Radeon HD 5000: Stromverbrauch in der Praxis

Die meisten Grafikkarten-Tests beinhalten Stromverbrauchsmessungen im Leerlauf und bei Vollauslastung. Es stellt sich allerdings die Frage, wie Anwendungen Ihre GPU-Einheit zwischen diesen beiden Extremen belasten?

Hardware-Tester haben bei ihren Tests und Analysen neben ihrem Interesse an schnellen CPUs immer auch besonderes Augenmerk auf Grafikkarten gerichtet: Moderne Grafikprozessoren legen nämlich fest, wieviel gut 3D- und Videoanwendungen laufen. GPUs, Graphics Processing Units, haben sich innerhalb weniger Jahre zu einer äußerst komplexen Hardware-Komponente Ihres Systems entwickelt, die mittlerweile statt einem einfachen Display-Adapter als vollständiger Prozessor zu sehen ist und neben Grafikberechnungen auch Fließkomma-Arbeitslasten bewältigen kann. GPUs der Spitzenklasse beinhalten mehr Transistoren als die meisten Prozessoren inclusive der aktuellen Sechskern-Generation. Daher überrascht es kaum, dass wir stärker als bisher darauf achten müssen, wieviel Energie diese Komponenten  bei ihrer Arbeit aufnehmen. Die Messungen in unseren Grafikkartentests umfassen die Leistungsaufnahme im Leerlauf und bei Maximallast; allerdings wollten wir heute einen genaueren Blick auf die Leistungsaufnahme in bestimmten Anwendungenkonstellationen werfen.

Die Leistungsaufnahme von GPUs

Viele Anwender können sich über die Rechen-Power moderner Grafikprodukte kaum beschweren – immerhin werden reelle Darstellungen, Parallel Processing und Technologien wie Blue-ray 3D immer weiter vorangetrieben. Würde man uns Anwender allerdings bitten, einen aktuellen Nachteil zu nennen, wäre das mit Sicherheit der immer größer werdende Leistungshunger von Architekturen wie Nvidias Fermi (GTX 480) - insbesondere nachdem uns der Cypress-GPU, das Flaggschiff von AMD, mit seiner bescheidenen Leistungsaufnahme beeindruckt hat.

Selbst mit Energiesparfunktionen wie Taktdrosselung, Power Gating und Ausschalten ungenutzter Teile der GPU scheinen Grafikkarten mit jeder neuen Generation immer mehr Leistung aufzunehmen. Mittlerweile sind selbst Mainstream-Grafikkarten mit zusätzlichem 6-Pin Power-Konnektoren keine Seltenheit mehr – manche benötigen sogar eine separate Stromzuführung . Zudem wird die Wärmeentwicklung zum Problem. Werfen wir dafür einen Blick auf die TDP-Werte von High-End-Grafkkarten wie GeForce GTX 480/470 (220/250 W) von Nvidia und der Radeon HD 5870/5970 (188/294 W). Im Vergleich dazu liegen Prozessoren mit dem größten Leistungshunger von AMD und Intel bei 140 bzw. 130 W. Natürlich geht es bei diesen Werten um die größtmögliche Leistung der Boards, die von sämtlichen Herstellern unterschiedlich gemessen und angegeben wird (wir haben bereits gezeigt, dass die GeForce GTX 480 mehr Leistung aufnimmt als eine Radeon HD 5970).

Und was ist mit der Leerlaufleistung – der Leistungsaufnahme der Karte, wenn Sie am Windows Desktop arbeiten? Die Leerlaufleistung einer Radeon HD 5970-Karte wird mit 42 W angegeben. Interessant ist dabei, dass ein gesamter PC mit integrierter Grafik im Leerlauf weniger als 40 W aufnehmen kann – wir haben es mit sorgfältiger Komponentenwahl auf 25 W gebracht. Neuere Karten wie die Radeon HD 5870, HD 5770 und HD 5670 nehmen im Leerlauf zum Glück weniger Leistung auf , meist ca. 18-20 W.

Was die meisten Leistungsaufnahme-Tests verheimlichen

Bei den meisten Grafikkarten-Tests wird die Leistungsaufnahme bei Maximallast und im Leerlauf gemessen. Zur Messung der Auslastung kann man FurMark einsetzen, um damit die Grafikkarte zu veranlassen, die gesamte verfügbare Rechenleistung einzusetzen. Der Grund hierfür ist simpel: Einerseits will man wissen, wie viel Leistung maximal aufgenommen wird. Das vereinfacht den Vergleich mit anderen Karten. Andererseits geht es um das Geräusch-Niveau unter diesen Grenzbedingungen.

Die maximale Leistungsaufnahme wird außerdem herangezogen um zu bestimmen, ob ein gewisses Netzteil für den Betrieb einer bestimmten Grafikkarte in Frage kommt oder nicht. Leider (oder auch nicht) wissen wir bereits, dass AMD sowohl Hardware- als auch Software-Optimierungen einsetzt, die eine unrealistische Arbeitslast wie FurMark erkennen und daraufhin Taktraten und Leistung drosseln, um so die GPU zu schützen. Damit sind jene FurMark-Betriebsarten, die die GPU am meisten beanspruchen würden, wirksam außer Gefecht gesetzt. Zu AMDs Verteidigung muss gesagt werden, dass die Leistungsaufnahme bei normaler Verwendung ohnehin kaum an ihre Grenzen stößt. Selbst bei Spielen mit hohem Anspruch an die Grafik erkennt man schnell, dass die Leistungsaufnahme unter den FurMark-Werten angesiedelt ist. Die Tests mit FurMark sind allerdings nicht grundsätzlich unnütz. Wir haben einige der weniger strapazierenden Einstellungen verwendet, um realistische Werte zu erzielen. Maximallasttests bedeuten somit lediglich, dass Sie kaum auf ein derart extremes Verwendungsszenario treffen dürften.

Diese beiden Screenshots des Radeon BIOS Editors (RBE) bieten einen Blick auf Taktraten und Spannungen der Grafikkarten in diversen unterschiedlichen Modi: Standard-Performance, Leerlauf und Video-Wiedergabe (mit UVD). Wie sieht es mit den Bedingungen im Leerlauf aus? Wie bei einem herkömmlichen Prozessor befindet sich auch eine GPU in den meisten Fällen nie in einem absoluten Leerlauf. Sofern Sie Windows Vista oder Windows 7 benutzen, profitiert Aero – sofern aktiviert – immer von der GPU und dessen Rechenleistung. Video-Decoding für MPEG-1/2, VC-1 und H.264 wird heute ebenfalls auf die GPU abgewälzt. Zudem gibt es auch GPU-Beschleunigung für bestimmte allgemeine Anwendungen wie Video-Transcoding etc. Diese Szenarien werden bei der Messung der Leistungsaufnahme einer Grafikkarte allerdings kaum beachtet.