Gaming-Notebook: Kühler, schneller, leiser? Undervolting und repaste ausprobiert

In diesem Beitrag erfahrt ihr, welche Temperatur- und Leistungsunterschiede bei meinem Notebook ich mit reduzierter Prozessorspannung (undervolting) und nach dem Entstauben mit neu aufgetragener Wärmeleitpaste (repaste) gemessen habe und ob sich das auf die Framerate auswirkt.

Leistungsfähige Notebooks haben oft einen Haken: Unter Volllast werden sie schnell heiß, was einfach der kompakten Bauweise geschuldet ist. Das hat zur Folge, dass die Lüfter aufdrehen und der Prozessor oder die Grafikeinheit sich runtertakten müssen, um nicht zu überhitzen („thermal throttling“). Ein weiterer Faktor ist, dass sich CPU und GPU einen Kühlkörper teilen, weshalb sich die Komponenten gegenseitig erhitzen können. Dies kann messbare Leistungseinbußen haben (z.B. in Form von Einbrüchen bei der Framerate) und ist nicht unbedingt förderlich für die Lebensdauer der Hardware. Manche Modelle bieten die technische Möglichkeit und den Spielraum, die Versorgungsspannung des Prozessors zu reduzieren („undervolting“). Die Idee dahinter ist recht simpel: Weniger Saft gleich weniger Abwärme. Gerade Notebook-Modelle, die schon etwas älter sind und bei aktuellen Titeln an ihre Grenzen kommen, können von diesen Maßnahmen profitieren!

Ich habe vor einiger Zeit ein solches 15″ Notebook gebraucht erworben, welches zwar per se nicht als Gaming-Notebook verkauft wurde, aber die technischen Eigenschaften besitzt. Es stammt von ca. 2019 und hat einen Intel Core i7-8750H (Basistakt 2,2 GHz, Turbo bis 4,1 GHz) sowie eine NVIDIA RTX 2060 (90W) verbaut. Im Energieprofil Höchstleistung drehen die Lüfter schnell auf und in Benchmarks oder anspruchsvolleren Spielen wie Red Dead Redemption 2 oder Battlefield 1 bewegt sich die Spitzentemperatur (CPU) nach einiger Zeit im Bereich von 92-98°C (< 100 °C sind aber innerhalb der Spezifikation!). Ich bin kein Vielspieler und habe in diesen Titeln auch keine Probleme mit der Framerate, aber alleine die Möglichkeit, meine Gerät noch weiter zu optimieren, hat mich neugierig gemacht 🙂

Undervolting

Um euch das eingangs beschriebene Phänomen an meinen Notebook zu zeigen, habe ich hier einen Screenshot aus dem Monitoring gemacht:

Unter dem Energieplan „Höchstleistung“ hält Windows die Taktfrequenz des Prozessors dauerhaft auf Turbo-Niveau von bis zu 4,1 GHz (1) bei einer Temperatur von um die 48°C. Sobald ich den Stresstest mit Prime95 starte, steigt die Temperatur schnell auf >90°C, so dass die CPU schon nach wenigen Sekunden den Turbo reduzieren muss (3) und immer wieder auf den Basistakt (4) zurückfällt, um nicht zu überhitzen.

Zum Reduzieren der CPU Spannung nutze ich ThrottleStop. Ich habe beim Schreiben gemerkt, dass dieser Beitrag zu lange wird, wenn ich jeden Schritt einzeln erläutere, deshalb habe ich an dieser Stelle zusammengefasst. Ich habe mich dabei an diesem Beitrag bei techpowerup orientiert. Wenn euch Details interessieren, hinterlasst mir einen Kommentar!

Ich habe zunächst SpeedStep de- und Speed Shift aktiviert. Der Wert von 32 entspricht ungefähr meinem Basistakt von 2,2 GHz und ist für mich ein guter Kompromiss zwischen Stromsparen und „Bereitschaft“. Nun zum Untervolting im Reiter „FIVR“. Voreingestellt sind bei meinem Notebook -50 mV bei CPU Core und CPU Cache, ich habe nun für meinen Test bei 0 angefangen und schrittweise vorsichtig reduziert (-50, -70, -100, -110, …). Nach jeder Änderung habe ich einen 10 minütigen Durchlauf mit Cinebench gemacht, um die Veränderung zu bewerten und zu schauen ob der Rechner abstürzt. Dabei bin ich zunächst, wie empfohlen, mit beiden Reglern gleichzeitig runtergegangen und nach dem ersten Absturz mit dem CPU Cache bei -160mV bin ich wieder ein Stück zurück und nur mit der Core Spannung weiter runter gegangen.

Nachdem ich die letzte stabile Einstellung gefunden hatte, habe ich die ThrottleStop Benchmark (960M, Fixed) laufen lassen, wobei das System zwar nicht abgestürzt ist – aber Fehler gefunden wurden. Nachdem ich die Cache Spannung wieder ein Stück erhöht hatte, war es dann OK. Danach habe ich Prime95 im Torture Test für ca. eine halbe Stunde laufen lassen und das ganze dann nochmal kombiniert im Stresstest, mit einer GPU Benchmark wie Unigine Superposition oder Furmark und auch nochmal testweise im Akkubetrieb. Soweit alle stabil (wie weit man gehen kann ist ja immer etwas individuell vom Chip abhängig und ein Stück weit Glückssache). Ich habe währenddessen Daten mit hwinfo64 aufgezeichnet und die Daten in Excel visuell etwas aufbereitet:

Einfache Zahlen = CPU Core und CPU Cache Spannung sind gleich gewählt, danach angegeben als CPU Core / CPU Cache, *erster BSOD, **ab hier kein Thermal Throttling mehr, ***Errors in der TS Bench, X = gewählte stabile Einstellung

Wie ihr an den Diagrammen erkennen könnt, habe ich beim ersten Durchlauf in Cinebench R23 eine durchschnittliche Taktrate von 3150 MHz bei einer Temperatur von bis zu 96°C und einem Stromverbrauch von bis zu 87W. Schon nach den ersten UV-Schritten sind deutliche Verbesserungen zu erkennen. Bei den gewählten Werten (CPU Core -220 mV, CPU Cache) komme ich auf eine Taktfrequenz von 3688 MHz bei 88°C bei nur noch 71W. Das entspricht einem Leistungszuwachs von +538 MHz (17%) im Schnitt und die CPU ist dabei auch noch 8°C kühler! Ich habe mich bewusst nicht für die höchste gezeigte Option entschieden, da ich zum einen etwas „Sicherheitsabstand“ zur letzten Crash-Einstellung haben wollte und zum anderen die Kurve gegen Ende abflacht und es aus meiner Sicht keinen nennenswerten Vorteil gebracht hätte.

Außerdem möchte ich mit euch noch die Benchmark-Ergebnisse teilen. CPU-Z hat bei mir keinen nennenswerten Unterschied gezeigt, deshalb hier nur die Ergebnisse von Cinebench (Multicore), 3DMark und der Benchmark von Read Dead Redemption 2.

