Que vaya por delante que mis conocimientos del tema son de "andar por casa", pues aparte de juegos solo utilizo la GPU para fotografía. De diseño y programas científicos no tengo mucha idea...
Pero bueno, algo es algo, de modo que voy a intentar arrojar un poco de luz al tema y espero que algún compañero pueda explicarte mejor.
No siempre más núcleos de proceso significa mejor rendimiento en computación, pues éstos son bastante complejos. Depende del diseño de la arquitectura, de la marca, de la API con que trabajen, etc.
Aquí tienes una explicación bastante mundana para que entiendas por donde van los tiros. Quédate con que lo que significa el termino FP64 y el ratio que le acompaña (expresado mediante una fracción 1/x):
http://www.tranquilinho.com/informatica/breve-analisis-de-la-arquitectura-de-las-gpus-nvidia/Si te fijas en la tabla, las Tesla tienen más FLOPS de potencia de FP64, haciendo que sean superiores para ciertos cálculos. Curiosamente, tiene una cantidad de núcleos similar a la GTX 980 Ti, y en el resto de características tampoco es raro ver que las GeForce les superan...
Como ves, no siempre es tan sencillo como el número de núcleos de una GPU o sus características, sino que depende de como están “divididos y aprovechados”.
Eso se debe a que los juegos utilizan FP32 para cálculos (por eso las GeForce tienen la misma potencia, o incluso más, en ese aspecto), mientras que el software de cálculos complejos, diseño, etc. es capaz de utilizar FP64 (donde las Tesla superan ampliamente a las GeForce).
Esto es el inicio, luego hay otros detalles. Aquí sacaremos otras marcas para explicarlo mejor:
AMD tiene sus Radeon para juegos, y sus FirePro para profesionales. La manera de ver las diferencias con AMD entre su gama de juegos y la profesional es más parecida a lo que te explica el texto (y las Tesla), al utilizar la API OpenCL.
Resumiendo, que normalmente las FirePro tienen más rendimiento de punto flotante de doble precisión (FP64) que las Radeon.
Con Nvidia se complica un poco más la comparación, ya que tienen dos gamas profesionales: Quadro y Tesla.
Las Tesla son parecidas a las FirePro, de modo que las dejamos y vamos a por las Quadro.
Normalmente las Quadro deberían seguir una dinámica similar a las Tesla para mejorar la precisión del cálculo (más potencia en FP64), y hasta ciertas arquitecturas era así, pero a medida que las éstas han avanzado ha sido del revés. Por eso, si miras una Geforce moderna, y una Quadro moderna, verás que apenas encuentras diferencias en lo referido a potencia de calculo de punto flotante (FP)...
Evidentemente, las Quadro siguen siendo mejores para diseño, pero es algo aún más complejo y no doy para más. Volvemos a entrar en como un núcleo está diseñado, y con tanta variación en cada arquitectura por parte de Nvidia, hace tiempo que perdí el norte.
Te lo resumiré diciendo que Nvidia puede permitirse eso en las Quadro (aunque estén en igualdad con las GeForce sobre el papel) gracias a la utilización de su propia API, que es CUDA, y a la implementación de ésta en software compatible. Luego, los Drivers de una Quadro una GeForce también son bien distintos...
Por ejemplo, una Quadro puede utilizar un nivel de Antialising mayor que una GeForce en programas de diseño, aunque sus características técnicas sean similares.
¿Merece la pena comprar una tarjeta profesional?, pues depende.
Las tarjetas profesionales, además de lo técnico, suelen tener mejores controles de calidad, mejores Drivers y mejor soporte. Si solo utilizas el PC para ciertos usos, lo normal es decantarse por ellas.
Pero la realidad es que las tarjetas para juegos han mejorado bastante en GPGPU, y por ello no es extraño ver modelos que son un termino medio entre ambas, Además puedes ahorrarte un dinero si crees que no merece la pena estirarse respecto a las ventajas que una profesional te brinda...
Ahí creo que otros compañeros pueden ayudarme mejor, pues yo me veo limitado. Depende del software que uno utilice, y lo cierto es que no tengo ni idea de como se desenvuelve cada marca y gama de GPUs en según que programas. En fotografía me defiendo algo mejor, pero es muy distinto al Diseño 3D...
De todos modos, si te recomiendo que metas a AMD entre las candidatas, aunque acabes optando por una Nvidia. Las Radeon de alta gama, sin ser tarjetas profesionales, suelen tener mayor potencia de FP64 que sus equivalentes GeForce de Nvidia.
Siento no poder ayudarte más. Espero que tengas menos dudas, y que veas que si hay pequeñas diferencias entre las gamas para videojuegos y las profesionales. A ver si hay suerte y llega alguien con más conocimientos.