In dieser dreiteiligen Beitragsreihe beschäftige ich mit Kühlung und Performance meiner Asus ROG Strix Vega 64 OC 8GB und lote aus, was sich leistungstechnisch noch verbessern lässt. Da die AMD Vega-Serie viel Abwärme erzeugt, ist auch die Kühlung ein wichtiges Thema. Im ersten Teil habe ich mit damit befasst, ob ein Tausch des Wärmeleitmaterials zu einem effizienteren Wärmeabtransport führt. Hier seht ihr, wie ihr mit einer Lüftermodifikation die Karte leiser machen könnt…

tl;dr In diesem Beitrag zeige ich euch, wie ich meine ASUS Strix Vega 64 Schritt-für-Schritt mit AMD Wattman untertaktet und so die Leistung verbessert, Stromverbrauch und Hitzeentwicklung gleichzeitig reduziert habe.

Ein gängiges Verfahren zur Verbesserung der Hardwareleistung oder Effizienz ist das sogenannte Undervolting, welches auch bei anderen Grafikkarten oder Prozessoren Anwendung findet. Die Idee dahinter scheint zunächst recht simpel: Durch eine gezielte Reduzierung der Versorgungsspannung (mV) wird die Leistungsaufnahme ( w) und damit die maximale Rechenleistung (Taktrate) der Grafikkarte beschränkt bzw. gesenkt, gleichzeitig – am anderen Ende der Gleichung sozusagen – hat dies einen reduzierten Stromverbrauch und eine geringere Abwärme zur Folge. Nun hat die AMD Vega 64 die Eigenart, dass u.A. aufgrund des hohen Strombedarfs sehr viel Abwärme unter Last entsteht und die Grafikkarte schnell an ein Temperaturlimit kommt, an dem sie sich selber in der Leistung bremst, um sich nicht zu überhitzen (sog. thermal throttling). Wenn ihr mehr über die Vega-Grafikkarten erfahren wollt, empfehle ich euch diesen Artikel von PCGH.

In der Praxis erweist sich das Untertakten dann allerdings als etwas komplizierter wie gedacht, was zum einem daran liegt, dass es verschiedene Ansätze und Meinungen zum Vorgehen selbst gibt, sowie zum anderen dass jede Grafikkarte materialbedingt unterschiedlich auf das Untertakten reagiert („silicon lottery“). Wer sich für das Thema interessiert, kann sich in verschiedenen Foren stundenlang über dutzende Seiten in das Thema einlesen. [1] [2] [3]

Nach meinen Recherchen und dem Test bei meinem ASUS-Modell scheint es bei den konventionellen luftgekühlten Varianten der Vega-Generation (egal ob AMD Referenzdesign oder Subvendor) nahezu unmöglich, durch ein konventionelles Übertakten (Erhöhung der Taktrate und oder der Versorgungsspannung) noch großartig mehr Leistung herauszuholen, da vor dem Erreichen des Zieltaktes bereits thermal throttling stattfindet und die Karte sich selbst wieder ausbremst.

Bevor ich nun ins Detail gehe, möchte ich euch zunächst meine ersten Ergebnisse aus der 3D Mark TimeSpy DirectX 12 Benchmark zeigen: Mit reduzierter Spannung konnte ich 6% höhere Benchmarkergebnisse erzielen, bei gleichzeitig 18% geringerem Stromverbrauch, reduzierten Temperaturen und somit geringeren Lüftergeräuschen. Das zeigt, welches Optimierungspotential selbst noch in der Custom-Variante der Karte steckt.

Los geht’s: AMD Wattman, ASUS GPU Tweak II oder OverdriveNTool

Für den Vorgang solltet ihr die aktuellen Adrenalin 2019 Treiber mit der Radeon Settings App installiert haben (das Catalyst Control Center nicht installieren!), welche ihr von der offizellen AMD Webseite herunterladen könnt. Wollt ihr den Treiber sauber installieren oder es gibt Probleme bei der Einrichtung, schaut euch meinen Beitrag von 2018 an. Außerdem benötigt ihr ein Programm zur Protokollierung der Hardwareparameter wie hwinfo (kostenlos) sowie mindestens ein Benchmark-Programm, um die Grafikkarte richtig ins Schwitzen zu bringen. Ich habe im Beitrag 3DMark, Unigine Superposition sowie Geeks3D Furmark (größerer Download, allesamt kostenlos) benutzt.

Bevor wir anfangen, solltet ihr euch bewusst sein, dass ihr durch das Über-/Untertakten womöglich eure Herstellergarantie verliert, die Karte bei fehlerhafter Anwendung sogar beschädigt werden könnte. Ihr folgt dieser Anleitung auf eigenem Risiko!