Bei 3DMark TimeSpy fällt der Unterschied eher gering aus, was wohl daran liegt, dass die CPU-Benchmark nur einen Teil des Gesamtbewertung ausmacht. Deutlicher dagegen ist der Unterschied in der Renderbenchmark Cinebench R23, dort konnte ich durch das Undervolting +1081 Punkte in der Bewertung gewinnen, was einem Leistungszuwachs von ungefähr 15% entspricht. Bei RDR2 in der integrierten Benchmark ist immerhin ein FPS-Zuwachs von 4-10 Frames je nach Szene zu erkennen. Interessant wird es hier eher bei den Temperaturen: Während die CPU bei der ersten Messung Temperaturen bis zu 96°C erreicht hat und die Leistung drosseln musste, bleibt die Temperatur nach dem Undervolting bei unter 89°C. Deutlich kühler, das habe ich auch an der Lüfterdrehzahl gemerkt!

Zum Schluss noch einmal der Graph der Prozessorauslastung unter Volllast mit Prime95. Wie ihr seht, kann die CPU nun einen deutlich höheren Boost-Takt halten (4), ohne dass „thermal throttling“ eintritt.

Im Leerkauf schwankt die Taktfrequenz dank SpeedStep nun zwischen 1,1 – 2,1 GHz. Nach dem Start der Benchmark erreicht die CPU zunächst einen Turbo von 4 GHz (3), die Temperatur steigt dabei auf bis zu 92°C. Der Turbo fällt nach einiger Zeit (nur noch) auf ca. 3,2 GHz zurück.

Lüfter reinigen und Austausch der Wärmeleitpaste

Bei hohen Temperaturen soll es helfen, den Lüfter zu entstauben und die Wärmeleitpaste (WLP) zu erneuern (repasting), da diese bei der Fertigung ungleichmäßig aufgetragen, qualitativ minderwertig oder einfach zu alt sein könnte. Mit der Zeit sammelt sich auch Staub im Lüfter und an den Kühllamellen an, was die Luftzirkulation beeinträchtigt. Ich habe mein TUXEDO Notebook (ca. 3 Jahre alt) demontiert, gereinigt und die WLP neu aufgetragen, um zu schauen, ob es einen Unterschied macht.

Das Vorgehen ist bei den meisten Notebooks sehr ähnlich, trotzdem gibt es gerade bei dem Öffnen des Gehäuses je nach Modell einige Besonderheiten zu beachten. Meist finde ich auf YouTube ein Video, wo das entsprechende Gerät schon einmal geöffnet wurde. Ein Set mit passendem Werkzeug ist auch sehr hilfreich, besonders die Plastikclips zum schonenden Öffnen der Gehäuseabdeckung.

Ich habe das Notebook von der Rückseite aus geöffnet. Zu Erkennen ist im zweiten Bild, dass die Kupfer-Heatpipes von CPU und GPU miteinander verbunden sind, also ein „Wärmeaustausch“ stattfindet. Besonders im Lüfter der GPU hing viel staub (Bild 3). Nach dem Entfernen des Kühlsystems kamen die CPU und die GPU zum Vorschein. Die WLP bei der GPU war mittig angetrocknet, bei der CPU hat in der rechten unten Ecke etwas WLP gefehlt, was aber auch beim Entfernen des Kühlsystems hängen geblieben sein könnte (Bild 4). Auch in den Lamellen des Radiators hing viel Staub, mehr als bei den Lüftern. Nach dem Entstauben der Hauptplatine und dem Entfernen der alten WLP habe ich eine frische Schicht mit Arctic MX-4 Wärmeleitpaste aufgetragen und die Lüfter geöffnet, um sie vorsichtig mit einem Pinsel zu reinigen.

Nach dem Zusammenbauen habe ich noch einmal stichprobenartig die Benchmarks durchlaufen lassen, um sie mit den bisherigen Messwerten zu vergleichen. Und oho!

In allen Messungen sind die Temperaturen deutlich niedriger ausgefallen als zuvor und bleiben unter dem kritischen Bereich von >90°C. Besonders beeindruckt hat mich der Temperaturunterschied ohne Undervolting (Bild 1). Im Leerlauf sowie in der 3DMark TimeSpy Benchmark sind die Maximaltemperaturen 10°C niedriger als zuvor! Auch bei der GPU Benchmark Superposition ist ein deutlicher Unterschied bei den Temperaturen zu erkennen, obwohl der Hitzestau bisher eigentlich eher die CPU betroffen hat. Das wirkt sich auch auf die Leistung aus. In Cinebench R23 (Multicore, 10 Minuten) ist zum ersten Mal, selbst ohne undervolting, kein thermal throttling mehr aufgetreten. Mit aktiviertem uv-Profil (siehe Teil 1 des Beitrags) konnte dort ich die durchschnittl. Taktfrequenz noch einmal um ca 100 MHz steigern (Bild 3), was sich auch positiv auf die Bewertung ausgewirkt hat (Stock +100 Punkte, mit uv + 200 Punkte).

Fazit

Auf die Frage, ob sich die ganze Mühe nun gelohnt hat (das Benchmarken und Dokumentieren hat schon einige Zeit in Anspruch genommen), würde ich definitiv mit JA antworten. Was den beachtlichen Unterschied nach der Reinigung ausgemacht hat, kann ich nicht eindeutig identifizieren, ich vermute es war schlicht eine Kombination der Eingangs erwähnten Probleme mit dem Staub und der Wärmeleitpaste. Ich habe für diesen Beitrag mit dem undervolting angefangen, weil es schlicht und einfach bequemer zu machen war, in der Praxis würde ich das Reinigen und Tauschen der WLP im Sinne eines ursächlichen Lösungsansatzes vermutlich vorziehen. Aber selbst, wenn dies nicht den entscheidenden Unterschied machen sollte, lässt sich – je nach Hardware – durch das undervolting noch etwas mehr Leistung rausholen. Ich denke davon profitieren gerade die Notebooks, die jetzt langsam in den Jahre – und bei aktuellen Titeln so langsam an ihre Grenzen kommen. Und die reduzierten Temperaturen werden der Hardware langfristig zugute kommen und das Gerät leiser machen.

ASUS Strix Vega 64 gekühlt – 120mm Lüftermodifikation

Wie ich mit zwei PWM-Lüftern meine Vega leise gemacht habe.

Die ASUS Strix Vega OC 64 8GB ist ein angepasstes Modell von AMD’s Flaggschiff aus dem Jahre 2017. Während die Karte mit ihrer Leistung und – inzwischen – ihrem Preis durchaus überzeugt, schafft es leider auch ASUS nicht, dem Problem mit den hohen Temperaturen gerecht zu werden, wie ich zuvor berichtete…

Mehr Leistung, weniger Stromhunger: Undervolting mit Wattman

Temperaturfix? Tausch von Wärmeleitpads und -Paste

Gerade Nutzer, welche gerne ihre Grafikkarte durch Übertakten weiter optimieren wollen, greifen meiner Meinung nach u.A. aufgrund der höheren TBP-Grenzen (total board power) und verbesserten Kühlungsdesigns zu den sogenannten Subvendor- oder Custom-Grafikkarten, wie sie von ASUS, Sapphire, XFX, MSi usw. angeboten werden. Leider war es bei meinem Modell nicht möglich, die Leistung oder Taktrate mit der werksseitig verbauten Kühllösung noch erheblich zu steigern.

