XBOX One – Einbau SSD, Formatierung und Firmware-Setup

Vor kurzem habe ich davon berichtet, wie ich unsere XBOX One (2015) zerlegt habe, um sie fit zu machen für die letzte Etappe vor der neuen Konsolengeneration. Ich habe nach der Reinigung einen neuen, leiseren und effektiveren Lüfter von Noctua eingebaut und die interne Festplatte durch eine schnelle SSD getauscht. Wenn ihr wissen wollt, welchen Geschwindigkeitsvorteil eine SSD beim Laden von Spielen bringt, schaut euch dieses Video an. Beim Austauschen der Festplatte durch eine SSD gibt es einige Dinge zu beachten, eine gängige Anleitung im Internet hat bei mir leider nicht funktioniert (wohl weil die von mir gekaufte SSD keine Standard-Größe hat), ich habe mir meinen eigenen Weg gesucht. Viel Spaß beim Lesen und Geduld beim Nachmachen!

In diesem Beitrag berichte ich, wie ich die interne Festplatte der XBOX One (2015) durch eine schnellere SSD getauscht habe. Dafür musste ich diese zunächst am PC formatieren und die Firmware vorinstallieren.

Was wird benötigt? Eine 2,5″ SATA-SSD mit einer Ausgangskapazität von genau 500GB oder 1TB (ab 60€). Abweichende Zwischengrößen gehen auch, können aber Probleme machen, wie ich selbst feststellen musste (das Tool hat unter Windows nicht funktioniert). Noch größere Datenträger werden auch nicht unterstützt. Außerdem brauchen wir ein SATA zu USB 3.0 Adapterkabel (ab 8€) und einen mind. einen USB-Stick mit 8 GB Speicherplatz (bevorzugt USB 3.0). Des weiteren werden für die Demontage ein Set Torx-Schraubendreher und Plastik-Gehäuseklipper benutzt.

Einige Hinweise

Wenn ihr den Umbau selber wagen möchtet, lest euch bitte zuerst folgende wichtige Hinweise durch. Sie beziehen sich auch auf spätere Schritte und können euch den einen oder anderen Ärger sparen.

➤ Meine Beschreibung bezieht sich auf die erste Generation der XBOX One, das Vorgehen bei der neueren S-Version scheint aber weitestgehend gleich zu sein. Durch das Öffnen des Konsolengehäuses (das Entfernen des Microsoft-Siegels an der Rückseite) verliert ihr euren eventuell noch vorhandenen Garantieanspruch. Ihr handelt auf eigenes Risiko!

➤ Bevor ihr die XBOX One zerlegt, solltet ihr prüfen, ob in den Einstellungen die Cloud-Synchronisation der Spielstände aktiv ist und ihr eure Microsoft/XBOX-Anmeldedaten noch kennt, damit keine Daten verloren gehen.

➤ Der von mir gezeigte Weg zur Vorbereitung der SSD ist nicht der kürzeste. Das hängt damit zusammen, dass ich mir für das Upgrade eine günstigere 470Gb SSD geholt habe, in Unwissenheit darüber, dass dies zu Problemen bei der Partitionierung führen kann: Das Tool xboxonehdd-master hat mir bei der Ausführung unter Windows verschiedene Fehlermeldungen ausgegeben, so dass ich gezwungen war, die Linux-Version zu nutzen, was aber eigentlich genau so einfach ist.

➤ Das OSU1 Offline System Update funktioniert nur mit einer älteren oder gleichwertigen XBOX One Firmware-Version. Das OSU1-Archiv wird zwar von Microsoft nach einem Update regelmäßig aktualisiert, trotzdem scheint dies immer einige Tage zu dauern. Wenn eure XBOX One also gerade erst ein Update installiert hat, solltet ihr nicht direkt mit dem Umbau loslegen. Sonst kann es sein, dass es mit dem Installieren der Firmware nicht klappt. So ging es mir nämlich!

Alte Festplatte ausbauen

Jetzt geht’s los! Zunächst solltet ihr euch aus dem Einstellungen-Fenster der XBOX One die aktuell installierte Firmware-Version notieren (im Update-Bereich). Das ist hilfreich, um diese später mit der Versionsnummer des Offline System Updates (OSU1) abzugleichen. Die Demontage funktioniert nach dem Sandwich-Prinzip, sobald man das Gehäuse abgenommen hat lässt sich die Festplatte ohne weiteres entnehmen. Wenn man erst einmal weiß, wo man anfangen muss, ist es gar nicht so schwer.

