4x GeForce GTX von Gigabyte im Test: 780 Ti OC & 780 GHz Edition vs. Titan OC & 780 OC

Leistungsaufnahme beim Gaming im Detail

Testsystem und Messverfahren

Das von uns verwendete Testsystem für die Leistungsaufnahme wurde in Kooperation mit HAMEG (Rohde & Schwarz) weiter ausgebaut und befindet sich nunmehr in der vorletzten Ausbaustufe. Das nächste Ziel ist übrigens, die noch verbliebenen Multimeter-Messungen komplett zu ersetzen und diese für eine parallel laufenden Plausibilitäts-Test zu verwenden. Dazu sind in der nächsten Zeit noch ein paar Lötarbeiten notwendig, um die Leitungen am Messsystem fest zu verlegen und diesem auch einen separaten Arbeitsplatz einzurichten; Zeit, die wir wegen der ganzen einzeln dahertröpfelnden Launches in den letzten Wochen leider nicht mehr (oder besser: noch nicht) hatten.

Ich logge für unsere Messungen alle Kanäle und speichere am Oszilloskop die jeweiligen Kurven/Werte. Die sehr präzisen und vor allem flinken Stromzangen liefern 100mV/A, so dass über die so gemessene und dargestellte Spannung sehr einfach auf die jeweilge Stromstärke geschlossen werden kann.

Zeitgleich nehme ich die tatsächlich anliegende Versorgungsspannung auf und multipliziere diesen Wert später mit der aufgezeichneten Stromstärke. So ergibt sich je nach gewählter Auflösung ein sehr detailgetreuer Verlauf der tatsächlichen Leistungsaufnahme.

Für Detailmessungen arbeite ich übrigens generell mit einer Auflösung von einer Millisekunde, solange die Aufzeichnungslänge eine noch zu bewältigende Datenflut ermöglicht. Anhand des unten stehenden Beispielvideos kann man übrigens sehr gut erkennen, dass die Spitzenwerte der Leistungsaufnahme nicht immer zwangsläufig dann auftreten, wenn auf dem Bildschirm auch vermeintlich am meisten passiert.

Tom's Hardware Power Measurement - 1 Loop Metro Last Light - 1ms Power Draw

Außerdem zeigt das Beispiel-Video einer Referenzkarte sehr deutlich, wie in diesem Fall die Leistungsaufnahme mit der Zeit sinkt, weil die Karte die Taktraten nicht mehr stabil halten kann.

Messverfahren:
Berührungslose Gleichstrommessung am PCI-E Slot
Berührungslose Gleichstrommessung an der externen PCI-E Stromversorgung
Direkte Spannungsmessung 3.3 V / 12 V
Messgeräte:
Oszilloskop:
HAMEG HMO 1024 4-Kanal Digital-Oszilloskop mit Speicher und Ethernet-Fernsteuerung
Stromzangenadapter:
HAMEG HZO50 (1mA-30A, 100 KHz DC, Auflösung 1 mA), Voltcraft VC-511
Tastteiler:
HAMEG HZ154 (1:1, 1:10), diverse Adapter
Digitalmultimeter:
Voltcraft VC-950 mit Multi-Channel-Datenlogger
Bench-Table:
Microcool Banchetto 101
PC-System:
AMD FX8350 @ 4.5 GHz
Corsair H100i Kompaktwasserkühlung
16 GB (2 x 8) Corsair Vengeance 1866
Asus FX990 Sabertooth + modifizierter PCI-E-Aufsatz mit Stromschleifen
Netzteil:
Corsair AX860i mit modifizierten Ausgängen (Abgriffen)

Die Leistungsaufnahme beim Gaming-Loop genau unter die Lupe genommen

Dies ist dann neben der Leistungsaufnahme im Idle wohl auch die am häufigsten gestellte Frage: Was nimmt die Karte an Leistung beim Gaming auf und mit welcher Abwärme muss gerechnet werden?

