Grafikkarten-Leistungsaufnahme - Update mit HD 4870 X2, GTX 295 und Stellungnahme

Die Leistungsaufnahme aktueller Grafikkarten sprengt alle Rekorde - höchste Zeit, diesen Stromfressern auf die Schliche zu kommen dachte sich PC Games Hardware und schaffte entsprechendes Messequipment für das Test-Labor an. Den ersten Teil der Messungen haben wir bereits vor ein paar Tagen veröffentlicht, sind dabei aber auf unerwartete Probleme gestoßen, weswegen wir die Ergebnisse der Radeon HD 4870 X2 schuldig bleiben mussten. Nun sind die Werte sowohl plausibel als auch vollständig, sodass wir heute das Update des Artikels liefern können.

Insgesamt sind aus über 100 Einzelmessungen 30 verschiedene Gesamtwerte entstanden. Wir haben die Leistungsaufnahme von Grafikkarten im Leerlauf (statischer Desktop in 1.920 x 1.200), mit Furmark und Crysis Warhead geprüft. Während Crysis Warhead und der Leerlauf sich im Vergleich zu unserem ersten Anlauf nicht veränderten, haben wir beim Extrem-Stresstest Furmark einige Dinge aktualisiert.

In diesem Rahmen möchten wir Sie noch auf unser umfangreiches Schwerpunktthema rund um die Leistungsaufnahme nicht nur von Grafikkarten aufmerksam machen. Dieses Special wird mit Ausgabe 05/2009 ab 01. April am Kiosk erscheinen.

Reaktionen von AMD und Nvidia
Einige unserer Furmark-Meßwerte zeigen, dass die Leistungsaufnahme einzelner Leitungen und zum Teil auch die Gesamt-Leistungsaufnahme die Grenzen dessen überschreiten, was die PCI-Express-Spezifikation zulässt. Diese sichert über den PEG-Slot 75 Watt auf 12- und 3,3-Volt-Leitung zu, über einen 6-Pol-Anschluss nochmal 75 Watt und über den 8-Pol-Anschluss 150 Watt. Karten ohne zusätzlichen Anschluss dürfen daher maximal 75 Watt aufnehmen, mit einem Sechspol-Stecker 150 Watt (75 + 75) und mit Sechs- plus Achtpolstecker maximal 300 Watt (75 + 75 + 150). Wir haben bei AMD und Nvidia um Stellungnahmen zu diesen Messwerten gebeten, die auch bei unseren Kollegen von HT4U.net in ähnlicher Ausprägung vorkommen.

AMD hat uns diesbezüglich leider keinen offiziellen Kommentar zur Verfügung gestellt, obwohl die komplette HD-4800-Reihe zum Teil deutlich über der von AMD angegebenen Max. Board Power (HD 4850: 110 Watt, HD 4870: 160 Watt) bzw. Thermal Design-Power (HD 4870 X2: 286 Watt) liegt. Insbesondere Angesichts der zum Launch noch hervorgehobenen Verbesserungen im Rahmen von PowerPlay 2.0 ist das enttäuschend.

Nvidia hingegen bezog Stellung zu den Ergebnissen und ließ uns folgendes Statement zukommen:

There are many variables involved in taking maximum graphics card power measurements - system configuration, 3D applications, driver/application settings, test environment, measurement intervals/sampling rates, etc. NVIDIA examines graphics card power across many of these variables on an ongoing basis and uses this information to determine a standard maximum power measurement methodology that we believe fits our customer base and the real world applications they use. Based on our standard methodology, the board power specification for GeForce GTX 295 is 289W. We calculate and publish the board power numbers on our website at the initial launch of a product and also provide minimum power supply recommendations as well as a list of SLI Certified power supplies to help our customers make decisions on which power supply to procure for a given graphics card.

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Was war das Problem?
Zwei Dinge haben wir beim Furmark-Ergebnis erneuert. Zum einen wurde die HD 2900 XT versehentlich im Fenster-Modus gemessen und schaltete - wie bei den HD-2000-Karten üblich - daher nicht in den 3D-Modus. Anstelle von 739/828 MHz mit 1,2 Volt GPU-Spannung lief die Karte gemütlich mit 1,0 Volt und 500/500 MHz und lieferte so ein nicht repräsentatives Ergebnis. Während dieser Fehler relativ schnell erkannt und beseitigt worden war, bereitete uns die HD 4870 X2 mehr Kopfschmerzen: Die erste Messung ergab den unglaublichen Wert von 412 Watt. Das liegt einerseits um mehr als ein Drittel über der Grenze, die die PCI-Express-Spezifikation einer so konfigurierten Karte erlaubt, andererseits auch um ca. 40 Watt über den vergleichbar durchgeführten Messungen unserer Kollegen von Hardtecs4U.net. Während ein paar Watt, bei Multi-GPU-Karten aufgrund des offensichtlichen Multiplikationsfaktors vielleicht auch ein paar Watt mehr, innerhalb der Serienschwankung zu erwarten gewesen wären, war dies eine deutlich zu hohe Abweichung. Wir haben nach ausführlicher Fehlersuche samt Spannungskontrolle im VGA-BIOS, mehrfacher Kontrollmessung, Abgleich mit dem Catalyst 9.2 WHQL und einem fruchtbaren Gespräche mit HT4U daher ein zweites Testmuster herangezogen, um die Werte zu verifizieren. Dabei stellte sich heraus, dass unser erstes Testmuster (ein frühes Engineering-Sample) wohl ein wahrer Stromfresser ist und die Karten seither einer deutlichen Verbesserung unterzogen wurden - die zweite Karte lieferte die erwarteten Werte.


Zu Erklärung:

Leistungsaufnahme mit Furmark
Die Software Furmark verlangt der Hardware wirklich die maximale Leistung ab und dementsprechend messen wir während des Furmarks die höchsten Werte. Dazu muss man jedoch anmerken, dass diese Werte im Praxisbetrieb nur sehr selten erreicht werden. Die Nvidia Geforce GTX 295 benötigt hier 313 Watt, der Wert der AMD Radeon HD 4870 X2 liegt mit 369 Watt sogar noch einmal weitaus höher.

Leistungsaufnahme mit Crysis Warhead
Das Spiel Crysis Warhead soll als Beispiel für den Praxisbetrieb herhalten, auch wenn es aufgrund diverser Eigenheiten zwar wenig Fps ausspuckt, die Hardware aber elektrisch nicht besonders stark belastet. Die Multi-GPU-Grafikkarten Nvidia Geforce GTX 295 und AMD Radeon HD 4870 X2 nehmen hier wenig überraschend meiste elektrische Leistung auf. Die Leistungsaufnahme der Nvidia Geforce GTX 260-216 (65 nm) und der AMD Radeon HD 4850 sind im Verhältnis zur Fps-Performance akzeptabel.

Leistungsaufnahme im Leerlauf
Im Leerlauf benötigen die Grafikkarten unterschiedlich viel Energie. Dabei steht die Watt-Zahl nicht unbedingt im Verhältnis zur möglichen Fps-Leistung. Positiv stechen die beiden Grafikkarten Nvidia Geforce GTX 260-216 (65 nm) und AMD Radeon HD 3870 hervor: In Ruhe benötigen sie 36 beziehungsweise 22 Watt.