Ich habe die Arbeitsschritte in meinem ersten Mod-Beitrag zur XBOX ONE ausführlich beschrieben und werde deshalb an dieser Stelle nicht mehr darauf eingehen. Schaut dazu hier…

SSD vorbereiten

Damit die SSD von der XBOX überhaupt erkannt wird, muss diese am PC entsprechend eingerichtet werden. Dazu sind einige Arbeitsschritte nötig. Ihr könnt dies theoretisch auch machen, bevor ihr die alte Festplatte ausbaut, dazu unten mehr.

Zunächst laden wir einige Dateien herunter, welche später benötigt werden.

  • Auf dem PC benötigen wir das XBOX One Offline System Update (OSU1), welches hier heruntergeladen werden kann. Das Update entpacken und kopieren wir später – nach der SSD Partitionierung – auf einen USB-Stick.
  • Außerdem benötigen wir zur Formatierung und Partitionierung der neuen SSD das Skript-Tool XBOX One HDD Master 9, welches hier heruntergeladen werden kann. (Download „Script version 9“). Das Tool entpacken und in einem einfach zu erreichenden Ort auf der Festplatte abspeichern (wegen der Konsoleneingabe später!), z.B. C:\xboxonehdd_master\.

Linux Live-System starten

Bei mir hat die Partitionierung unter Windows, wohl wegen der abweichenden Größe meiner SSD nicht funktioniert. Wollt ihr euer Glück unter Windows versuchen, schaut im „Windows“ Ordner von xboxonehdd-master nach, dort findet ihr eine Englischsprachige Anleitung, die Schritte sind ähnlich. Zuvor muss allerdings das US Englische System-Sprachpaket installiert sein. Für meinen Weg ladet ihr euch nun ein Abbild einer aktuellen Linux-Distribution (z.B. Ubuntu 20.04 LTS) sowie das Tool LinuxLive USB Creator herunter.

  • Nutzt das Tool mit einem freien USB-Stick (mind. 6Gb) um euch ein bootfähiges Linux Live-System zu erstellen.
  • Startet nun den Rechner mit eingestecktem USB-Stick neu, im Idealfall startet nun Linux. Wenn das nicht der Fall ist, müsst ihr in eurem System-BIOS/UEFI zunächst das Booten von USB erlauben. Wie ihr das macht, erfahrt ihr in diesem Beitrag (Abschnitt „Das Setup starten“).
  • Mit „Ubuntu … ausprobieren“ startet ihr das Live-System. Es läuft komplett über den USB-Stick und den Arbeitsspeicher, so dass keine Änderungen an eurer Festplatte oder eurem Windows vorgenommen werden.

SSD partitionieren

Wenn ihr alles vorbereitet habt, startet das Linux Live-System und verbindet die neue SSD der XBOX per Adapter mit dem PC. Diese wird nun automatisch eingehängt.

Zur Info: Das Laufwerk der XBOX One hat immer folgende Partitionen, wobei User Content die einzige Partition mit variabler Größe ist.

Jetzt wird es etwas komplizierter. Vergewissert euch, wo sich die zuvor heruntergeladenen Dateien auf der Festplatte befinden (diese wird durch einen Klick im Schnellzugriff des Linux-Dateiexplorer zunächst eingehängt!). Den Adresspfad benötigen wir gleich. Notfalls könnt ihr das Tool xboxonehdd-master auch jetzt noch herunterladen und im Downloadverzeichnis des temporären Benutzers belassen (/home), da es nicht groß ist. Nun das Terminal aufrufen (Strg+Alt+T) und mit den folgenden Befehlen das xboxonehdd-master Linux-Skript ausführen. In diesem Beispiel befindet sich das Tool im Home-Verzeichnis von Linux, ihr müsst den entsprechenden Pfad aus dem Datei-Explorer auslesen. Einhängen der Festplatte nicht vergessen!

cd /home/user/Downloads/xboxonehdd-master/linux

Nun müssen wir das Skript noch ausführbar machen.

