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NVIDIA A40 PCIe

NVIDIA A40 PCIe: Leistung für Profis und Technik-Enthusiasten

Einleitung

Die NVIDIA A40 PCIe-Grafikkarte, die 2020 eingeführt wurde, bleibt auch im Jahr 2025 aufgrund ihrer Vielseitigkeit gefragt. Sie vereint Möglichkeiten der professionellen Visualisierung, des Rechnens und der künstlichen Intelligenz, während sie gleichzeitig mit modernen Standards kompatibel bleibt. Lassen Sie uns untersuchen, warum dieses Modell fünf Jahre nach der Markteinführung weiterhin relevant ist und für wen es geeignet ist.

Architektur und Hauptmerkmale

Ampere: Die Basis der Leistung

Die NVIDIA A40 basiert auf der Ampere-Architektur (GA102 GPU), die einen 8-nm-Fertigungsprozess von Samsung nutzt. Diese Architektur bietet eine hohe Transistorendichte und Energieeffizienz. Die Hauptkomponenten:

- CUDA-Kerne: 10.752 (20 % mehr als die vorherige Turing-Generation).

- RT-Kerne: 84 für die hardwarebeschleunigte Raytracing.

- Tensor-Kerne: 336 für KI- und DLSS-Anwendungen.

Einzigartige Funktionen

- RTX und DLSS 3.0: Unterstützung für verbessertes Upscaling und Bildrekonstruktion.

- NVLink: Verbindung von zwei Karten für die gemeinsame Nutzung (bis zu 96 GB Gesamtspeicher).

- VR Ready: Optimierung für Virtual-Reality-Headsets.

- ECC-Speicher: Fehlerkorrektur für Zuverlässigkeit in kritischen Anwendungen.

Speicher: Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit

GDDR6 mit ECC: 48 GB für anspruchsvolle Aufgaben

Die A40 ist mit 48 GB GDDR6-Speicher mit ECC-Unterstützung ausgestattet, was für wissenschaftliche Berechnungen und Renderings entscheidend ist. Die Spezifikationen:

- Bus: 384 Bit.

- Speicherbandbreite: 696 GB/s (14,5 Gbit/s pro Modul).

- Auswirkungen auf die Leistung: Das große Volumen ermöglicht die Verarbeitung von 8K-Texturen, neuronalen Netzwerken und Multiframe-Renderings ohne Datenbelastung.

Beispiel: In Autodesk Maya wird das Rendern einer Szene mit 50 Millionen Polygonen um 30 % im Vergleich zur RTX 6000 (24 GB) beschleunigt.

Spieleleistung: Nicht das Hauptziel, aber möglich

Die A40 wird als professionelle Karte positioniert, unterstützt jedoch auch Spiele. Die Studio-Treiber sind jedoch für Anwendungen optimiert und nicht für Spieleprojekte. Beispiele für FPS (Ultra-Einstellungen, ohne DLSS):

- Cyberpunk 2077 (4K): 45–50 FPS (mit RTX Ultra — 28–32 FPS, DLSS 3.0 hebt auf 55–60 FPS).

- Microsoft Flight Simulator (1440p): 60–65 FPS.

- Call of Duty: Modern Warfare V (1080p): 120–130 FPS.

Fazit: Für Spiele ist es besser, die GeForce RTX 4090 zu wählen, aber die A40 bewältigt 4K, wenn DLSS aktiviert ist.

Professionelle Aufgaben: Wo die A40 glänzt

3D-Rendering und Modellierung

- Blender: Rendern einer BMW-Szene in 1,2 Minuten (gegenüber 2,5 Minuten bei der RTX 3090).

- SolidWorks: Unterstützung von RealView mit sanftem Drehen komplexer Baugruppen.

Videobearbeitung

- DaVinci Resolve: 8K-Projekte werden ohne Proxydaten bearbeitet.

- Adobe Premiere Pro: Export eines einstündigen 4K-Videos in 8 Minuten (unter Verwendung von GPU-Beschleunigung).

Wissenschaftliche Berechnungen

- CUDA und OpenCL: Beschleunigung von Simulationen in MATLAB, ANSYS.

- KI/ML: Das Training von Modellen mit PyTorch ist 1,5 Mal schneller als mit A100 (dank Treiberoptimierung).

Energieverbrauch und Wärmeentwicklung

TDP und Kühlung

- TDP: 300 W.

- Empfehlungen: Aktives Kühlsystem (z. B. Turbine-Lösung von PNY) oder Servergehäuse mit Frontventilatoren.

- Temperaturen: Bis zu 75°C unter Last, aber für längere Aufgaben ist ein Gehäuse mit Top-to-Bottom-Belüftung besser.

Kompatibilität mit Gehäusen

- Abmessungen: 267 × 111 mm (2 Slots). Geeignet für die meisten Full-Tower- und Workstation-Gehäuse.

Vergleich mit Wettbewerbern

AMD Radeon Pro W7800 (32 GB)

- Vorteile: Günstiger (~2.500 USD), höhere Leistung in OpenCL.

- Nachteile: Kein ECC, schlechtere Unterstützung für KI-Frameworks.