…wie ein Staubsauger

In der ASUS-Version ist die Grafikkarte mit einem großzügigen Radiator ausgestattet, welcher 2 Slots belegt und sich nicht zu verstecken braucht. Gespickt ist dieser mit drei 90mm Wingblade PWM-Lüftern. Laut dem Hersteller sollen diese für bis zu 20% mehr Kühlleistung und 3x leisere Gaming-Performance im vergleich zum Referenzmodell sorgen [1], was ich in meinem Praxistest aber nicht wirklich nachvollziehen kann.

So erreichen die Lüfter im voreingestellten Leistungsprofil eine Drehzahl von 2890 rpm und eine Lautstärke von 69 dB unter Last (gemessen mit dem Smartphone ca. 10 cm vor dem geöffneten Gehäuse), was schon deutlich zu hören und ohne Kopfhörer störend ist.

Klingt cool, aber nur am Flugzeug. *Bildquelle: Threecharlie / Wikimedia*

Dreht man die Lüfter mit Wattman manuell auf 100%, erreichen Sie Geschwindigkeiten von bis zu 3725 rpm, was mit ca. 72 dB – selbst im Nachbarzimmer noch – deutlich zu hören und damit mit den Schallemissionen eines laufenden Staubsaugers vergleichbar ist. [2] Leider erreicht die Karte auch in diesem „Turboprop-Modus“ keine Temperaturen unter 70*C bei Volllast.

verschiedene Möglichkeiten

Im Internet finden sich verschiedene Ansätze, um die Temperaturen der Vega besser unter Kontrolle zu bringen. Die Entscheidung ist da wohl am ehesten vom eigenen Bastelwillen und der Bereitschaft, Geld auszugeben, abhängig. So gibt es zum Beispiel den Vorschlag, den kompletten Herstellerkühler durch einen speziellen Radiator, den Morpheus II von Raijintek zu ersetzen, gleichzeitig werden dann die Lüfter auch durch zwei Standard-PWM-Lüfter ersetzt. Solche „rundum-sorglos-Kühler“ sind eine tolle Sache, bei meiner früheren Radeon 290 Dual-X hatte ich bereits einen Arctic Accelerando IV extreme verbaut, mit welchem ich sehr zufrieden war (passt leider nicht auf die Vega). Wenn man allerdings nach der Demontage des originalen ASUS-Kühlers beide in Größe und Umfang vergleicht (siehe Bilder unten), merkt man, dass dieser bereits annähernd den gleichen Umfang hat. Ich kann mir deshalb nicht vorstellen, dass die 65€ (aktueller Preis bei Amazon) für den Morpheus wirklich sinnvoll investiertes Geld sind, zumal man noch separat Lüfter hinzukaufen muss.

In einigen Foren-Beiträgen fand ich den Hinweis, dass man an den Original-Kabelbaum mittels eines „Mini 4-Pin“ PWM auf VGA Adapters (5€ auf Amazon) die Lüfter direkt anschließen und eine Beschädigung der Kabel so vermeiden könne, dieser hat bei mir aber nicht gepasst, so dass ich die Idee verworfen habe.

Der sicherlich effizienteste Weg, eine solche Grafikkarte zu kühlen, besteht wohl darin, sie einfach „unter Wasser zu setzen“. Dafür gibt es spezielle Nachrüst-Wasserkühlungen z.B. von Alphacool, welche die Grafikkarte dann selbst unter extremsten Bedingungen nicht über 60*C steigen lassen und dabei kaum zu hören sind. Die Preise richten sich dann aber eher an Enthusiasten, der schicke Alphacool Eiswolf ist z.B. für aktuell 215€ zu erwerben.

Umbau mit zwei 120mm PWM-Lüfter

Ihr benötigt einen Lötkolben, Lötzinn, Isolier-Klebeband und Kabelbinder!

Nach einigem hin- und her habe ich mich dazu entschieden, die drei Werkslüfter durch größere Varianten zu ersetzen, sie sind mir einfach zu laut. Dazu gibt es z.B. im Rahmen der „Morpheus-Modifikation“ schon einige vielversprechende Berichte. Das scheint auch eine vergleichsweise günstige Lösung zu sein. PWM-Lüfter gibt es ab 10€ im Internet, ich habe mich für besonders leise Noctua NF-P12 (20€/Stk.) entschieden.

Die ASUS Strix Vega hat außerdem den Vorteil, dass sie einen zusätzlichen PWM-Anschluss hat. Dort können Gehäuselüfter angeschlossen werden, deren Drehzahl dann abhängig von der Vega-Temperatur gesteuert wird. Es ist theoretisch so auch möglich, die 120mm-Lüfter ohne größere Kabelarbeit direkt anzuschließen. Die Lüftersteuerung erfolgt allerdings über eine separate ASUS-Software und ist nicht Firmware-gesteuert, weshalb diese Option für mich nicht infrage kommt. Ich habe mich dazu entschieden, den Originalkabelbaum selbst zu modifizieren.

Los geht’s: Demontage und Kabel identifizieren

Nicht vergessen den PC vom Netz zu trennen und sich selbst zu erden (z.B. an Heizkörper fassen), damit die Elektronik durch statische Ladung keinen Schaden nimmt.

Zunächst muss die Plastikabdeckung mitsamt der RGB-Beleuchtung entfernt werden, um Zugriff auf den Radiator zu erhalten. Insgesamt sind 25 kleine Schrauben (mit einem handelsüblichen feinen Technik-Kreuzschraubenzieher) an der Seite sowie frontal neben den Lüftern zu lösen, dann lassen sich die RGB-Abdeckung sowie die drei Lüfterhalter problemlos abnehmen. Der Radior muss nicht wie im Bild oben von der Platine entfernt werden! Die Oberseite des Kühlers ist relativ geräumig, probeweise darauf gelegt haben die beiden 120mm Lüfter genau darauf Platz gefunden. Prima, jetzt machen wir uns an den Kabelbaum. Schauen wir uns zunächst die Pin-Belegung von PWM-Anschlüssen an wie sie z.B. auch an der CPU- oder als Gehäuselüfter zu finden sind:

Standard Pin-Belegung von PWM-Lüftern (rechts). Blau: Schubsteuerung; Grün: Rotationsgeschwindigkeit; Gelb: Stromzufuhr; Schwarz: Erdung. Die Farben können je nach Hersteller variieren. Quelle: noctua.at

Der Stecker der ASUS Originallüfter hat 6 PINs, verteilt auf drei Lüfter. Da PWM-Lüfter sonst 4 PINs haben, geht das so also erst einmal nicht auf, zumal ein paar Farben doppelt vorkommen. Vor der Verkabelung der Lüfter selbst saß ich eine ganze Weile und habe recherchiert, schließlich möchte man bei einer Grafikkarte dieser Preisklasse nicht eben mal was durch Leichtsinn kaputt machen. Letzten endlich habe ich mir die Farben der Standard-Pin-Belegung von PWM-Lüfter angeschaut und diese dann mit denen der Grafikkarte verglichen. Dadurch konnte ich die einzelnen Kabel identifizieren und bin zu folgendem Ergebnis gekommen:

Die ungerade Zahl der Kabel im Verhältnis zu den Lüftern kommt also deshalb zustande, weil zwei von drei Lüfter gemeinsam angesteuert werden, entsprechend gibt es ein RPM-Signal weniger.

