD-Produkten derselben Preisklasse überlegen und bieten professionellen Anwendern das attraktivste Preis-Leistungs-Verhältnis.

Eine weitere wichtige Verbesserung der Quadro Kx200-Serie besteht darin, dass sie über einen größeren Onboard-Speicher verfügt, sodass sie keine Probleme mit der Verarbeitung komplexer Modelle oder der Verwendung hoher Auflösungen bis zu 4K haben dürfte. Bei den meisten neuen Karten ist die Speicherkapazität verdoppelt, so dass selbst die Mittelklasse-Quadro-Produkte mittlerweile über mindestens 4 Gigabyte verfügen.

Am wichtigsten ist, dass diese Verbesserungen nicht zu Lasten des Stromverbrauchs oder der Wärmeableitungseigenschaften gehen. Die neuen Quadro-Karten sind genauso sparsam und kalt wie ihre Vorgänger. Die Modelle K4200 und Unterklasse sind sogar mit einem Single-Slot-Kühler ausgestattet. Und ab der K2200 benötigen sie nicht einmal zusätzliche Leistung.

Damit hat Nvidia seine bereits dominierende Stellung auf dem professionellen Markt gestärkt. Obwohl die Ankündigung der Quadro K5200, K4200 und K2200 ohne großes Aufsehen verlief, handelt es sich dennoch um ein bahnbrechendes Ereignis. Die neuen Karten sind wirklich eine Aufrüstung Ihrer Workstation wert.

Wir sind jedoch nicht sicher, ob ihr Lebenszyklus so lang sein wird wie der ihrer Vorgänger. Die Maxwell-Architektur soll bereits in wenigen Monaten in professionelle Lösungen umgesetzt werden. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Rechenleistung der Quadro-Serie gering ist. Die neuen Karten verfügen über eine begrenzte FP64-Leistung und eignen sich nicht für rechenintensive Anwendungen. Sie beschränken sich tatsächlich auf Visualisierung, 3D-CAD/CAM-Beschleunigung und Videoverarbeitung. Andererseits unterstützt jede Nvidia-Karte CUDA. Und wenn Sie eine hohe Rechenleistung mit doppelter Genauigkeit benötigen, können Sie Ihrem Quadro eine spezielle Tesla-Karte hinzufügen.

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