Zum Potential der Stromspar-Modi von Radeon RX Vega

Samstag, 9. September 2017
 / von Leonidas
 

AMD hatte dieses Thema kürzlich höchstselbst angestoßen: Die wenigsten Hardware-Tests hatten sich bisher mit dem Thema der verschiedenen Stromspar-Modi von Radeon RX Vega 56 & 64 beschäftigt – wobei dies sicherlich auch durch die Kürze der Testdauer bedingt war, was wiederum auf die Kappe von AMD selber geht. Wir hatten hierzu seinerzeit schon erste Tests dieser Stromspar-Modi herausgesucht, wollen dieses Thema hiermit jedoch noch einmal vertiefen. Denn gerade zur Radeon RX Vega 64 fehlte noch der sehr aussagekräftige Artikel seitens TechPowerUp, wo man den kompletten Test mit den 6 möglichen Stromverbrauch-Modi (inklusive auch der Turbo-Modi) über das vollständige Feld an 20 Benchmark-Titeln angetreten hat – hiermit also ein wesentlich belastbareres Ergebnis herauskommt als bei anderen Artikeln, wo meist nur beispielhaft mit 1-2 Benchmark-Titeln operiert wurde. Die hierbei herauskommenden Benchmark-Ergebnisse sind auch weitaus sinniger: -2% weniger Performance bei 200W Power-Limit, -4% bei 165W und -8% bei 150W, wobei der gemessene Stromverbrauch der Grafikkarte auch grob dem jeweiligen Power-Limit (nur des Grafikchips) entspricht.

Vega 64 BIOS #1 @ "Power Save" BIOS #2 @ "Balanced" BIOS #2 @ "Power Save"
Power-Limit (default = 220W) 165W (-25,0%) 200W (-9,1%) 150W (-31,8%)
GameStar -2,1% Performance für -18,4% System-Verbrauch -0,6% Performance für -2,0% System-Verbrauch -3,8% Performance für -21,4% System-Verbrauch
Hardwareluxx -6% Performance für -13,8% System-Verbrauch - -
TechPowerUp -4% Performance für -26,7% Gfx-Verbrauch -2% Performance für -10,3% Gfx-Verbrauch -8% Performance für -31,5% Gfx-Verbrauch
The Tech Report -3,3% Performance für -21,1% System-Verbrauch - -
Alle Ergebnisse im Vergleich zu einer Radeon RX Vega 64 (luftgekühlt) auf 100%. Die Stromverbrauchs-Angaben gelten nur für das Gesamtsystem (Ausnahme: TechPowerUp).

Speziell bei der Radeon RX Vega 64 läßt sich damit über die von AMD angebotenen Stromspar-Modi schon einiges erreichen – gerade, weil jene bei dieser Karte auch sehr tief nach unten gehen, im BIOS #2 @ "Power Save" geht es immerhin vom default-Power-Limit 220W auf nur noch 150W (-31,8%) herunter. Bei der Radeon RX Vega 56 ist dieser über die Stromspar-Modi angebotene Spielraum wesentlich kleiner, im besten Fall geht es vom default-mäßigen Power-Limit von 165W auf 135W herunter, was dann nur -18,2% weniger sind. Damit ist auch klar, das die Performance-Differenzen sowie auch die Stromverbrauchs-Ersparnis kleiner ausfallen – selbst wenn hierzu leider nur wenige Angaben vorliegen und diese Angaben dann immer nur auf einzelnen beispielhaften Test beruhen, also wenig belastbar sind. Besser kommt hierzu vielleicht sogar eine gemäß der TechPowerUp-Werte zur Radeon RX Vega 64 interpolierten Schätzung hin, welche für die Stromspar-Modi "BIOS #2 @ Power Save" sowie "BIOS #2 @ Balanced" einen Performance-Verlust von -3% annimmt, für den Stromspar-Modus "BIOS #2 @ Power Save" dann -5%.