Nachdem ich die einzelnen Kabel sowohl von den Vega als auch von den neuen Noctua-Lüftern identifiziert habe, ist mein nächster Schritt – auch wenn es vielleicht anfangs etwas weh tut – die Kabel einfach durchzuknipsen und zu entmanteln, damit sie später zusammengelötet werden können. Dabei habe ich die Originalkabel direkt nach der ersten Gabelung abgeknipst und da wir aus drei jetzt zwei Lüfter machen, werden wir im nächsten Schritt das doppelte PWM-Kabel (grün) zusammenführen müssen (s. Bild unten).

Etwas Lötarbeit

Während also der Lötkolben schon vorheizt, lege ich mir die Kabel so zurecht, dass ich sie direkt zusammenlöten kann. Anschließend sollten die Lötstellen noch mit Isolierband geschützt werden. Den Rest könnt ihr der Bilderstrecke entnehmen!

Im Anschluss daran habe ich die Lüfter provisorisch am Kühler befestigt, um eine Probelauf zu machen. Schließlich will ich wissen, ob ich die Kabel auch richtig verbunden habe, bedeutet beide Lüfter drehen sich, die Geschwindigkeitsregulierung funktioniert und die RPM-Sensoren liefern Daten. Die Ergebnisse und Sensordaten folgen weiter unten!

Befestigung der Lüfter

Die zwei Noctua-Lüfter habe ich dann mit Kabelbinder zwischen den Radiatorlamellen befestigt, wo es möglich war. Beide sitzen stabil, wenn auch nicht ganz symmetrisch wegen der Unebenheiten durch die alten Befestigungen am Radiator. Die losen Kabel habe ich noch weiter zusammengebunden und soweit wie möglich befestigt, damit sie nicht mit den Rotoren der Lüfter oder gar heiß werdenden Teilen des Kühlers in Verbindung kommen können. Das Ergebnis kann sich meiner Meinung nach sehen lassen!

Mir ist das persönlich nicht wichtig, aber wer mag, kann die transparenten RGB-Komponenten aus der jetzt ungenutzten Abdeckung nehmen und für einen netten Effekt zu den 120mm Lüftern dazuschnallen!

Übrigens: Der Originallüfter kann über diverse Händler z.B. aus China nachbestellt werden.

Erste Ergebnisse

Balsam für die Ohren…

…wirklich, der Unterschied ist gewaltig. Wenn ich den Rechner anschalte, sind die Lüfter unhörbar. Laut Hersteller emittieren die Noctua NF-P12 maximal 19,8 dB. Mit hwinfo64 lese ich die Sensordaten aus, die geklammerten Werte sind die im Originalzustand gemessenen Daten:

Im Leerlauf drehen sich die Lüfter bei kaum hörbaren 550 rpm, die GPU erreicht darunter 35*C.
Unter Last (Stresstest) drehen die Lüfter voll auf, selbst bei maximal 1246 rpm (maximale Drehzahl laut Hersteller 1300 rpm) sind sie aber nur leicht zu hören, ich messe 55 dB (-17). Die GPU erreicht maximal 79*C. Das Geräusch lässt sich eher mit einem leichten Windrauschen vergleichen, als wie zuvor mit einem Staubsauger.

Sensordaten

Nach einigen Minuten Stresstest konnte ich folgende Temperaturen notieren, im Vergleich zu den ursprünglich gemessenen Temperaturen:

Temp.	GPU	HBM	VR VDDC	VR MVDD	HotSpot
*C	79 (-4)	81 (-10)	88 (-27)	84 (-20)	96 (-3)

Zugegeben, objektiv betrachtet sind das nach wie vor keine schönen Werte, aber für eine luftgekühlte Vega, vor allem im Vergleich zu den zuerst gemessenen Temperaturen (im ersten Beitrag), doch schon eine deutliche Besserung, wobei vor allem die VRAM-Speicherchips von der Modifikation profitieren.

Deutlich wahrzunehmen ist, dass der Temperaturanstieg bei konstanter Lüftergeschwindigkeit wesentlich langsamer erfolgt, als es beim Originalmodell der Fall war und es dadurch nicht mehr zu „Mikroeinbrüchen“ bei der GPU-Taktrate kommt, was zuvor gelegentlich zu beobachten war, bis aufgrund des plötzlichen Temperaturanstiegs die Lüfterdrehzahl angepasst worden war (thermal throttling). Leider habe ich während des hwinfo-Testlaufs davon keine Screenshots für den Beitrag gemacht.

In den Benchmarks

Benchmarks belasten die Grafikkarte im Gegensatz zum reinen Stresstest (maximale Auslastung und Hitzeerzeugung) auf eine vielfältigere Weise. Hier wollte ich auch noch einmal sehen, ob sich abgesehen von der Lautstärke und Wärmeentwicklung durch den neuen „Temperaturspielraum“ noch zusätzliches Leistungspotential ergibt, da bei der Vega-Generation das „thermal throttling“ eine wichtige Rolle spielt. Wie bereits in meinem vorhergegangenen Beitrag zum Vega Undervolting (UV) benutze ich die Benchmarksoftware 3DMark TimeSpy (DirectX12), Unigine SuperPosition sowie Geeks3D FurMark. In der Vergleichsmessung habe ich mein bereits konfiguriertes Undervolting-Profil aus AMD Wattman benutzt, damit ich sehe, was sich „netto“ durch die Modifikation noch verändert hat:

Benchmark/Punkte	TimeSpy	Superposition	FurMark
Stock (mit UV)	7535 / 46,6	4572 / 34,2	7971/133
120mm Mod (mit UV)	7557/46,77	4602/34,43	7951/132

Wie unschwer zu erkennen ist, sind die Veränderungen in den Benchmarks marginal bzw. die zu erwartenden Schwankungen bei einer Messung. Hier bringt die Lüftermodifikation also keinen weiteren Vorteil. Schauen wir uns zum Schluss noch die maximale Taktrate bzw. den Boost-Takt (P7-State) an, welche ich Gegensatz zur Versorgungsspannung nicht fest geregelt habe (s. vorherigen Beitrag):

AMD Wattman-Profil	Vorgabe (Ausgeglichen)	Undervolting	UV + Lüftermod
Maximale Taktrate (MHz)	1492	1628	1627
GPU Core Power (W )	195	159	155

Durch das Undervolting ließ sich bereits die Taktrate deutlich steigern sowie der Strombedarf der GPU senken, durch die Lüftermodifikation hat sich nichts daran geändert. Da diese „OC“ Variante der Vega ja bereits werksseitig etwas übertaktet ist, vermute ich, dass der Spielraum nach oben zusätzlich zum Undervolting nicht mehr so groß ist.