chmod +x ./create_xbox_drive.sh

Als Administrator starten. Ihr bekommt nun die möglichen Befehlsparameter als Bestätigung.

sudo ./create_xbox_drive.sh
Last Updated: 2018.05.10.7.0
Usage: create_xbox_drive.sh [options]

Options:
-c|--source      Source drive to copy data to target drive -d with -s 2
-d|--drive       Target drive to install Xbox filesystem
-s|--stage       Install stage [0|1|2|3]
                 0 - will fully erase drive -d
                 1 - will erase and partition drive -d
                 2 - will copy source drive -c data to target drive -d
                 3 - will rewrite drive -d GUIDs
-t|--disktype    Disk GUID to set [0|1|2]
                 0 - 500GB
                 1 - 1TB
                 2 - 2TB
-m|--mirror      Mirror standard partition sizes specified with -t on drive -d
                 Not using this option will autosize 'User Content'
-h|--help        Display help

Examples:
create_xbox_drive.sh -d /dev/sdb -s 0 (Erase a drive)
create_xbox_drive.sh -d /dev/sdb -s 1 -t 2 -m (Partition standard 2TB drive)
create_xbox_drive.sh -d /dev/sdb -s 3 -t 2 -m (Rewrite 2TB GUIDs)

Wichtig: Bevor wir nun mit der Partitionierung anfangen, müsst ihr wissen, welche Laufwerksbezeichnung die SSD im Linux-Livesystem hat (/dev/sd*). In dem ihr das sich im selben Ordner befindende Skript list_part_info.sh nach dem gleichen Prinzip ausführt, bekommt ihr alle eingehängten Datenträger aufgelistet und könnt an der Größe oder Bezeichnung erkennen, welches das richtige Laufwerk ist. Alternativ könnt ihr das vorinstallierte Programm gparted benutzen.

Nun muss das Laufwerk formatiert und richtig partitioniert werden. Wichtig: Passt bei dem folgenden Befehl die Laufwerksbezeichnung (z.B. „/dev/sdd“) und die Größe der SSD (Parameter -t) entsprechend euren Gegebenheiten an. Solltet ihr wie ich ein nicht Standardgröße-Datenträger haben, wählt die Vorgabe, welche der Größe am nähesten kommt (bei mir 470Gb = 500Gb). Die möglichen Parameter sind im oberen Abschnitt abgebildet.

sudo ./create_xbox_drive.sh -d /dev/sd* -s 1 -t 0

Dadurch, dass wir den Parameter -m weglassen, wird die variable Partition „User Content“ automatisch an die tatsächliche Größe der SSD angepasst. Der Prozess dauert nur wenige Sekunden. Gab es keine Fehler, schreibt ihr nun die finale Partitionstabelle mit folgendem Befehl auf die SSD:

sudo ./create_xbox_drive.sh -d /dev/sd* -s 3 -t 0

Damit ist die Partitionierung abgeschlossen. Das Skript sollte euch folgende Ausgabewerte zur Bestätigung anzeigen, wenn alles geklappt hat:

5B114955-4A1C-45C4-86DC-D95070008139 /dev/sd* (2TB)
25E8A1B2-0B2A-4474-93FA-35B847D97EE5 /dev/sd* (1TB)
A2344BDB-D6DE-4766-9EB5-4109A12228E5 /dev/sd* (500GB

GUID Dev Size Name
5B114955-4A1C-45C4-86DC-D95070008139 /dev/sdb (2TB)
B3727DA5-A3AC-4B3D-9FD6-2EA54441011B /dev/sdb1 (41.0 GiB) 'Temp Content'
869BB5E0-3356-4BE6-85F7-29323A675CC7 /dev/sdb2 (1.6 TiB) 'User Content'
C90D7A47-CCB9-4CBA-8C66-0459F6B85724 /dev/sdb3 (40.0 GiB) 'System Support'
9A056AD7-32ED-4141-AEB1-AFB9BD5565DC /dev/sdb4 (12.0 GiB) 'System Update'
24B2197C-9D01-45F9-A8E1-DBBCFA161EB2 /dev/sdb5 (7.0 GiB) 'System Update 2'

Der nächste Schritt kann entweder direkt im Linux-Livesystem oder auch unter Windows erledigt werden.