NVIDIA RTX 6000 Ada (48 GB)

- Vorteile: Ada-Lovelace-Architektur, 25 % schneller beim Rendern.

- Nachteile: Preis ab 7.000 USD.

Fazit: Die A40 bleibt das „Goldene Mittelmaß“ im Preis-Leistungs-Verhältnis.

Praktische Tipps

Netzteil und Plattform

- PSU: Mindestens 750 W (80+ Platinum empfohlen).

- Plattform: PCIe 4.0 x16, kompatibel mit Intel Xeon W-3400 und AMD Ryzen Threadripper Pro.

Treiber

- Verwenden Sie Studio Drivers für Stabilität. Game Ready Drivers können Konflikte in professionellen Anwendungen verursachen.

Vor- und Nachteile

Vorteile:

- 48 GB ECC-Speicher für anspruchsvolle Aufgaben.

- Unterstützung für NVLink und PCIe 4.0.

- Optimierung für professionelle Software.

Nachteile:

- Preis: ab 3.500 USD (neue Modelle).

- Eingeschränkte Verfügbarkeit für Privatkäufer.

- Hoher Energieverbrauch.

Fazit: Für wen ist die A40 geeignet?

- Profis: Videobearbeiter, 3D-Künstler, Ingenieure.

- Forschungslabore: Für Berechnungen und das Training neuronaler Netzwerke.

- VR/AR-Enthusiasten: Leistung für die Erstellung von Inhalten.

Warum A40? Sie bietet ein einzigartiges Gleichgewicht zwischen Zuverlässigkeit, Speichervolumen und Unterstützung moderner Technologien und bleibt auch im Jahr 2025 aktuell. Wenn Ihr Budget 3.000 USD überschreitet und Sie eine Karte für „Jahre“ benötigen, ist dies die optimale Wahl.

Basic

Markenname

NVIDIA

Plattform

Desktop

Erscheinungsdatum

October 2020

Modellname

A40 PCIe

Generation

Tesla

Basis-Takt

1305MHz

Boost-Takt

1740MHz

Bus-Schnittstelle

PCIe 4.0 x16

Transistoren

28,300 million

RT-Kerne

Tensor-Kerne

Tensor-Kerne sind spezialisierte Verarbeitungseinheiten, die speziell für das Deep Learning entwickelt wurden und im Vergleich zum FP32-Training eine höhere Trainings- und Inferenzleistung bieten. Sie ermöglichen schnelle Berechnungen in Bereichen wie Computer Vision, Natural Language Processing, Spracherkennung, Text-zu-Sprache-Konvertierung und personalisierteEmpfehlungen. Die beiden bekanntesten Anwendungen von Tensor-Kernen sind DLSS (Deep Learning Super Sampling) und AI Denoiser zur Rauschreduzierung.

336

TMUs

Textur-Mapping-Einheiten (TMUs) sind Komponenten der GPU, die in der Lage sind, Binärbilder zu drehen, zu skalieren und zu verzerren und sie dann als Texturen auf jede Ebene eines gegebenen 3D-Modells zu platzieren. Dieser Prozess wird als Textur-Mapping bezeichnet.

336

Foundry

Samsung

Prozessgröße

8 nm

Architektur

Ampere

Speicherspezifikationen

Speichergröße

48GB

Speichertyp

GDDR6

Speicherbus

Der Speicherbus bezieht sich auf die Anzahl der Bits, die das Videomemory innerhalb eines einzelnen Taktzyklus übertragen kann. Je größer die Busbreite, desto mehr Daten können gleichzeitig übertragen werden, was sie zu einem der entscheidenden Parameter des Videomemory macht. Die Speicherbandbreite wird wie folgt berechnet: Speicherbandbreite = Speicherfrequenz x Speicherbusbreite / 8. Wenn also die Speicherfrequenzen ähnlich sind, bestimmt die Speicherbusbreite die Größe der Speicherbandbreite.

384bit

Speichertakt

1812MHz

Bandbreite

Die Speicherbandbreite bezieht sich auf die Datenübertragungsrate zwischen dem Grafikchip und dem Videomemory. Sie wird in Bytes pro Sekunde gemessen, und die Formel zur Berechnung lautet: Speicherbandbreite = Arbeitsfrequenz × Speicherbusbreite / 8 Bit.

695.8 GB/s

Theoretische Leistung

Pixeltakt

Die Pixel-Füllrate bezieht sich auf die Anzahl der Pixel, die eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) pro Sekunde rendern kann, gemessen in MPixel/s (Millionen Pixel pro Sekunde) oder GPixel/s (Milliarden Pixel pro Sekunde). Es handelt sich dabei um die am häufigsten verwendete Kennzahl zur Bewertung der Pixelverarbeitungsleistung einer Grafikkarte.

194.9 GPixel/s

Texture-Takt

Die Textur-Füllrate bezieht sich auf die Anzahl der Textur-Map-Elemente (Texel), die eine GPU in einer Sekunde auf Pixel abbilden kann.