Ich heize alle Karten generell zunächst mit drei Loops richtig auf, um dann jeweils den vierten zu messen. Am Anfang stand die Frage, wie hoch man die Auflösunge der Messintervalle eigentlich setzen muss, um wirklich verlässliche Werte zu erhalten. Auch wenn z.B. AMDs Boost nur im 100-ms-Bereich alterniert, schwankt die Leistungsaufnahme bei allen gemessenen Karten doch deutlich schneller.

Je gröber die Intervalle eingestellt werden, um so größer die Chance, am Ende dann doch verfälschte Ergebnisse zu erhalten. Trotzdem wird man natürlich einen Kompromiss eingehen müssen. Partiell wird die von Nvidia vorgegeben TDP von 250 Watt zwar zum Teil erheblich überschritten, in der Summe aller Messpunkte ergab das Mittel dann aber immer einen passenden Wert.

Betrachten wir zunächst einmal einen 12-ms-Ausschnitt mit höherer Leistungsaufnahme einer Gigabyte GTX 780 Ti OC, wobei jeder Messpunkt einem Interval von 20 µs entspricht.

Ich habe sehr viele Durchläufe ein und derselben Benchmarkszene mit Auflösungen von 100, 10 und einer Millisekunde getestet und mich am Ende dann für eine Millisekunde als Messintervall entschieden, was bei einem 170-sekündigen Loop natürlich einen ganzen Berg an Daten ergibt. Trotzdem waren nur diese Durchläufe einigermaßen stabil, was die Toleranzgrenze für die Ergebnisse betrifft.

Gigabyte GTX 780 Ti Windforce OC

Als erstes teste ich natürlich die neueste und auch schnellste Karte im Feld, die Gigabyte GTX 780 Ti Windforce OC. Da dies eine der ersten Karten mit Custom-Kühler ist, war ich vor allem auf die Leistungsaufnahme gespannt. Immerhin taktet diese Karte mit 1020 MHz Basistakt und erreicht bei der gemessenen Maximaltemperatur von 74 °C noch stabile 1163 MHz Boost-Takt.

Damit ist sie im Testfeld auch die mit deutlichem Abstand schnellste Karte. Man beachte vor allem die stark ausgeprägten Spitzen bei den Maximal- und Minimalwerten. Mit knapp 249 Watt liegt man dann auch knapp unterhalb dessen, wo Nvidia die Grenze markiert hat. Ein mitlaufender Steckdosen-Logger sugerierte im Vergleich übrigens satte 12 Watt mehr, wenn man das bekannte Restsystem herausrechnete. Es ist aber wirklich verblüffend, wie Nvidia es hinbekommt, diese TDP-Grenze von 250 Watt so standhaft zu verteidigen.

Gigabyte GTX 780 Windforce GHz Edition

Die zweite neue Karte ist eigentlich gar nicht so neu, aber sie ist höher übertaktet, als es die meisten früheren OC-Versionen der GTX 780 (ohne Ti) waren und trägt zudem mit GHz Edition einen für eine GeForce-Grafikkarte recht ungewohnen Namenszusatz.

Mit der GTX 780 Windforce GHz Edition jagt Gigabyte den deutlich beschnittenen GK 110 ebenfalls auf 1020 MHz Basistakt hoch, was im Loop dann sogar für stabile 1176 MHz bei einer Betriebstemperatur von 70°C reicht. Mit knapp unter 227 Watt liegt man natürlich unter der Leistungsaufnahme der übertakteten GTX 780 Ti, ist aber eben auch ein Stück langsamer unterwegs. Was dies im Detail bedeutet, wird später noch die Effizienzbetrachtung klären müssen.

Gigabyte GTX 780 Windforce OC

Diese Karte ist quasi die klassische GeForce GTX 780 Ti - jedoch bereits mit Custom-Kühler und mehr Takt. Wie gut kann sich diese Karte nun gegen die neue Übermacht aus mehr Stream-Prozessoren bzw. mehr Takt noch schlagen?

Die 954 MHz Basistakt waren zwar mal so ziemlich das Maß aller Dinge, klingen aber im Vergleich zu den beiden erstgenannten Karten nicht mehr sonderlich beeindruckend. Da helfen dann auch die 1084 MHz stabiler Boost-Takt nicht weiter, die bei 70°C Betriebstemperatur noch erreicht werden. Dafür liegt allerdings die Leistungsaufnahme mit durchschnittlich 208 Watt deutlich niedriger. Wie effizient das im Gesamtvergleich ist, klären wir wie schon gesagt etwas später.