Lüftersteuerung mit AMD Wattman

Nun verändern wir noch die Lüfterkurve manuell z.B. in AMD Wattman (über Radeon Settings). Das ist erforderlich, damit die Grafikkarte auch das Potential der neuen Lüfter entsprechend nutzen kann. Schließlich ist die Firmware der Vega im Bezug auf die RPM-Drehzahl ja für die drei 90mm Wingblade-Serienlüfter konfiguriert. Über die installierte Radeon Settings App klicken wir auf den Reiter „Spiele“, dann „Globale Einstellungen“ und „Wattman Global“. Die Profilvorlage „manuell“ muss aktiv sein. Ihr könnt die detaillierte Lüfterkurve nur in der 2019er AMD Adrenalin-Software (19.x) ändern, nutzt ihr die letzten offiziell von ASUS angebotenen Treiber, gibt es dort diese Option noch nicht.

Ähnlich der Herstellerempfehlung meiner früheren Arctic Accelerando IV Kühlung (da lag eine Beispiel-Lüfterkurve auf Papier bei) habe ich mich an der Tatsache orientiert, dass die neu verbauten Noctua-Lüfter selbst bei maximaler Drehzahl (1300rpm) kaum zu hören sind, deshalb steigere ich die Lüfterdrehzahl so früh wie möglich auf 100%, um einem schnellen Temperaturanstieg entgegenzuwirken:

Den „Zero RPM Modus“ (die Lüfter halten zwischendurch an) habe ich deaktiviert
Ich habe die Temperatur bei Leerlauf (Idle) beobachtet und und den Kurvenanstieg oberhalb angesetzt, so dass die Lüfter im Leerlauf konstant auf niedrigem Niveau (PWM 42%) drehen und die Temperatur halten (35-39*C), um ein plötzliches und häufiges „Aufdrehen“ der Lüfter zu vermeiden.
Ab 40*C steigt die Drehzahl rasch an und erreicht bei 60*C 100% PWM-Leistung.

Die Kühlleistung ist zwar wesentlich besser wie zuvor, aber auch hier merkt man bei einem Anstieg auf bis zu 79*C, dass die Lüftkühlung bei dieser Karte schnell an ihre technisch-thermischen Grenzen kommt.

Fazit. Hat sich’s gelohnt?

Definitiv. Die meiner Meinung nach größte Schwäche am Custom-Modell ASUS ROG Strix Vega 64 OC ist einfach die Kühlung der Karte. Und das obwohl man meinen sollte, das man bei ASUS die bereits vom Referenzmodell bekannte Schwäche erkannt und behoben haben sollte. Zumindest konnte ich bei mir – egal in welcher Belüftungskonstellation, ob offenes oder geschlossenes, ob stehendes oder liegendes Gehäuse – keine gesunden Belastungstemperaturen beobachten.

Die 120mm-Lüftermodifikation, im Netz auch unter „Morpheus-Mod“ oder „Ghetto-Mod“ zu finden, schafft insofern Abhilfe, als dass man durch den größeren Lüfterdurchmesser (120 statt 90mm) bei gleicher bzw. reduzierter Drehzahl einen höheren Luftaustausch und gleichzeitig reduzierten Geräuschpegel erreicht, was in geringeren GPU-Temperaturen resultiert. Auch wenn dadurch keine wesentlichen Leistungsverbesserungen zu erwarten sind, ist der Unterschied deutlich hörbar: Die Karte ist richtig leise geworden!

Als Einzelmaßnahme eher nicht zu empfehlen, aber im Rahmen des Lüfterumbaus sollte man dann aber auch gleich die Wärmeleitpaste und -pads tauschen, wie ich im ersten Teil des Beitrags beschrieben habe. Wer außerdem den Stromverbrauch (und damit die Hitzeentwicklung) noch etwas senken und dadurch die Leistung der Grafikkarte verbessern will, sollte sich unbedingt am Undervolting mit AMD Wattman versuchen, was ihr hier im Blog nachlesen könnt.

Fit für Navi?

AMDs neue GPU-Architektur heißt Navi. Die Radeon 5700 (XT) ist seit kurzem auf dem Markt und auch ASUS hat ein eigenes Custom-Modell angekündigt, welches in Kürze erscheinen soll. Schaut man sich die ersten Herstellerbilder der Grafikkarte an, scheint es so, als ob von ASUS wieder das gleiche Kühlsystem mit den drei Wingblade-Lüfter verbaut wurde. Theoretisch sollte dann diese Lüftermodifikation auch problemlos machbar sein. Vergleicht man die beiden Karten in den ersten Benchmarks so ist der Leistungsunterschied, finde ich, nicht so gewaltig, als dass sich ein Umstieg aktuell lohnen würde. Dann lieber mit den gefallenen Vega-Preisen sparen!

Hinterlasst doch einen Kommentar unter diesem Beitrag, welche Temperaturen eure Vega erreicht und welche Maßnahmen ihr dagegen unternommen habt!

ASUS Strix Vega 64 – Undervolting & OC in der Praxis

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.

Im Stresstest von Furmark sehen wir, ob die Grafikkarte die neuen Spannungseinstellungen akzeptiert und auf die jeweils höchsten P-States wechselt, ohne dass es zu Abstürzen kommt

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!

Während in den letzten von ASUS veröffentlichten Treibern (18.10) nur die P-States 6+7 verstellbar sind, gibt es in den aktuellen Treiber von AMD dort keine Einschränkung, zudem lassen sich mehr Details bei der Lüftersteuerung verändern. Ihr profitiert also von den aktuellen Treibern.

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.

ASUS Strix Vega 64 – WLP VRAM Temperatur Fix?

Teil 2: Undervolting in der Praxis – Höhere Taktrate und geringerer Stromverbrauch!

Teil 3: Flüsterleise – Mit einer 120mm Lüftermodifikation die Kühlung verbessern.