Mit den offiziellen AMD-Treibern unter Windows 10 gibt es derzeit einen Bug, der dafür sorgt, dass nach einem Neustart das Wattman Energieprofil nicht automatisch übernommen wird. Das liegt an der Windows 10 Schnellstartfunktion. Dieses Feature kann in der Einstellungen-App unter System und Sicherheit / Energieoptionen / Auswählen, was beim Drücken des Netzschalters geschehen soll deaktiviert werden. Insofern euer Rechner über eine SSD verfügt, sollte dies beim Starten höchstens einige Sekunden Unterschied machen.

• 

• 

• 

Ich möchte euch drei verschiedene Programme vorstellen, welche sich zum Undervolting eignen. Zum einen AMD Wattman (enthalten in den Adrenalin-Treibern), das offizielle OC-Tool von AMD, welches ich im Folgenden auch verwenden werde, da es recht einfach zu bedienen ist und man am meisten Unterstützung im Internet dazu findet. Manchmal kommt es allerdings zu Programmabstürzen. Außerdem gibt es von ASUS selbst das Tool GPU Tweak II, welches im Prinzip in einer sehr kompakten Form die gleichen Optionen bietet wie Wattman, ich finde es allerdings etwas unübersichtlich. Und dann gibt es noch das OverdriveNTool, welches sich sehr minimalistisch aber dafür flott und übersichtlich präsentiert. Der Vorteil dieses Programms ist, dass sich die stabilen Einstellungen zum Schluss in die Registry schreiben lassen und somit permanent bestehen bleiben. Welches der Programme ihr für das Austesten der Parameter letzten endlich benutzt, ist egal.

Einstellungen, Stresstest, Benchmark – wiederholen

Schauen wir uns dafür Wattman einmal etwas genauer an. Über die installierte Radeon Settings App klicken wir auf den Reiter „Spiele“, dann „Globale Einstellungen“. Dort aktivieren wir das HBCC-Speichersegment für etwas mehr Leistung ohne Risiko [4] und wechseln dann auf den Reiter „WattMan Global“ und bestätigen.

Im oberen Bereich seht ihr die verschiedenen Tuning-Profilvorlagen, wobei „ausgewogen“ die Vorgabe ist. Ihr solltet nun zunächst mit hwinfo64 im Hintergrund die heruntergeladenen Benchmarks durchlaufen lassen (Hinweis: 3DMark startet unter Umständen nicht richtig, wenn Radeon Settings noch geöffnet ist) und euch die Ergebnisse, sowie die maximale Taktrate der GPU und des VRAM, Core Power Draw und die Temperaturen für den späteren Vergleich notieren. Nun wechseln wir im Profil auf „benutzerdefiniert“ und „manuell“. Die Regler werden freigeschaltet. Es gibt eine Anzeige für den GPU Takt sowie für den VRAM Takt. Die Vega arbeitet mit sogenannten „Power-States“, auch „P-States“ oder einfach nur „ZUSTAND x“ genannt. Das sind die verschiedenen Leistungs- bzw. Booststufen welche die Karte je nach Anforderung durchschaltet bzw. zu erreichen versucht.

VRAM

Bevor wir uns aber mit den eigentlichen GPU-Spannungen befassen, modulieren wir zunächst die Spannung und den Takt des Videospeichers (VRAM), da dessen Versorgungsspannung eine Art Unterlimit für die Spannung von P-State 6 und 7 der GPU bildet („voltage floor“), wie ich nach längerer Recherche herausgefunden habe. [5]

Die ASUS Strix Vega 64 taktet den VRAM mit 945 MHz. Ich konnte den Speichertakt auf bis zu 1050 MHz (+95 MHz) anheben und anschließend die Versorgungsspannung von 1100 MHz auf bis zu 980 mV senken (-120 mV), ohne dass es Probleme gab. Ich empfehle euch, in maximal 50er Schritten zu arbeiten. Das heißt, Änderung übernehmen, ggf. in einer Profilvorlage speichern, damit diese bei einem Absturz nicht verloren gehen. Nun mit Furmark einen kurzen Stresstest (ca. 2min) in Desktopauflösung, Fenstermodus mit 8xAA starten.

Packt die Grafikkarte die Einstellung nicht, stürzt der Treiber ab – ggf. wird der Bildschirm kurz schwarz – anschließend werden von Wattman wieder die Standardoptionen geladen. Bei mir hat sich die Radeon Settings App dabei öfters aufgehängt, ich musste Sie im Task-Manager neu starten. Wer nicht jedes Mal alle Parameter neu eingeben will, sollte das Profil zwischendurch speichern.