Vega 56 BIOS #1 @ "Power Save" BIOS #2 @ "Balanced" BIOS #2 @ "Power Save"
Power-Limit (default = 165W) 150W (-9,1%) 150W (-9,1%) 135W (-18,2%)
GameStar -2,5% Performance für -6,5% System-Verbrauch -0,4% Performance für -1,9% System-Verbrauch -2,5% Performance für -8,0% System-Verbrauch
The Tech Report -3,7% Performance für -8,4% System-Verbrauch - -
Alle Ergebnisse im Vergleich zu einer Radeon RX Vega 56 auf 100%. Die Stromverbrauchs-Angaben gelten durchgehend nur für das Gesamtsystem.

Von AMD nicht direkt gemeint, aber dennoch zum Thema gehörend ist dann natürlich auch das Thema "Undervolting", mit welchem sich Hardwareluxx eingehend beschäftigt haben. Hierbei konnte die Radeon RX Vega 64 von 1.2V auf 1.15V gebracht werden, die Radeon RX Vega 56 gar von 1.2V auf 1.07V Chip-Spannung. Gleichzeitig wurde allerdings im Hardwareluxx-Test versucht, trotz dieser niedrigen Spannungen das maximale aus den Vega-Beschleunigern herauszuholen. Konkret wurde hierfür das Power-Limit um jeweils +50% angehoben und darauf basierend die Taktraten soweit hochgetrieben, wie noch ein stabiler Betrieb möglich war. Das ganze ist also eher "Undervolting + Overclocking" – sicherlich auch resultieren aus dem Punkt, das wenn man sowieso schon den default-Betrieb verläßt, man es dann auch gleich richtig machen kann.

Es ging Hardwareluxx bei diesem Test also weniger um den niedrigstmöglichen Stromverbrauch (dafür hätte man das Power-Limit begrenzen und nicht erhöhen dürfen), sondern eher um die höchstmögliche Performance bei gleichzeitig verträglicher Energieeffizienz. Mit reinem Undervolting (samt Begrenzung des Power-Limits) wäre man also eventuell auf niedrigeren Stromverbrauchs-Werten herausgekommen – hätte aber gleichzeitig nicht diese hochinteressanten Performance-Ergebnisse erzielt. Denn mittels der manuellen Optimierung gelang es, aus der Radeon RX Vega 64 immerhin um +7,1% mehr Performance herauszulocken, bei der Radeon RX Vega 56 waren es sogar +18,6% – damit überbietet sogar die kleinere der beiden AMD-Karte das Performance-Level der GeForce GTX 1080 um einen gewissen Betrag (die größere natürlich genauso). Bei den Stromverbrauchswerten ergab sich dabei das umgekehrte Bild gegenüber den Messungen mit den nominellen Stromspar-Modi: Die undervoltete Radeon RX Vega 64 verlor beim Gesamtsystem nur 38,3W (-8,3%), die undervoltete Radeon RX Vega 56 hingegen gleich 73,0W (-18,5%).

Vega 56 Undervolting (+OC) Vega 64 Undervolting (+OC)
Hardwareluxx +18,6% Performance für -18,5% System-Verbrauch
Spannung auf 1.15V (default 1.2V), Power-Limit +50%, Takt 1613/1000 MHz
+7,1% Performance für -8,3% System-Verbrauch
Spannung auf 1.07V (default 1.2V), Power-Limit +50%, Takt 1538/1000 MHz
Alle Ergebnisse im Vergleich zu einer Radeon RX Vega 56/64 auf 100%. Die Stromverbrauchs-Angaben gelten durchgehend nur für das Gesamtsystem.

Dies würde nach Adam Riese einen Grafikkarten-Stromverbrauch der undervolteten Radeon RX Vega 56 von ~150 Watt ergeben – angesichts von +18,6% Performance gegenüber dem default-Betrieb eine geradezu extreme Effizienz-Steigerung. Regulär sind Messungen des Gesamsystems zwar vergleichsweise unzuverlässig, aber in diesem Fall bestätigt der -5,1% absolut in der Nähe liegende Stromverbrauchswert des Gesamtsystems mit GeForce GTX 1070, welche nachweislich einen Grafikkarten-Stromverbrauch von 145 Watt aufweist, diesen Wert wenigstens in seiner Größenordnung. Es ist damit also möglich, eine Radeon RX Vega 56 auf das Performance-Level einer GeForce GTX 1080 zu treiben – zu einem Stromverbrauch nur minimal oberhalb der GeForce GTX 1070. Jener Vergleich geht natürlich immer nur gegen nVidia-Karten im default-Betrieb, ohne also gegen die genauso vorhandenen Undervolting-Fähigkeiten bei nVidia zu testen. Das ganze ist nur eine Demonstration der Fähigkeiten von AMDs Grafikkarten – ein fairer Test würde hingegen versuchen, auch bei den nVidia-Grafikkarten vergleichsweise das Maximum herauszuholen.