Ich berichtete zuletzt von meinem Hardware-Umbau in meinem Desktop-PC. Bei der Grafiklösung habe ich mich für die Vega 10 Generation, dem Flagschiff aus dem Jahre 2017, genauer gesagt die ASUS ROG RX Vega 64 PC 8Gb entschieden. Bis auf zuletzt meine Nvidia GTX 1060 hatte ich die letzten 10 Jahre eigentlich immer eine Grafikkarte von AMD am Start und das sollte dieses mal auch wieder so werden! Die Vega-Serie hat einige deutliche Vor- und Nachteile, welche für die Kaufentscheidung entscheidend sind. Zum Einen sind es da die – je nach Modell – kochenden Temperaturen und der hohe Stromverbrauch, zum Anderen ist das Preis/Leistungsverhältnis aber Fair und die Grafikkarte bietet auch 2019 für aktuelle Spieletitel in Full-HD noch mehr als ausreichend Leistung. Ausschlaggebend für mich war dann allerdings das Optimierungspotential, welche sie für Hardware-Enthusiasten und Bastler wie in meinem Fall bietet. Wie kann ich die Wärmeableitung verbessern und dadurch die Temperaturen senken, die Leistung weiter steigern und die Karte leiser machen? Darauf möchte ich in dieser Artikelserie eingehen. Einen detailierten Hardware-Test aus dem Jahr 2017 findet ihr z.B. bei pcgameshardware.

Der Blick auf die Serie lohnt sich meiner Meinung nach für Hardware-Nachzügler nun besonders, da die Preise angesichts der nachfolgenden Vega 20 (Radeon VII) sowie die kommende Navi-Generation bereits am Fallen sind. Quelle: geizhals.de

Die Leistung der Karte ist super. Mein großes Problem ist die hohe Temperaturentwicklung unter Last im geschlossenen Gehäuse, was letzten endlich zur Drosselung der Taktrate und zu hohen Lüftergeräuschen führt. Da ich in der aktuellen PC-Konfiguration keine Wasserkühlung mehr für den Prozessor nutze, stand ich nun vor dem neuen Problem, dass die Abwärme der Grafikkarte sich oben sammelt und dadurch zusätzlich die CPU anheizt (der einzige Nachteil der Subvendor-Karten mit Custom-Kühlung: Die Abwärme wird nicht direkt aus dem Gehäuse geblasen sondern sammelt sich dort), selbst meine 3 (!) bequiet! Gehäuselüfter haben es in der Benchmark nicht geschafft, die Abwärme suffizient aus dem Gehäuse auszuleiten. Da ich nun sowieso meinen Schreibtisch umgeräumt habe, habe ich den PC erst einmal horizontal in das Seitenfach des Schreibtisches gelegt und die Oberseite des Gehäuses offen gelassen. Gleichzeitig habe ich den Luftstrom verändert, so dass von beiden Seiten nun die kühle Luft ins Gehäuse kommt (im Bild ist die Lüfterabbildung noch nicht indentisch mit den eingezeichneten Pfeilen) und nach oben hin über die geöffnete Seite entweichen kann. Dadurch verhindere ich, dass die CPU zusätzlich angeheizt wird und die Spitzentemperaturen sind generell gesunken. Ein offenes Gehäuse ist sicher nicht die optimale Lösung, aber für mich im Moment in Ordnung.

Hitzig: Temperaturen unter Vollast

Die Temperaturen sind trotz großem Kühlblock und drei Serienlüftern (ASUS) knackig. Bei mir erreicht die Karte im Leerlauf (Idle) und unter Maximallast (Stress) folgende Temperaturen. Dabei ist zu beachten, dass die Karte über mehrere Temperatursensoren verfügt, unter anderem für den VRAM, außerdem gibt es einen „Hotspot“. Gemessen habe ich mit hwinfo64 bei ca. 23*C Zimmertemperatur (geschlossenes vertikal stehendes Gehäuse). Alle Temperaturen sind bei der Gesamtbetrachtung der Kühlung relevant und beeinflussen die Performance:

Temperatur *C	GPU	HBM	VR VDDC	VR MVDD	Hotspot
Idle	39	38	42	42	39
Stress	83	91	115	104	99

Gebencht habe ich mit Geeks3D FurMark. Die VRAM-Temperaturen mit >100*C sind knackig, definitiv nicht gut für die Langlebigkeit, generell wird die Karte im Werkszutand meiner Meinung nach viel zu heiß, eigentlich ein Konstruktionsfehler. Letzten endlich taktet diese dann auch zurück. Hier muss man allerdings dazu sagen, dass die Karte beim Gaming (z.B. The Witcher 3 auf Ultra) die hier gemessenen Temperaturen nicht erreicht hat, aber trotzdem sehr warm und – im Vergleich zu meiner Vorherigen Grafikkarte – laut wurde.

Wärmeleitpad und -Paste

Zu diesem Temperaturproblem finden sich diverse Lösungsansätze anderer Menschen im Internet. Einen dieser möchte ich heute vorstellen: Der User F7GOS hat in seinem Video auf YouTube bemerkt, das in seiner Asus Vega 64 das Wärmeleitpad für die VRAM-Chips unsauber auf dem Kühlkörper angebracht ist und die Hitze so nicht gut abgeleitet wird. Durch den Tausch dieser sowie einen Tausch der GPU-Wärmeleitpaste konnte er die Temperaturen seiner Karte erheblich senken (siehe Video im Link).

Wie er habe auch ich dafür das „minuspad 8“ von ThermalGrizzly verwendet, welches weitgehend die identische Größe besitzt und im Handel ca. 8€ kostet. Also habe ich meine Karte demontiert, was sehr einfach geht. Zunächst den Lüfterstecker sowie den Stecker für die RGB-Beleuchtung gelöst. Danach werden mit einem kleinen Kreuzschraubenzieher vier (wenn ich mich recht erinnere) Schrauben, welche den Kühlkörper halten, von der Rückseite der Karte gelöst, anschließend die vier Schrauben der GPU-Fassung. Danach lässt sich der gesamte Kühlkörper mit etwas Gefühl von der Platine abheben.

Leider habe ich feststellen müssen, dass es von der ASUS Strix Vega 64 wohl verschiedene „Revisions-Builds“ gibt, wovon ich wohl eine Neuere besitzen muss, bei mir war nämlich der Wärmeleitpad nicht so stark deplatziert. Aber ich hatte das Thermalpad schon gekauft und die Karte auseinander gebaut, also habe ich dieses trotzdem getauscht. Das Alte einfach abziehen, die Länge und Breite ist bereits passend, es müssen lediglich noch die Aussparungen für die Schrauben freigemacht werden. Anschließend habe ich die GPU-Wärmeleitpaste durch eine Arctic MX-4 2019 Edition (ca 8€) getauscht, welche ich noch vom Hardware-Umbau übrig hatte.

Das Ergebnis

Da bei mir die VRAM-Chips lange nicht so unsauber abgedeckt waren wie im obigen Video, waren meine Erwartungen an den Temperaturunterschied nicht allzu hoch. Gemessen habe ich wieder mit FurMark und hwinfo64. Die Temperaturen im Leerlauf sind weitestgehend identisch, unter Last ist ein Temperaturunterschied festzustellen:

Temperatur *C	GPU	HBM	VR VDDC	VR MVDD	Hotspot
Stress	80 (-3)	91	109 (-6)	100 (-4)	94 (-5)

Das ist natürlich nicht die Welt und hat mir bei in der Standard-Treiberkonfiguration auch keinen Unterschied hinsichtlich der Performance und der automatischen Taktung der Grafikkarte gemacht, aber immerhin schon etwas kühler als zuvor. Und das allein durch den Tausch der Wärmeleitprodukte ohne Veränderung des eigentlichen Kühlkörpers.