Kommt es zum ersten Absturz (können im Falle des VRAM auch Bildfehler oder Artefakte im Spiel / Benchmark sein), solltet ihr euch in kleineren 10 mV Schritten vorarbeiten, bis ihr den letzten stabilen Takt gefunden habt und dann wieder -10 mV zur Sicherheit zurückgehen. Die Prämisse beim Undervolting ist ja nicht, die Taktfrequenz stark zu erhöhen, sondern zu prüfen, wie viel mit der reduzierten Versorgungsspannung noch möglich ist. Alleine durch die Feinabstimmung des VRAMs konnte ich im Setting mit Furmark die FPS um 5 Punkte steigern. Bleibt die Vega stabil, solltet ihr nun die 3DMark TimeSpy DirectX 12 sowie die Unigine Superposition Benchmark (1080p Ultimate) durchlaufen lassen, um der Karte alles abzuverlagen und die Spitzenwerte in hwinfo64 zu messen.

GPU

Wenden wir uns nun der GPU zu: Im Reiter „Lüfter und Temperatur“ setzen wir die Leistungsgrenze auf + 50 % (wichtig!) und schalten bei „GPU“ auf manuelle Spannungssteuerung. Da die Versorgungsspannung die erreichte Taktrate maßgeblich beeinflusst, lassen wir die Frequenzsteuerung auf „automatisch“. Werfen wir nun einen Blick auf die verschiedenen P-States. Wichtig bei der Versorgungsspannung ist, dass die Werte von P6 und P7 nicht niedriger als die oben eingestellte VRAM-Spannung sein dürfen bzw. können. Außerdem sollte zwischen den einzelnen P-States immer ein Abstand von ca. 50 mV liegen!

Auch hier solltet ihr mit den gleichen Prinzip wie zuvor beim VRAM vorgehen, zunächst im -50mV Schritten reduzieren und stresstesten, bis es zum ersten Absturz kommt. Anschließend in 10mV Schritten feinabstimmen und eine ausführliche Benchmark-Runde durchlaufen lassen! Ich konnte pro P-State die Versorgungsspannung um ganze -100mV senken. Besonders interessant dabei war zu beobachten, dass die Karte im ausgewogenen Profil in der Benchmark maximal 1492 MHz erreichte (laut Hersteller bis zu 1630 MHz Boosttakt möglich), während ich mit der Undervolting-Konfiguration auf 1628 MHz komme (ohne manuelle Erhöhung der P-State Frequenzen!).

Zusammenfassung und Fazit

Habt ihr ein stabiles Setting für alle Parameter gefunden und die Benchmarks bestanden, solltet ihr noch einige anspruchsvolle Spiele starten (z.B. Witcher 3) und die Werte mit hwinfo64 protokollieren, da dies noch einmal eine andere Situation für die Hardware darstellt, als die reine Benchmark-Belastung.

Ich fasse nun zusammen, was ich durch das manuelle Untertakten meiner ASUS Strix Vega 64 erreichen konnte:

• Die maximale GPU Taktrate unter Last hat sich auf 1628 MHz (+136 MHz) erhöht, bei gleichzeitig reduzierter Versorgungsspannung.
• Der VRAM taktet bei 1050 MHz (+95 MHz), bei reduzierter Versorgungsspannung.
• Der Strombedarf der GPU (nicht der gesamten Karte) ist im Vergleich zu den Voreinstellungen um 36 Watt (18%) gesunken.
• Die Spitzentemperaturen von GPU und VRAM sind auf maximal 80*C (-3) und 101*C (-14) gefallen*****.

Undervolting lohnt sich im Falle der ASUS Strix Vega 64 OC also definitiv. Selbst wenn die Leistung der Karte im voreingestellten Profil für die meisten Fälle mehr als ausreichen ist, werden die Verbesserung allein schon die Lebensdauer der Karte – durch die reduzierten Temperaturen – verbessern, sowie den Stromverbrauch des PCs reduzieren und damit den Geldbeutel schonen. (Was nützt schon die Wahrung der Garantie, wenn die Karte nach 2 1/2 Jahren einen Hitzeschlag erleidet?) Wenn man erst einmal alle Vorbereitungen getroffen und sich etwas mit den benötigten Programmen auseinander gesetzt hat, geht der Prozess auch recht schnell von der Hand, lediglich das „durchbenchen“ der verschiedenen Konfigurationen nimmt etwas Zeit in Anspruch, die allerdings keine Aufmerksamkeit erfordert und mit anderen sinnvollen Tätigkeiten gefüllt werden kann.

