Folding@Home: Großer Benchmark-Test CPUs gegen Grafikkarten inkl. Stromverbrauch

Nicht nur in unserem eigenen Folding@Home-Bereich im Forum kommt immer wieder die Frage auf, welche Hardware sich fürs Falten, als das Abarbeiten der sogenannten Work-Units der Stanford-Universität, am besten eignet. Dabei kamen etliche modernen Radeon- und Geforce-Grafikkarten zum Einsatz und ebenso aktuelle Dual- und Quadcore-CPUs aus den Häusern AMD und Intel - sogar die integrierte Grafik moderner AMD-Mainboards mit HD 3300 haben wir vermessen, für die Intel-Gegenstücke mit Geforce-Chipsatz holen wir dies demnächst nach.

Dieser Frage sind wir für Sie nachgegangen und haben uns dabei auch gleichzeitig um die elektrische Leistungsaufnahme, wie es anstelle von Stromverbrauch korrekt heissen müsste, gekümmert - denn immer wieder wird auch diese als Grund aufgeführt, nicht am Folding@Home-Projekt teilzunehmen. Unsere Messungen dürfte einige Überraschungen beinhalten - und auch einige hilfreiche Praxistipps sind dabei angefallen.

Neben den mit vergleichbaren Projekt-Molekülen erreichbaren Punkten pro Tag, der sogenannten "ppd" der verschiedenen Hardware-Komponenten haben wir auch festgehalten, wie hoch die Leistungsaufnahme ist. Daraus lässt sich gut die Effizienz der einzelnen Rechenwerke ablesen und vor allem, was Folding@Home wirklich kostet. Für jedes einzelne Setup haben wir die Leistungsaufnahme im ruhenden Desktop-Betrieb und die Leistungsaufnahme während des Faltens gemessen - die Differenz ist diejenige, die Folding@Home wirklich zu Buche schlägt.


Info: So machen Sie mit!
Wenn Sie des Englischen mächtig sind, nutzen Sie die mittlerweile kaum noch zu verbessernden How-To-Anleitungen auf der offiziellen Folding@Home-Webseite für die CPU- und GPU-Software. Weitere Informationen auf Deutsch zu Folding@Home gibt es natürlich im PCGH-Extreme-Forum, dort diskutieren die User bereits über den neuen Treiber und GPU-Client.

Neben der klassischen CPU-Berechnung können Sie auch eine Playstation 3 oder eine DX10-Grafikkarte von AMD oder Nvidia nutzen - diese sind mit den passenden Clients deutlich produktiver als aktuelle CPUs.

Wichtiger Hinweis:
Installieren Sie Folding@Home nur auf Rechnern, wenn Sie die ausdrückliche Erlaubnis des Besitzers dazu haben. Besonders bei Firmen-PCs kann das Fehlen dieser Erlaubnis schwere Konsequenzen haben und im schlimmsten Falle zur Kündigung o.ä. führen.

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Benchmark - PPD
Die reine PPD-Liste wird von Nvidias Geforce GTX 280 angeführt - lassen Sie jedoch erfolgreich zwei Clients parallel auf einer HD 4870 X2 berechnen, kommen Sie an diesen Wert ebenfalls heran. Eine Geforce 9800 GX2 übertrifft dies sogar und erreicht mit 2x 4.795 Punkte nochmals deutlich höhere PPD.

Geforce-Karten werden bereits recht gut ausgenutzt, wie sich auch an der Differenz zwischen GTX260 (6.100 ppd, ~476 GFLOPS) und 9800 GTX (5.840 ppd, ~429 GFLOPS) erkennen lässt. Ohne jedoch das "Missing Mul" zu werten - die Dual-Issue-Fähigkeit, bei unter bestimmten Umständen der neben der MADD-Instruktion auch noch eine Multiplikation durchgeführt werden kann. Die Möglichkeiten hierfür sind bei der GT200-Reihe laut Nvidia deutlich verbessert worden, wiewohl Folding@Home offenbar nicht sehr stark davon profitiert.

Aktuelle Radeon-GPUs, insbesondere der HD-4800-Reihe, werden vom derzeitigen F@H-Client jedoch noch nicht ausgereizt, wie die erzielten PPD-Werte und auch die Leistungsaufnahme gegenüber der HD-3800-Reihe zeigen. Zukünftige Versionen können noch einen deutlichen Leistungssprung bringen, hierfür muss das Folding@Home-Team von Stanford jedoch die Software aktualisieren - ein reines Treiberupdate von AMD hilft nicht.



Die CPU-Riege haben wir mit dem SMP-Client vermessen, welcher deutlich mehr Punkte abwirft als die Single-Core-Varianten. Mittlerweile gibt es nur noch den Uni-Client 6.2x, welchen Sie mit dem Kommandozeilen-Parameter "-smp" starten müssen, um Multicore-Unterstützung zu erhalten. Problem beim SMP: Die Deadlines, also der Zeitpunkt, bis zu welchem die Datenpakete (WUs) fertig berechnet sein müssen, sind recht kurz und lohnen sich daher eher für PCs, die sowieso recht lange am Tag laufen. Ist das nicht der Fall, müssen Sie sich mit dem Single-Core-Client zufriedengeben. Diesen können Sie jedoch auf einem Multicore-PC mehrfach installieren und ausführen, um entsprechende Punktesteigerungen zu erreichen - mit den folgerichtigen Konsequenzen, was die Leistungsaufnahme angeht.

