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grafikkarten | Effizienz-Analyse
Tuning mal anders: Große Grafikchips auf Effizienz getrimmt
Effizienz-Optimierung
„High-End-Grafikkarten sind Stromschleudern“ – ob an diesem Vorurteil immer etwas dran ist,
das wollen wir in diesem Artikel klären und machen uns auf die Suche nach optimaler Effizienz.
Fette Grafikkarte – fette Stromrechnung.
Dieses Vorurteil war
lange Zeit zutreffend und besonders
Nvidia-Karten haben sich in
Sachen Leistungsaufnahme in der
einen oder anderen Generation unrühmlich
hervorgetan. Doch eine
hohe Grafikleistung erzeugt meist
auch viele Fps. Wir schauen genauer
hin und analysieren Leistungsfähigkeit
und Tuning-Potenzial in
einer etwas anderen Weise.
Große und kleine GPUs
Zunächst ein kurzer Rückblick in
die Zeit der ersten DX10-Karten.
Hier tastete sich Nvidias im damals
schon alten (man könnte auch sagen:
bewährten) 90-nm-Verfahren
gefertigter G80 zum ersten Mal
an die Größenbeschränkung für
herkömmliche Grafikchips heran.
Diese liegt aufgrund von Belichtungsmasken,
-abständen und -verfahren
bei rund 600 mm². Auch
der Nachfolger GT200 war ähnlich
riesig, während AMD nach den
schlechten Erfahrungen mit dem
R600 auf die von ihnen sogenannte
„Sweet-Spot“-Strategie wechselte:
Eine für die obere Mittelklasse optimierte
Leistungsklasse und Chipgröße.
Nvidia stieß auf die harte
Tour spätestens mit ihren ersten
DX11-Karten der Fermi-Generation
an die Grenzen der Leistungsaufnahme.
Das Vollstopfen der verfügbaren
Chipfläche ohne Rücksicht
auf Stromverbrauch sprengte die
300-Watt-Barriere der PCI-Express-
Spezifikation. Ein Umdenken musste
her. Und obwohl bei AMD schon
länger und bei Nvidia seit den beschriebenen
Fermi-Erfahrungen
etliche Funktionseinheiten mit
Rücksicht auf den Energiedurst
gestaltet wurden, setzt man große
Grafikchips nach wie vor mit hohem
Stromverbrauch gleich – doch
das stimmt nur bedingt.
Effizienz – was ist das?
Bei Grafikkarten geht es in erster
Linie um eine hohe Fps-Leistung
bei guter Bildqualität. Es gibt prinzipiell
zwei Wege, diese zu erreichen:
durch ein „breites“ Design
oder durch einen hohen Takt –
meist versuchen die Hersteller, hier
einen optimalen Kompromiss zu
finden. Ein breites Design erreicht
die gewünschte Leistung durch
viele parallel arbeitende Funktionseinheiten
wie Shader oder TMUs.
Ein hoher Takt ist eigentlich selbsterklärend:
Hier wird die Leistung
über weniger Einheiten, aber mehr
Megahertz erzeugt. Beide Ansätze
gelten sowohl für die Recheneinheiten
als auch für die Speichercontroller
und haben ihre jeweils
eigenen Vor- und Nachteile. Einer
der Nachteile eines hohen Taktes
ist der erhöhte Stromverbrauch,
denn je mehr Takt, desto mehr
Spannung muss üblicherweise
anliegen und die Spannung beeinflusst
die Verlustleistung nicht nur
linear, sondern sogar quadratisch.
Grafikkarten haben daher seit Jahren
eine Stromsparfunktion für den
Leerlaufbetrieb, welche den Takt
und auch die Versorgungsspannung
drastisch absenkt. Ein breites
Design hingegen muss viel mehr
Transistoren gleichzeitig schalten
lassen, was natürlich auch Strom
kostet. Solange der Takt dabei aber
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PC Games Hardware | 09/13
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