Systemdaten kopieren

Nun entpackt ihr das zu eurer Firmware passende Offline-Update OSU1.zip in ein temporäres Verzeichnis. Auf der SSD Partition „System Update“ erstellt ihr einen Ordner mit dem Namen „A“ und „B“ und kopiert aus dem OSU1-Archiv folgende Dateien in das entsprechende Verzeichnis:

A/host.xvd 
A/SettingsTemplate.xvd 
A/system.xvd 
A/systemaux.xvd 
A/systemmisc.xvd 
A/systemtools.xvd 
B/host.xvd 
B/SettingsTemplate.xvd 
B/system.xvd 
B/systemaux.xvd 
B/systemmisc.xvd 
B/systemtools.xvd 

/updater.xvd (direkt in "System Update"!)

Das OSU1 enthält nicht die Mediendatei für das Bootlogo der XBOX. Wollt ihr diese Animation sehen (anstatt einem schwarzen Bild), verbindet die alte HDD mit dem PC und kopiert euch die Datei bootanim.dat aus der „System Update“ Partition auf die neue SSD in den A-Ordner. (Ihr findet die Datei wahrscheinlich auch zum Download in diesem Forum.)

Einbau und Setup

Nun benötigen wir den USB-Stick für den letzten Schritt. Stellt sicher, dass dieser als NTFS formatiert ist (Computer, Rechtsklick „Formatieren…“) und kopiert dann den kompletten $SystemUpdate Ordner aus dem OSU1 Offline Update darauf.

Theoretisch könnt ihr die XBOX nun wieder zusammenbauen. Ich habe der Geschichte allerdings nicht ganz vertraut (zurecht, wie sich zeigen sollte) und die Konsole erst einmal „offen“ verkabelt, um die SSD zu testen.

Wenn alles angeschlossen ist, steckt ihr nun den USB-Stick mit dem Systemupdate auf der linken Seite der XBOX ein und startet die Konsole.

Fast fertig…

Nach dem Einschalten werdet ihr von der Fehlermeldung „Something went wrong“ (E106) begrüßt. Das ist normal. Über das Menü „Troubleshoot“ oder „Fehlerbehebung“ hangelt ihr euch zu dem Punkt „Offline System Update“. Nun versucht die XBOX, das Firmwareupdate anzuwenden (s. Bild). In der Theorie läuft das Update erfolgreich ab und ihr könnt die Konsole nach der Ersteinrichtung nutzen.

Doch nicht so einfach (E101, E102)

Bei mir hat das System Update mehrmals nach der Hälfte des Vorgangs mit einer erneuten Fehlermeldung (E101 oder E102) abgebrochen. Die Suche nach den Fehlercodes hat mir leider nicht weiter geholfen. Ich habe dann aber mehr oder wenig zufällig herausgefunden, dass die Konsole genau in den Tagen, als ich den ersten XBOX Blogbeitrag geschrieben habe und mich mich noch in der Vorbereitung für diesen Teil befand, noch einmal ein Update heruntergeladen hatte. Mist! Bei Microsoft finden sich keine genauen Angaben, wann das OSU1 Archiv auf die neueste Version aktualisiert wird. Laut diversen Foren dauert es wohl einige Tage. Lediglich anhand des Zeitstempels der Archivdatei kann man schätzen, ob dies aktuell ist. Zum Glück hatte ich mir noch nicht die Mühe gemacht und die Konsole wieder zusammengebaut, also habe ich den gesamten Prozess von der Formatierung bis zum Update noch einmal wiederholt, allerdings ohne Erfolg. Ich war mir dann auch nicht mehr ganz sicher, ob es wirklich an der Versionsdifferenz liegt, oder doch an der Größe meiner neuen SanDisk SSD PLUS SATA III (480Gb anstatt 500Gb Standard). Mehrere Internet-Beiträge warnen davor, von 500Gb, 1Tb oder 2Tb abweichende Größen zu nutzen, da dies zu Fehlern führen könne.

Mit der Holzhammer-Methode

Nach sehr langem Lesen (…) in verschiedenen Foren bin ich schließlich in den Foren von GBATEMP auf einen Beitrag gestoßen, wo ein verzweifelter User ein ähnliches Problem hatte und dieses beheben konnte, in dem er für den Update-Prozess wieder die alte HDD eingebaut hat (kann den genauen Post leider nicht mehr finden!).