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Benchmark Points per Watt (PPW)

Dieser Benchmark zeigt die täglichen Punkte pro Watt, die die jeweilige Hardware erwirtschaften kann. Zugrunde liegt dabei die Differenz zum Idle-Verbrauch - diesen weisen wir auf der nächsten Seite separat aus. Wenn Sie zwar viel, aber auch ökonomisch falten wollen, ist dieser Benchmark der richtige für Sie.

Bitte beachten Sie, dass aufgrund der Berechnungsmethode (Lastverbrauch abzüglich Idle-Verbrauch) in diesem Benchmark Hardware schlechter abschneidet, je besser der Idle-Modus implementiert ist. Im Gegenzug erzielt Hardware mit einem schlechten Idle-Modus hier bessere Werte, da Folding@Home keine so starke Steigerung bewirkt wie mit einem gut funktionierenden Stromsparmechanismus.

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Benchmark Delta Power
Dieser Benchmark zeigt, wie hoch die zusätzliche Leistungsaufnahme ist, welche durch Folding@Home entsteht - gewissermaßen den Worst-Case. In diesem Falle sind höhere Werte natürlich auch weniger vorteilhaft.



Je nach Appartur, die zum Falten genutzt wird, kann Folding@Home sehr günstig sein oder - wie jedes Hobby, welches man übertreibt - auch recht kostspielig. Der Benchmark ist hauptsächlich relevant, wenn ein PC nur nebenbei für Folding@Home genutzt wird, wenn er sowieso angeschaltet ist. Separate 24/7-Folding-PCs nehmen natürlich mehr Energie auf und erzeugen logischerweise in der Regel auch höhere Folgekosten.

Bitte beachten Sie, dass aufgrund der Berechnungsmethode (Lastverbrauch abzüglich Idle-Verbrauch) in diesem Benchmark Hardware schlechter abschneidet, je besser der Idle-Modus implementiert ist. Im Gegenzug erzielt Hardware mit einem schlechten Idle-Modus hier bessere Werte, da Folding@Home keine so starke Steigerung bewirkt wie mit einem gut funktionierenden Stromsparmechanismus.

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Praxistipps:
Während unserer Tests sind uns einige Spezialfälle über den Weg gelaufen, die für einige einen Hinderungsgrund darstellen. Hier unserer Lösungen dafür.

• Problem 1: Desktop wirkt träge

Besonders schwächere Nvidia-Grafikkarten sind hierfür anfällig - der Desktop wirkt während des Faltens ungeheuer träge, die am PC verbrachte Zeit wirkt unerfreulich. Unter Vista konnten wir das Problem merklich mildern, indem wir die bei uns deaktivierte Aero-Glass-Oberfläche wieder einschalteten - so unlogisch das auf den ersten Blick aussieht. Seit einiger Zeit gibt es in aktuellen Grafikkarten keinen separaten 2D-Teil mehr und alle Aufrufe werden über die Shader-Pipelines abgearbeitet. Offenbar wird der 2D-Darstellung eine geringere Priorität eingeräumt, als wenn der Desktop die Vista-3D-Effekte nutzt.

• Problem 2: Die Radeon HD 4670 mag nicht falten

Die Karte wird vom F@H-Client derzeit noch nicht unterstützt - die regulären Catalyst 8.11-Treiber haben darauf keinen Einfluss. Das Problem können Sie mit etwas Aufwand umgehen, indem Sie das Ati Stream SDK für ihre Windows-Version herunterladen, installieren und aus dem Verzeichnis ...\Programme (evtl "x86")\AMD\AMD CAL 1.21_beta\lib\LH32 die beiden Dateien amdcalcl.dll und amdcalrt.dll in das Verzeichnis ihres Folding@Home-GPU-Clients kopieren. Diesen finden Sie bsw unter Vista unter [Benutzername]\appdata\roaming\folding@home_gpu. Für die HD4550 funktionierte dies in unserem Test allerdings noch nicht.

• Problem 3: Multi-GPU-Systeme

Automatisch werden Multi-GPU-Systeme bzw. -Grafikkarten leider noch nicht unterstützt. Es ist allerdings möglich, mehrere parallele Clients auf den Karten laufen zu lassen. Eine kurze Anleitung gibt es im PCGH-Forum. Die HD 4870 X2 zeigte sich bei uns allerdings etwas störrisch: Zunächst weigerte sie sich, auf die 3D-Taktraten zu wechseln, was sich mit dem AMD GPU Clock Tool jedoch beheben ließ. Was in unserem Test unter Vista x64 allerdings nicht klappte, war, eine HD 4870 X2 mit beiden GPUs zum Laufen zu bewegen - Crossfire ließ sich nicht deaktivieren. Nutzen Sie Windows XP, soll das allerdings kein Problem darstellen.

• Problem 4: Hohe CPU-Last auf AMD-Grafikkarten

Mit neuen Proteinen erreichen AMD-Grafikkarten eine sehr hohe CPU-Last ohne diese wirklich zu benötigen. Das Problem liegt in den Ati-Stream-DLLs - auch hier hilft ein Update auf die neueren Beta-Versionen aus dem Stream-SDK (s. oben). Im Test sank die CPU-Last unseres Dualcore-Prozessors dabei von über 50 auf 18 (HD 4670) bis 37 (HD 4870) Prozent.

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