Ein solcher Test muß wohl noch angetreten werden – für den Augenblick haben wir nur den Ausblick darauf, was bei AMD neben den default-Einstellungen noch alles möglich ist. Bei der Radeon RX Vega 64 lassen sich hierbei die besten Ergebnisse aus Stromverbrauchs-Sicht bereits mit den von AMD zur Verfügung gestellten Stromspar-Modi erreichen. Im besten Fall geht hierbei die Performance/Stromverbrauchs-Effizienz um +33% nach oben – was aber immer noch bei weitem nicht ausreicht, um das diesbezügliche Niveau der GeForce GTX 1080 zu erreichen. Zudem verliert man mit dieser Methode auch nicht unerheblich an Performance, insofern ist das Undervolting samt Overclocking durchaus einen Blick wert: Die Performance ist dann sogar leicht oberhalb der (default-mäßigen) GeForce GTX 1080, die Performance/Stromverbrauchs-Effizienz wenigstens um +25% höher. Damit wird zwar auch noch nicht das Effizienz-Niveau der GeForce GTX 1080 erreicht, aber wenigstens verliert man keine Performance, sondern gewinnt sogar (leicht) welche hinzu.

GTX 1080 Vega 64 BIOS #1 @ "Power Save" BIOS #2 @ "Balanced" BIOS #2 @ "Power Save" Undervolting (+OC)
WQHD-Performance Basis=100% 97,1% 93% 95% 89% 104%
Gfx-Verbrauch 174W 291W 214W 262W 200W ~250W
Effizienz (Perf./W) Basis=100% 58,1% 75,6% 63,1 77,4 ~72%
Effizienz-Gewinn zu Vega 64 - Basis=100% +30% +9% +33% +24%
Alle mit "~" gekennzeichneten Werte haben eine unsichere Datenbasis und sind damit nicht vollständig belastbar.

Die Radeon RX Vega 56 zeigt hingegen ein vollkommen umgekehrtes Bild (auf allerdings teilweise unsicheren Daten, dies wäre zu beachten): Die von AMD zur Verfügung gestellten Stromspar-Modi haben bei dieser Karte einen eher begrenzten Effekt, natürlich auch resultierend aus deren (schwächeren) Rahmenbedingungen. Allerdings kann man hierbei mit einem vergleichsweise ertragbaren Performance-Verlust immerhin auf ~78% der Performance/Stromverbrauchs-Effizienz einer (default-mäßigen) GeForce GTX 1070 kommen – ohne aber deren Performance-Feld dafür verlassen zu müssen (konkret bei gleicher Performance). Ein herausragendes Ergebnis bietet dann dagegen der Test mit Undervolting samt Overclocking: Einem nur minimal höherem Stromverbrauch der Radeon RX Vega 56 gegenüber der (default-mäßigen) GeForce GTX 1070 steht ein Performance-Plus von gleich +25% zugunsten von AMD gegenüber – in diesem Fall ist die AMD-Karte sogar um ~21% energieeffizienter unterwegs als eine default-mäßige GeForce GTX 1070.

GTX 1070 Vega 56 BIOS #1 @ "Power Save" BIOS #2 @ "Balanced" BIOS #2 @ "Power Save" Undervolting (+OC)
WQHD-Performance Basis=100% 105,4% ~102% ~102% ~100% 125%
Gfx-Verbrauch 145W 226W ~200W ~200W ~185W ~150W
Effizienz (Perf./W) Basis=100% 67,6% ~74% ~74% ~78% ~121%
Effizienz-Gewinn zu Vega 56 - Basis=100% +9% +9% +16% +79%
Alle mit "~" gekennzeichneten Werte haben eine unsichere Datenbasis und sind damit nicht vollständig belastbar.

