NVIDIA Pascal-Architektur: GeForce GTX 1060, 1070 und 1080 im Test

Grafikkarten | HT4U.net | Seite 12

Leistungsaufnahme – was ist die korrekte Herangehensweise?



Um die Leistungsaufnahme einer Grafikkarte einschätzen und bewerten zu können, ist die Aufnahme der Gesamtsystem-Leistungsaufnahme kein gangbarer Weg. Sie zeigt Richtungen und Anhaltspunkte, verfälscht aber, sobald aus irgendwelchen Gründen plötzlich beispielsweise Festplatte oder CPU mit höheren Werten aktiv werden.

2010 legte HT4U.net den Startschuss und wandte sich der Messung über das Gesamtsystem ab. Mittels eines umgebauten PCI-Express-Slot-Adapters und Zangenamperemeters starteten wir in Deutschland neue Messverfahren für diesen Punkt bei Grafikkarten. Kurze Zeit später folgte PC Games Hardware. Wir konzentrierten uns dabei auf die Messungen im lastfreien Desktop-Betrieb (Idle), einen Worst-Case-Zustand unter Spielen und einen absoluten Worst-Case-Zustand mittels Furmark. Was die Hersteller von GPUs anfänglich noch guthießen – auch NVIDIA –, führte später dazu, dass man Furmark als Power-Virus abtat. Darüber kann man streiten, das gehört aber nicht an diese Stelle. Es folgten in den darauffolgenden Jahren Messungen der Leistungsaufnahme bei Wiedergabe von HD-Videomaterial und im Betrieb von mehreren Bildschirmen.

Aber: Die Messungen zeigten in allen Fällen immer nur den schlechtesten Fall, gemittelt aus den Maximalwerten (nicht Peak-Werten), aber niemals ein durchschnittliches Verhalten über ein Spiel. Seit Jahren grübeln wir über diesen Umstand nach, insbesondere seit die Hersteller von GPUs plötzlich nicht mehr über TDPs sprechen möchten, sondern über Typical Board Power. Aber auch die Idle-Leistungsaufnahme begründet sich nicht nur durch einen ruhigen Desktop. Da werden für den 08/15-Anwender eben keine 3D-Operationen durchgeführt, aber Surfen im Internet oder die Bearbeitung von Fotos (ohne GPU-Beschleunigung) sind alltägliche Operationen.

Bild: AMD Radeon RX 480 – hart auf Kante gebaut
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HT4U-Entwicklung: Graphics Power Analyzer (GPA)


Wir arbeiten schon weit über ein Jahr mit unserer Eigenentwicklung, welche all das möglich macht. Gar kann sie auch zur gleichen Zeit real anliegende Spannungen zu den fließenden Strömen messen und bringt damit die perfekte Genauigkeit, welche wir uns gewünscht haben. Und natürlich: Sie kann auch Durchschnittswerte ermitteln, über gewisse Szenarien. Wir erlebten ein paar Rückschläge – die Radeon R9 295 X2 grillte unsere Version 1 und es stank übel im Labor. Wir gingen zurück an die Entwicklertische und arbeiteten weiter. Version 2 arbeitet seit zirka sechs Monaten und wir basteln noch an Kleinigkeiten. Aber wir sind eigentlich schon längst startklar, und die Messungen der letzten Grafikkarten in unseren Tests sind alle über diese Anlage erfolgt – aber mit der gleichen Herangehensweise.

Das zeigte uns erst einmal, dass die Aufnahmen mittels Zangenamperemeter und Voltmeter über die Jahre durchaus verlässliche Werte geliefert haben, und nach wie vor stehen wir prinzipiell zu unserer Herangehensweise.

Das Aufnehmen von Worst-Case-Szenarien ist gut und richtig und gibt einen klaren Anhaltspunkt, wo welcher Hersteller mit seiner GPU und Board-Partner mit ihren eventuellen Lockerungen stehen. Ein Spiel bei 21 °C Raumtemperatur – selbst im Worst Case – aufzunehmen, zeichnet allerdings überhaupt nicht ab, was geschieht, wenn 40 °C Außentemperaturen und immerhin 33 °C Innentemperaturen vorherrschen. Dann erhöht sich die Luftansaugtemperatur am Gehäuse um schlappe 12 °C, und damit wird es der GPU mollig warm. Die Grafikkarte als Konstrukt an sich verhält sich komplett konträr – nein, Power-Viren, wie sie bezeichnet werden, sind sehr gute Anhaltspunkte dafür, was passieren kann.

Aber: Mit manch anderen Messmethoden sind wir teils eben auch nicht mehr glücklich, weil sie falsche Bilder zeichnen. Der Idle-Zustand muss besser erfasst werden. Auch der Lastzustand muss differenziert werden. Unser GPA macht das alles möglich; in einem finalen Artikel, der seit Monaten geplant ist, werden wir das alles im Detail erklären.

Das Ziel

  • Neue Herangehensweise bei der Messung der Idle-Aufnahme (Anwenderverhalten wird nachgestellt)
  • Worst-Case-Aufzeichnungen bleiben
  • Durchschnittliche Leistungsaufnahme wird zusätzlich ermittelt
  • Blu-ray und Multi-Monitor-Aufzeichnungen werden künftig nur noch über den Durchschnitt dargestellt


Danach werden eben solche Umstände, wie sie aktuell bei AMDs GCN-4-Technik vorliegen, auch dauerhaft dargestellt und berücksichtigt, denn sie sind relevant, wenn man sich mit Grafikkarten und Leistungsaufnahme sowie mit einem Produkt beschäftigt. Und sie sind in der Gesamtbetrachtung wichtig für den Endkunden.

Kommt die spannende Frage, wie man ein typisches Verhalten einer Grafikkarte bei der Leistungsaufnahme lösen möchte. Abseits der Möglichkeiten der Messtechnik ist das für kein Magazin praxisnah zu stemmen. Korrekt wäre, mehrere Spieleszenarien aufzuzeichnen und diese pro Test immer wieder zu wiederholen. Doch einerseits bietet kaum noch ein Spiel eine Aufzeichnungsfunktion, die sich dann repräsentativ wiederholen lässt. Zum anderen ist ein solcher Aufwand kaum von einer Redaktion zu stemmen. Auch nicht von uns.

Von daher sehen wir aktuell eine Möglichkeit darin, den Metro-Last-Light-Benchmark heranzuziehen, da dieser nach spätestens fünf Durchläufen durchaus alles zu bieten hat: Worst Case und durchschnittliches Verhalten – und zudem stammt er aus dem Spielverlauf, stellt also mehr oder minder eine Aufzeichnung dar, wie wir sie selbst gerne tätigen würden.

Bild: NVIDIA Pascal-Architektur: GeForce GTX 1060, 1070 und 1080 im Test
Neben dem GPA gibt es natürlich auch noch die eigens entwickelte passende Software. Diese ermöglicht uns viele Optionen. Sie deckt über Markierungsbereiche wunderbar die von uns schon so oft angesprochenen Probleme bei GTX-Karten mit Boost-Technik auf. Zu Beginn top, danach Flopp. Das sind Dinge, welche wir früher über die Messmethoden Stromzange und Voltmeter nur schwer entdecken und belegen konnten. Es gelang uns – wir bekamen aber Schelte dafür. Messtechnik setzt eben zwingend auch einen Messtechniker voraus, der versteht, was passiert. Und wir möchten hier überhaupt nicht lang über das Verhalten der GeForce GTX 980 debattieren, welche durchaus Fragen aufgeworfen hat.

 

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