Gigabyte GTX Titan Windforce und  Gigabyte GTX Titan Windforce OC

Diese Karte war lange ein Phantom, stand auf der Computex 2013 bei einem Presse-Event sogar etwas versteckt öffentlich in einer Vitrine, wurde aber komplett montiert so nie in den Handel entlassen. Ich habe mir zum Referenzdesign den dazu passenden Winforce-Kühler geschnappt und die Karte zunächst mit dem Standard-Basis-Takt von 837 MHz laufen lassen, was beim Boost-Takt dann bis 1019 MHz reichte.

Danach wurde die Karte modifiziert und mit 1000 MHz Basistakt laufen gelassen, was im Mittel dann für immerhin 1136 MHz Boost-Takt (Spitze 1189 MHz) gut war. Die Leistungsaufnahme fällt dann natürlich auch mit fast 230 Watt demensprechend hoch aus, was bei den reichlich 208 Watt für den nicht übertakteten Zustand noch recht ordentlich aussah.

Man sieht: Es ist immer gut, auch einmal detaillierter auf die Leistungsaufnahme zu schauen. Die Energiekosten sind dabei nur die eine Seite, viel schlimmer ist nämlich die entstehende  Abwärme. Die beste Kühllösung ist immer noch die, solche Hitzewellen erst gar nicht erst entstehen zu lassen. Wer nun auf einem Kompromiss aus heißen Szenen und deren ruckelfreier Darstellung besteht, sollte sich nach der Gesamtübersicht der Leistungsaufnahme unbedingt die darauf folgende Effizienz- und Leistungsanalyse ansehen.

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7 Kommentare
    Dein Kommentar
  • 7664stefan
    Hi Igor. Sehr schöner Artikel. Vielen Dan! :)
    Wer liegt denn in Sachen Performance pro Euro vorne?
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  • Mr. J
    Wie hoch liegen eigentlich die Stromkosten pro Jahr für eine solche Karte wenn man z.B. 1 Stunde am Tag zockt, wie schauts bei 2 Stunden aus oder 3? Es wäre sicherlich mal interessant herauszufinden wie hoch die Zusatzkosten langfristig ausfallen.

    MfG
    Mr. J
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  • roninwann
    2 typos im letzten absatz beim fazit (post bitte löschen ;) )
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  • Big-K
    Das kannst du dir aber schon selber ausrechnen oder?
    Stromverbrauch x Zeit x Strompreis = Stromkosten
    z.B.
    250W x 365h x 25cent/kWh = 22,81€ für die Graka alleine.
    musst halt deine Werte einsetzten, denk mal der Strom ist schon wieder teurer hab die Preise nicht im Kopf.
    Interessant ist z.B.: du kaufst ein Spiel = 50€ spielst es in 10h durch dann kostet dich das an Strom.
    450W(mein KompettPC inkl Monitor, Verstärker usw.) x 10h x 25cent/kWh = 1,13€.
    Das fällt also kaum auf im Verhältnis zum Spiel.
    Was anderes ist es natürlich wenn du z.B. 1000 Stunden dota2 zockst das kostet dann schonmal 100€ Strom/Jahr ;-)
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  • jo-82
    So, und nun den gleichen Chip der 780er TI bitte als 770er TI OC mit dem Windforce Kühler für ~300-350 Öcken und ich kann meine 280er endlich in Rente schicken.
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  • Gunter H
    Die Karten schwanken zwischen 89 und 111 fps. Das erscheint mir doch etwas wenig.
    Wenn man bedenkt das die Dual GPU Karten mit 113 fps watscheln. Und das non+ultra darstellen sollen.


    Entweder die Spiele sind heutzutage extrem schlecht optimiert.
    Oder die Karten sind einfach viel zu teuer.

    Ich vermute mal beides. Vielleicht ist auch dass ein Grund warum ihr Crysis 3 nicht als Benchmark hattet.
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  • moicel
    Cooler Artikel :) Sehr gut geschrieben.
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