Gefühlt laufen die Lüfter der Grafikkarte mit dem UV-Profil beim Spielen anspruchsvollerer Spiele (in meinem Fall Witcher 3) nun deutlich ruhiger und sind weniger wahrnehmbar. Wem das Ganze zu aufwendig oder risikobehaftet ist, kann es auch mit dem milderen „automatischen Undervolting“ versuchen, welches Wattman seit der 2019er Version anbietet. Dazu einfach in den Tuning-Profilen auf „benutzerdefiniert“ umschalten, automatisches Undervolting wählen und auf „Übernehmen“ klicken.

Es bleibt noch zu sagen, dass nicht jede Karte die gleichen Spitzenwerte erreichen wird können, zum Einen wegen der bereits erwähnten Sache mit der „silicon lottery“, zum Anderen aufgrund dem persönlichen Temperatursetting und der begleitenden Hardware im Rechner. Es bleibt also nur übrig, es zu auszuprobieren. Zusätzliches Übertakten ggf. sogar mit Erhöhung der Spannung (OC) habe ich bei meiner Grafikkarte übrigens gar nicht erst probiert, dazu wird die Grafikkarte einfach zu schnell zu heiß – ohne Wasserkühlung (LC) wird da nicht viel rauszuholen sein.

Ich biete euch hier mein Wattman UV-Profil zum Download an, falls ihr die gleiche Karte besitzt und ebenfalls euer Glück versuchen wollt. (Rechtsklick / „Speichern als …“ unter C:\Users\NAME\AppData\Local\AMD\CN) Theoretisch funktioniert der ganze Vorgang übrigens auch bei jeder anderen Vega, solange man sich beim Untertakten an den Ausgangswerten der Grafikkarte orientiert.

Übrigens: ASUS hat im Juni 2019 ein Firmware / BIOS Update für die Strix Vega 64 zur Verfügung gestellt (unter Utilities – weitere Downloads – BIOS UPDATE TOOL) welches das Zusammenspiel mit den Radeon-Treibern verbessern soll, in verschiedenen Foren wurde berichtet, dass die Karte danach ruhiger laufen soll. In meinem Fall konnte dieses Update allerdings nicht einspielen. Ich vermute, dass meine erst dieses Jahr erworbene Karte bereits mit der Software ausgestattet ist.

Die Ergebnisse im Detail

Damit ihr euch ein besseres Bild der Veränderungen machen könnt, habe ich meine Benchmark-Ergebnisse und Messungen hier in einer Tabelle festgehalten. Bitte beachtet außerdem die zusätzlichen *Angaben am Ende.

Benchmark @FHD (Punkte / avg. FPS)	Unigine Superposition	3D Mark Time Spy (Grafikpunkte)	FurMark
Ausgewogen (19.x) – 18.10* – PB** (240W) – SB (260W) Turbo Strom sparen	4332 / 32,4 4377 / 32,6 4353 / 32,6 4369 / 32,7 4345 / 32,5 4195 / 31,4	7140 / 44,2 7091 / 43,9 – – 7050 / 43,6 6842 / 42,3	8121/135 8057/134 – – 7706/128 7501/126
autom. UV*** (Wattman)	4402 / 32,9	7225 / 44,7	8026/134
manuelles UV	4572 / 34,2	7535 / 46,6	7971/133

Spitzenwerte	GPU (MHz)	VRAM (MHz)	GPU / VRAM (*C)	GPU Core Power (W )
Ausgewogen – 18.10* Turbo Strom sparen	1492 1548 1573 1457	945 945 945 945	85 / 104 84 / 102 85 / 108 80 / 86	195 179 184 165
autom. UV (Wattman*)	1540	945	86 / 103	182
manuelles UV****	1628	1050	83 / 101	159

(*) Der letzte von ASUS zur Verfügung gestellte Treiber ist der Radeon 18.10 Adrenalin Edition (2018), ich benutze den aktuellen Radeon 19.5.2 Adrenalin Edition (2019), welcher u.A. mehr Funktionen in Wattman bietet.

(**) Primäres BIOS, Powerlimit ohne HBM2 240W (BIOS-Switch zur Blende hin); sekundäres BIOS 260W. Ich konnte im Rahmen des UV keinen Leistungsunterschied zwischen den beiden Optionen ausmachen.

(***) automatisches Undervolting (Wattman) sowie das Ändern der P-States 0-5 ist in der von ASUS offiziell angebotenen Treiberversion nicht möglich. Ich verwende hierzu die aktuelle Adrenalin 2019 Version direkt von AMD.

(****) niedrigste stabile Spannung bei automatischer Frequenzregelung der P-States. P6: 1050 mv (1150 mv); P7: 1100 mv (1200 mv); HBM: 980 mv (1100 mv)

(*****) Die Temperaturen habe ich bereits mit den ausgetauschten Wärmeleitpads und -paste gemacht, der eigentliche Unterschied zum Hersteller dürfte also noch einmal + 3-6*C betragen.