Hardware aufrüsten – Ryzen II

Heute möchte ich euch von meinem Hardware-Umbau berichten, den ich in den letzten Wochen vorgenommen habe. Ich hatte mir vor einiger Zeit bei einer Rabattaktion einen Ryzen 5 2600X gesichert und dann entschieden, gleich die anderen Kernkomponenten meines Computers aufzustocken. Angesichts des in kürze erscheinenden Ryzen der 3. Generation sollten Interessierte unbedingt die fallenden Preise für das Vorgängermodell im Auge behalten.

Dabei war es weniger die Anzahl der Threads und die Taktrate des bisherigen Ryzen 5 1500X als mehr die sekundären Faktoren, die mich zum Umstieg bewogen haben. Zum einen empfand ich die UEFI-Software meines bisherigen Mainboards MSi Tomahawk B350 als unausgereift und besonders bei der Feinabstimmung von Übertaktungsparametern schwierig handzuhaben, zum anderen hatte ich – ich berichtete – Kompatibilitätsprobleme mit meinem Corsair DDR4 RAM [1], dessen Hynix-Speicherchips nicht mit dem Ryzen-Chipsatz harmonieren wollten, so dass ich diese statt den versprochenen 3200 MHz Speichertakt lediglich mit 2333 oder maximal 2666 MHz betreiben konnte. Und diese Taktrate beeinflusst die Gesamtperformance von Ryzen-Prozessoren bekanntermaßen erheblich. [2] Zudem bietet der etwas neuere B450-Chipsatz neben der offiziellen Entwicklung für die 2. Generation Ryzen auch eine höhere SATA-Übertragungsrate und allgemein mehr Funktionen. Der 2600X ist ein 6-Kern Prozessor mit freigeschaltetem Multiplikator und hat im Basistakt 3,6 GHz pro Kern.

Zunächst habe ich den Prozessor in die Sockel gesetzt und die Wärmeleitpaste aufgetragen, anschließend sorgfältig die Halteplatte für den Kühler montiert (der Alpenföhn Brocken Eco bietet sowohl für Intel als auch für AMD eine spezielle Mounting-Plate, welche von der Rückseite des Mainboards angebracht wird). Nach dem Befestigen des eigentlichen Kühlers kann der ganze Block sorgfältig in das Gehäuse eingesetzt werden. Die richtige Auftragen der Wärmeleitpaste ist für die spätere Kühlung unablässig. Auch bei der Auswahl der Wärmeleitpaste kann es Unterschiede geben. Wird zu wenig Wärmeleitpaste aufgetragen, wird die Wärme nicht richtig abgeleitet. Wird zu viel oder ungleichmäßig aufgetragen, kann das ebenfalls passieren. Meiner Erfahrung nach sollte man so viel auftragen, dass alles benetzt und die Inschrift der CPU gerade nicht mehr lesbar ist. Anschließend z.B. mit einer Plastikkarte die Paste gleichmäßig verteilen. Im Zweifelsfall lieber etwas zu viel nehmen, durch den Anpressdruck des Kühlers verteilt sich dann die Paste etwas.

*Ryzen 5 2600X Temperaturen (C)**	Enermax AIO WaKü 240mm (2x Lüfter)	Alpenföhn Brocken Eco (1 Lüfter)
Idle	41,4	36,0
Stress	66,8	69

Mein bisheriges Corsair Carbide Silent 100R ATX-Gehäuse und mein 550W Corsair 80+ Netzteil habe ich behalten, der Umbau gestaltete sich als weitgehend problemlos. Die einzelnen Komponente des neuen Asus Strix B450-E Mainboard (ich habe mich für die -E Ausgabe entschieden, da diese einen integrierten WLAN-Chip hat, so dass ich mir das gefrickel mit einer Netzwerkkarte und Treibern dieses mal sparen kann) haben eine nahezu identischen Anordnungen auf der Platine, beim Einbau der einzelnen Komponenten musste ich allerdings feststellen, dass die I/O-Anschlüsse mit dem RGB-Aluminium-Aufbau mehr Platz einnehmen als bisher, so dass der Radiator meiner AIO-Wasserkühlung von Enermax selbst auf drücken und biegen nicht mehr ins Gehäuse gepasst hat. Das habe ich dann zum Anlass genommen, die Gehäusebelüftung neu zu überdenken. Da ich im Alltag tatsächlich kaum die Übertaktungsfunktion des Prozessors genutzt habe, habe ich mich dazu entschieden, wieder auf konventionelle Luftkühlung zu setzen und einen Alpenföhn Broken Eco angeschafft, der tatsächlich ganz gut kühlt. Einzig etwas mehr Zeit benötigte das Anpassen der Lüftersteuerung über das UEFI-Setup, da in der Grundeinstellung sämtliche Lüfter bei jeder CPU-Belastung (Precision Boost) hörbar kurzfristig in die Höhe geschossen sind. Mit einer angepassten PWM-Drehzahlkurve ist das Problem in den Griff zu bekommen.

Meine bisherige Geforce GTX 1060 wird abgelöst durch eine Asus Strix Vega 64 OC 8Gb, ein richtiges „Wattmonster“ sozusagen mit 3 PCI-Slots und zwei 8-Pin Anschlüssen. Diese ist übrigens zunehmend günstiger zu haben, da der Nachfolger (Radeon VII) bereits erhältlich ist.

Der Hersteller empfiehlt für den Betrieb der Grafikkarte ein 750W-Netzteil. Ich habe jedoch selbst unter voller Auslastung im Stresstest keine Stabilitätsprobleme bekommen und sehe das als Beweis, dass mein Netzteil einen hohen Effizienzgrad besitzt. Die Vega-Serie ist unter anderem auch durch ihre hohe Wärmeentwicklung bekannt. Hier kam es bei mir im Gehäuse zu einem Nebeneffekt, mit dem ich nicht gerechnet hatte: Bisher wurde durch die Wasserkühlung die Hitze der CPU praktisch direkt nach außen geleitet, bei der konventionellen Luftkühlung muss diese nun aber auch mit dem Luftstrom im Gehäuse nach außen transportiert werden. Heizt nun die Vega kräftig nach, steigt die Hitze nach oben und die Temperatur im ganzen Gehäuse steigt an. Dadurch erreicht der Prozessor Temperaturen bis zu 80*C. Bei der AMD Vega 64 gibt es sowohl die Möglichkeit auf Softwareebene durch Undervolting als auch durch Modifizieren des Radiators die Möglichkeit, dem entgegen zu wirken und gleichzeitig die Leistung der Grafikkarte zu optimieren, dazu möchte ich allerdings in einem separaten Beitrag eingehen. Temporär habe ich das Problem gelöst, indem ich das Gehäuse einfach horizontal gelegt habe, wodurch die Hitze nicht mehr zum CPU-Radiator aufsteigt.