Default-mäßig ist dabei das erneut zu erwähnende Stichwort: Normalerweise müsste man dies mit einer GeForce GTX 1070 ebenfalls unter Undervolting samt Overclocking gegentesten. Zudem könnte man hierzu auch noch Undervolting-Benchmarks mit den Radeon RX Vega Grafikkarten antreten, welche sich eher in Richtung geringerem Stromverbrauch als denn maximal möglichen Takt orientieren. Da ist also noch einiges übrig, was die Hardwaretester noch eruieren können – sofern man denn von AMD Testsamples bekommt. Diesbezüglich darf in Richtung AMD durchaus die Frage gestellt werden, wieso den Hardwaretestern nicht mehr Zeit für entsprechende Tiefentests gegeben wird bzw. wieso die Pressesamples nach dem Launch mehr oder weniger wieder bei AMD verschwinden, anstatt nachfolgend bei ausgesuchten Webseiten für entsprechende Nachtests einzelner Klärpunkte eingesetzt zu werden. Dies mag im englischsprachigen Internet eine vielleicht eher unübliche Arbeit sein, aber im deutschsprachigen Internet gibt es einige Publikationen, welche solcherart Tiefentests sehr gern angehen – wenn denn dafür Zeit und Karten vorhanden sind.

Nachtrag vom 14. September 2017

Von der ComputerBase kommt dankenswerterweise ein Artikel, welcher all die kürzlich schon angegangenen Fragen zur Effektivität der Stromspar-Modi und von Undervolting bei den Radeon RX Vega Grafikkarten erneut (und diesesmal in kompletter Form) angeht. Beachtenswert ist beispielsweise die Erklärung, wieso das Undervolting bei Radeon RX Vega nur zusammen mit einer Erhöhung des Power-Limits Sinn ergibt – hier umgeht man eine Eigenheit speziell des Vega-10-Chips auf den von AMD dargebotenen Taktraten und kann man Ende sogar mehr Performance bei ähnlicher Leistungsaufnahme erreichen. Allerdings erreichte die ComputerBase an dieser Stelle bei weitem nicht die (zugegebermaßen herausragenden) Undervolting-Ergebnisse von Hardwareluxx: Weder kommt man auf den besonders starken Performancesprung der Radeon RX Vega 56 unter Undervolting (sicherlich auch resultierend aus der gleichzeitigen Speicherübertaktung), noch erreicht man die von Hardwareluxx vermessenen besonders niedrigen Stromverbrauchswerte unter Undervolting.

BIOS #1 @ "Power Save" BIOS #2 @ "Balanced" BIOS #2 @ "Power Save" Undervolting (+OC)
Vega 64 -4% Performance für -25% Gfx-Verbrauch -1% Performance für -8% Gfx-Verbrauch -7% Performance für -30% Gfx-Verbrauch +11% Performance für +3% Gfx-Verbrauch
Effizienz +29% +9% +34% +7%
Vega 56 -2% Performance für -10% Gfx-Verbrauch -3% Performance für -9% Gfx-Verbrauch -5% Performance für -19% Gfx-Verbrauch +6% Performance für +4% Gfx-Verbrauch
Effizienz +8% +7% +16% +1%
Gemäß der Messungen der ComputerBase. Alle Ergebnisse bezogen auf den Vergleich zu einer Radeon RX Vega 56/64 auf jeweils 100%.

Doch so wie die Werte von Hardwareluxx an dieser Stelle leicht unglaubwürdig ausfallen (da einfach sehr hoch bzw. sinnbildlich "zu gut um wahr zu sein"), kann man genauso gewisse Zweifel an den ComputerBase-Werten anbringen: Dort erreicht das Undervolting nur arg unterdurchschnittliche Resultate, wenn die Performance/Watt-Effizienz bei der Radeon RX Vega 64 gerade einmal um +7% und bei der Radeon RX Vega 56 gerade einmal um +1% steigen soll. Auch wenn die diesbezüglichen Hardwareluxx-Werte ganz sicher noch der Bestätigung durch andere Tests warten, ist dieses Ergebnis der ComputerBase eher den augenscheinlich unrealistisch: Unter Undervolting sollte am Ende nicht gerade eine faktisch identische Performance/Watt-Effizienz wie im bekannt arg ineffizienten default-Modus herauskommen – sondern logischerweise eine deutlich bessere Effizienz. Gut möglich, das an dieser Stelle der AMD-Treiber noch nicht ausgereift genug ist und damit nicht überall jene Settings benutzt, welche die Hardwaretester eingestellt haben (oder andere Gründe für diese Ergebnisse vorliegen).