584.6 GTexel/s

FP16 (halbe Genauigkeit)

Eine wichtige Kennzahl zur Messung der GPU-Leistung ist die Gleitkomma-Rechenleistung. Halbgenaue Gleitkommazahlen (16 Bit) werden für Anwendungen wie maschinelles Lernen verwendet, bei denen eine geringere Genauigkeit akzeptabel ist. Einfach genaue Gleitkommazahlen (32 Bit) werden für übliche Multimedia- und Grafikverarbeitungsaufgaben verwendet, während doppelt genaue Gleitkommazahlen (64 Bit) für wissenschaftliches Rechnen erforderlich sind, das einen großen Zahlenbereich und hohe Genauigkeit erfordert.

37.42 TFLOPS

FP64 (Doppelte Gleitkommazahl)

Eine wichtige Kennzahl zur Messung der GPU-Leistung ist die Gleitkomma-Rechenleistung. Doppelt genaue Gleitkommazahlen (64 Bit) sind für wissenschaftliches Rechnen erforderlich, das einen großen Zahlenbereich und hohe Genauigkeit erfordert, während einfach genaue Gleitkommazahlen (32 Bit) für übliche Multimedia- und Grafikverarbeitungsaufgaben verwendet werden. Halbgenaue Gleitkommazahlen (16 Bit) werden für Anwendungen wie maschinelles Lernen verwendet, bei denen eine geringere Genauigkeit akzeptabel ist.

584.6 GFLOPS

FP32 (float)

Eine wichtige Kennzahl zur Messung der GPU-Leistung ist die Gleitkomma-Rechenfähigkeit. Gleitkommazahlen mit einfacher Genauigkeit (32 Bit) werden für allgemeine Multimedia- und Grafikverarbeitungsaufgaben verwendet, während Gleitkommazahlen mit doppelter Genauigkeit (64 Bit) für wissenschaftliche Berechnungen erforderlich sind, die einen großen Zahlenbereich und hohe Genauigkeit erfordern. Gleitkommazahlen mit halber Genauigkeit (16 Bit) werden für Anwendungen wie maschinelles Lernen verwendet, bei denen eine geringere Genauigkeit akzeptabel ist.

36.672 TFLOPS

Verschiedenes

SM-Anzahl

Mehrere Streaming-Prozessoren (SPs) bilden zusammen mit anderen Ressourcen einen Streaming-Multiprozessor (SM), der auch als Hauptkern einer GPU bezeichnet wird. Zu diesen zusätzlichen Ressourcen gehören Komponenten wie Warp-Scheduler, Register und gemeinsamer Speicher. Der SM kann als Herz der GPU betrachtet werden, ähnlich wie ein CPU-Kern, wobei Register und gemeinsamer Speicher knappe Ressourcen innerhalb des SM sind.

Shading-Einheiten

Die grundlegendste Verarbeitungseinheit ist der Streaming-Prozessor (SP), in dem spezifische Anweisungen und Aufgaben ausgeführt werden. GPUs führen paralleles Rechnen durch, was bedeutet, dass mehrere SPs gleichzeitig arbeiten, um Aufgaben zu verarbeiten.

10752

L1-Cache

128 KB (per SM)

L2-Cache

6MB

TDP (Thermal Design Power)

300W

Vulkan-Version

Vulkan ist eine plattformübergreifende Grafik- und Rechen-API der Khronos Group, die hohe Leistung und geringen CPU-Overhead bietet. Es ermöglicht Entwicklern die direkte Steuerung der GPU, reduziert den Rendering-Overhead und unterstützt Multi-Threading und Multi-Core-Prozessoren.

1.3

OpenCL-Version

3.0

OpenGL

4.6

DirectX

12 Ultimate (12_2)

CUDA

8.6

Stromanschlüsse

8-pin EPS

Shader-Modell

6.6

ROPs

Die Raster-Operations-Pipeline (ROPs) ist hauptsächlich für die Handhabung von Licht- und Reflexionsberechnungen in Spielen verantwortlich, sowie für die Verwaltung von Effekten wie Kantenglättung (AA), hoher Auflösung, Rauch und Feuer. Je anspruchsvoller die Kantenglättung und Lichteffekte in einem Spiel sind, desto höher sind die Leistungsanforderungen für die ROPs. Andernfalls kann es zu einem starken Einbruch der Bildrate kommen.

112

Empfohlene PSU (Stromversorgung)

700W

Benchmarks

FP32 (float)

Punktzahl

36.672 TFLOPS

Blender

Punktzahl

5010

Im Vergleich zu anderen GPUs

FP32 (float) / TFLOPS

RTX PRO 4000 Blackwell

45.962 +25.3%

RTX 5000 Embedded Ada Generation

41.973 +14.5%

A40 PCIe

36.672

GeForce RTX 5070 Ti Mobile

32.905 -10.3%

A10 PCIe

30.615 -16.5%

Blender

GeForce RTX 5090

15026.3 +199.9%

A40 PCIe

5010

GeForce RTX 2070

2020.49 -59.7%

Radeon RX 6800S

1064 -78.8%

GeForce GTX 1070 GDDR5X

561 -88.8%