Benchmarks und Zahlen

Hier einige Vergleichsdaten zu meiner vorherigen Ryzen 1500X-Konfiguration.

Benchmarkpunkte	1500X	2600X
CPU-Z (SC/MC)	402 / 2188	454 / 3670
Passmark CPU / Ges.	10015 / 3753	15135 / 5385
CrystalMark SATA/HDD Seq. 1 R/W	127,9 / 156,6	186 / 186

Benchmarkpunkte / FPS	GIGABYTE Geforce GTX 1060 OC 6Gb	Asus STRIX Vega 64 OC 8Gb
Furmark FHD	4460 / 74	7954 / 132
Unigine FHD mit Tesselation	991 / 39	2148 / 85
Passmark 3D	10355	10822

Bildschirmflackern und -blitzen

Wie ich das Bildschirmflackern bei einem alten Laptop behoben habe.

Wenn der Bildschirm plötzlich anfängt zu flimmern, zu blitzen oder „Artefakte“ zu sehen sind, ist das normalerweise kein gutes Zeichen. Nachdem man eine Pause gemacht und ausgeschlossen hat, dass es an den eigenen Augen liegt (denn so sieht es das ArbSchG bzw. die BildscharbV §5 vor) stellt sich die Frage, hat der Computer einen Schaden? Ich hatte vor kurzem ein altes Dell Notebook von ca. 2011 vor mir, welches bereits direkt nach dem Einschalten immer wieder intermittierend weiß geblitzt hat. Gerade in einem solchen Ausmaß, dass man noch damit arbeiten konnte, es aber schon sehr irritierend für die Augen war. Es ist immer möglich, dass es an einem fehlerhaft installierten Grafikkarten-Treiber liegt, aber selbst eine saubere Neuinstallation brachte keine Besserung. Außerdem war da noch die Tatsache, dass das Flackern bereits direkt nach dem Einschalten, also noch vor dem tatsächlichen Booten von Windows auftrat. Das spricht in der Regel für einen technischen Defekt der Grafikeinheit oder Displays des Computers oder Laptops. Das kann zum Einen altersbedingt, aber auch durch Überhitzung der Hardware verursacht worden sein. Eine Reparatur lohnt sich bei so einem alten Gerät nicht, aber wenn man daran hängt und der Rechner flott läuft, möchte man sich auch nicht davon trennen, oder?

Es ist also ratsam, mit einem Belastungstest die Betriebstemperaturen zu überprüfen. Das geht zum Beispiel mit den kostenlosen Benchmarktool FurMark (für die Grafikeinheit) in Zusammenhang mit dem kostenlosen PC-Info Tool HWMonitor. Wie man dabei am besten vorgeht und welche Temperaturgrenzen gelten, habe ich in meinem Ratgeber Fehlerdiagnose unter Punkt VIII beschrieben.

In meinem Fall waren die Temperaturen des Notebooks unauffällig. Die Lüfter gereinigt und entstaubt habe ich trotzdem, aber das Problem blieb bestehen, was den Verdacht eines technischen Defektes erhärtete. Jetzt blieb eigentlich nur noch eine Sache, die ich bisher noch nicht in Betracht gezogen hatte, da das Flimmern sich nicht unmittelbar durch das Verändern der Bildschirmneigung (Bewegen der Scharniere) auslösen lies: Bei Notebooks führt das Display-Kabel normalerweise an den Scharnieren des Bildschirms vorbei. Es konnte also sein, dass sich durch das ständige Auf- und Zuklappen über die Jahre das Kabel gelöst haben oder beschädigt sein könnte. Es blieb also nichts anderes übrig, als das Notebook zu öffnen und den Anschluss zu prüfen.

Demontage

Mit einem handelsüblichen kleinen Schraubenzieher lässt sich so ein Laptop ohne weiteres in seine Einzelteile zerlegen. Zum Glück gibt es für viele Notebooks bereits Videoanleitungen zur Schritt für Schritt Demontage im Internet zu finden.

Nach der Entnahme des Akkus (ich hatte zuvor ein Backup gemacht!) begann ich zunächst, die rückseitigen Schrauben des Hauptgehäuses zu lösen. In der Regel lässt sich dadurch die Schale der Oberseite abnehmen, während hingegen die Hauptplatine auf der unteren Schalenhälfte mit weiteren Schrauben befestigt ist.

Unter der Tastatur und der oberen Abdeckung versteckt sich die Rückseite des Mainboards, hier mit einliegender Festplatte und DVD-Laufwerk. CPU und RAM sind von dieser Position nicht entnehmbar. (PS: Vor dem Schrauben immer vom Strom trennen! In diesem Bild hatte ich kurz gebootet um zu schauen, ob das Flimmern verschwunden ist)

Zuvor musste ich noch die Tastatur, welche durch einen Klickverschluss in der Oberseite des Gehäuses befestigt ist und den dazugehörigen Breitbandstecker lösen. Um die beiden Gehäusehälften gut trennen zu können hilft ein weiches Plastikwerkzeug mit einer flachen Kante, ähnlich einer Scheckkarte oder eines Schabers.

Bei manchen Notebooks befindet sich der Stecker des Displaykabels auf der in den Bildern nicht einsehbaren Seite des Mainboards, bei diesem Modell aber war es glücklicherweise an der Oberseite – oberhalb der Kühleinheit -befestigt und wand sich dann entlang der Scharnier-Abdeckung zum LCD-Display.

Gerade dieser Bereich des Kabels wird durch das ständige Auf- und Zuklappen am meisten belastet.

Nachdem ich das Kabel auf äußerliche Beschädigungen hin überprüft und keine Mängel festgestellt hatte, habe ich testweise den Stecker neu eingesteckt und das Kabel wieder ordentlich im Scharniergehäuse untergebracht. Anschließend im halb zusammengebauten Zustand eingeschaltet und siehe da – das unregelmäßige Flackern und Blitzen war verschwunden! Da ich zuvor die Bildfehler durch das Auf- und Zuklappen nicht erzwingen konnte, war ich zunächst nicht von dieser Ursache ausgegangen. Gleichzeitig war konnte ich nun auch ausschließen, dass die Hardware einen anderweitigen Defekt hatte. Bei der Gelegenheit habe ich gleich noch die Scharnierschrauben des Displays, welche sich an der selben Stelle befinden auf beiden Seiten nachgezogen und das Scharnier geschmiert. Bereits bei mehreren Notebooks (vor allem von HP) waren ausgeleierte oder ausgebrochene Displayscharniere (durch Schwergängigkeit) die erste Mangelerscheinung.

Für die meisten Notebook-Hersteller gibt es im Netz (ich schaute auf eBay) Ersatzteile zu kaufen. So fand ich zum Beispiel Displaykabel ab 9€, ganze LCD-Displays ab 100€ und Displayscharniere ab 10€. Da sollte sich man sich aber zuvor Gedanken machen, ob sie der Tausch noch lohnt.

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Tipps und Anleitungen rund um den Desktop-PC

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