Während also über das Thema "Undervolting" weiter gestritten werden kann, sind sich die Tester ziemlich einig beim Thema der regulären Stromspar-Modi von Radeon RX Vega 56 & 64, hierzu gleichen die Ergebnisse der ComputerBase den früheren Ergebnissen bis auf negierbaren Abweichungen von zumeist nur einem Prozentpunkt. Mittels diesen Stromspar-Modi ist auf vergleichsweise einfachem Wege möglich, der Radeon RX Vega 64 ein regelrecht erheblich höheres Performance/Watt-Effizienz zu entlocken (-4% Performance für -25% Gfx-Verbrauch im BIOS #1 @ "Power Save" lt. der ComputerBase). Bei der Radeon RX Vega 56 ist dieser Effekt kleiner (-2% Performance für -10% Gfx-Verbrauch im BIOS #1 @ "Power Save" lt. der ComputerBase), man kann jenen aber dennoch mitnehmen, ohne beachtbar an Performance zu verlieren – vor allem bleibt diese Grafikkarte mit diesem kleinen Performanceabschlag weiterhin (minimal) vor ihrem nVidia-Counterpart in Form der GeForce GTX 1070. Trotz dieser wirklich interessanten Ausführungen der ComputerBase kann das Thema aber immer noch nicht als abgeschlossen betrachtet werden, da wie gesagt beim Undervolting weiterhin noch einiger Klärungsbedarf besteht.


AMD hatte dieses Thema kürzlich höchstselbst angestoßen: Die wenigsten Hardware-Tests hatten sich bisher mit dem Thema der verschiedenen Stromspar-Modi von Radeon RX Vega 56 & 64 beschäftigt - wobei dies sicherlich auch durch die Kürze der Testdauer bedingt war, was wiederum auf die Kappe von AMD selber geht. Wir hatten hierzu seinerzeit schon erste Tests dieser Stromspar-Modi herausgesucht, wollen dieses Thema hiermit jedoch noch einmal vertiefen. Denn gerade zur Radeon RX Vega 64 fehlte noch der sehr aussagekräftige Artikel seitens TechPowerUp, wo man den kompletten Test mit den 6 möglichen Stromverbrauch-Modi (inklusive auch der Turbo-Modi) über das vollständige Feld an 20 Benchmark-Titeln angetreten hat - hiermit also ein wesentlich belastbareres Ergebnis herauskommt als bei anderen Artikeln, wo meist nur beispielhaft mit 1-2 Benchmark-Titeln operiert wurde. Die hierbei herauskommenden Benchmark-Ergebnisse sind auch weitaus sinniger: -2% weniger Performance bei 200W Power-Limit, -4% bei 165W und -8% bei 150W, wobei der gemessene Stromverbrauch der Grafikkarte auch grob dem jeweiligen Power-Limit (nur des Grafikchips) entspricht.




Vega 64
BIOS #1 @ "Power Save"
BIOS #2 @ "Balanced"
BIOS #2 @ "Power Save"




Power-Limit (default = 220W)
165W (-25,0%)
200W (-9,1%)
150W (-31,8%)


GameStar
-2,1% Performance für -18,4% System-Verbrauch
-0,6% Performance für -2,0% System-Verbrauch
-3,8% Performance für -21,4% System-Verbrauch


Hardwareluxx
-6% Performance für -13,8% System-Verbrauch
-
-


TechPowerUp
-4% Performance für -26,7% Gfx-Verbrauch
-2% Performance für -10,3% Gfx-Verbrauch
-8% Performance für -31,5% Gfx-Verbrauch


The Tech Report
-3,3% Performance für -21,1% System-Verbrauch
-
-


Alle Ergebnisse im Vergleich zu einer Radeon RX Vega 64 (luftgekühlt) auf 100%. Die Stromverbrauchs-Angaben gelten nur für das Gesamtsystem (Ausnahme: TechPowerUp).