Entbehrt sich jeglicher Logik, aber es hat tatsächlich bei mir geklappt! Ich habe mit der SSD erneut das OSU1 Update versuch, und an dem Punkt wo das Update fehlgeschlagen ist, habe ich die Konsole dann ausgeschaltet und wieder die alte (unveränderte und funktionierende) HDD eingebaut. Nach dem Start (OSU1-Stick weiterhin eingesteckt) erwartete ich, einfach wieder auf dem alten Startbildschirm zu landen, stattdessen wurde zu meiner Überraschung das mit der SSD begonnende Update einfach fortgesetzt. Als ich dann nach erfolgreichem Abschluss Willkommen geheißen wurde und im Einrichtungsdialog landete, habe ich die Konsole ausgeschaltet und aus Neugier wieder die SSD eingebaut. Nach dem Einschalten landete ich entgegen meiner Erwartung nicht erneut im Update-Prozess, sondern direkt im Setup und konnte die Einrichtung abschließen. Es hat geklappt!

Weitere Lösungsvorschläge

Dieser frustrierte Schritt hatte bei mir so einen „Aha“ Effekt ausgelöst, dass ich mich dann erst dazu entschieden habe, auf meinem Blog davon zu berichten. Vielleicht sitzt der ein oder andere von euch ja vor dem selben Problem.

Wenn ihr das Upgrade ebenfalls nach Schema F durchgeführt habt, es bei euch aber trotz passender Firmware und SSD noch nicht funktioniert, helfen euch vielleicht folgende Vorschläge weiter:

  • Schaut euch die readme.txt des Tools xboxonehdd-master an, dort wird der Upgrade-Vorgang noch einmal im Detail [auf Englisch] beschrieben. Vielleicht ist euch ein Fehler unterlaufen.
  • Habt ihr ein zweites USB zu SATA Adapterkabel parat, könnt ihr anstatt dem OSU1 nach dem ersten Schritt (Formatierung) auch die Systemdateien der alten XBOX Festplatte auf die neue SSD spiegeln. Dazu benutzt ihr folgenden Befehl
sudo ./create_xbox_drive.sh -c /dev/sd* -d /dev/sd* -s 2 -t 0

Vergesst dabei nicht, den Quell- und Zielpfad (/dev/sd*) sowie die Größe (Parameter -t) an eure Situation anzupassen.

  • Lest euch im GBATEMP Forum ein, dort werden viele typische Probleme besprochen, welche beim Upgrade auftreten können.
  • Probiert das Upgrade unter Windows, wenn es mit der Partitionierung Probleme gibt.

Was hat’s nun gebracht? Einige Zahlen

Von den ausgeschriebenen 480GB Speicherkapazität sind formatierungsbedingt etwas weniger tatsächlich verfügbar, wie am PC eben auch. Abzüglich der weiteren XBOX Systempartitionen bleiben bei mir für Benutzerdaten immerhin 346,9 Gb an freiem Speicher übrig, wovon direkt nach der Einrichtung nur ungefähr 100 Mb belegt zu sein scheinen (s. Bild). Mit der Original 500 Gb Festplatte waren insgesamt 365 Gb verfügbar, der Unterschied ist also gering (-19 Gb). Der freie Speicherplatz reicht für meine Zwecke locker aus.

Außerdem habe ich den Systemstart, das Herunterfahren sowie die Ladezeit beim Start von Spyro: Reignited Trilogy gemessen:

Zeit in Min./Sek.Seagate HDD (Original)SanDisk SSD PLUS (Mod)
Kaltstart bis zum Homescreen (+ Zeit bis Kacheln vollständig geladen)01:03 (+00:07)00:48 (+00:04)
Ausschalten bis Betriebslicht aus (+ Zeit bis Lüfterstillstand)00:12 (+02:31)00:11 (+ 02:06)
Ladezeit Spyro: Reignited Trilogy
– Zeit bis zum Hauptmenü
– Ladezeit Level „Glimmer“

00:21
00:24

00:15
00:12

Mein Fazit

Ich habe den Eindruck, dass die Modifikation besonders beim Systemstart etwas gebracht hat. Das merkt man vor allem daran, dass nach dem Erscheinen des Startbildschirms sofort alle Kachelbilder geladen sind und die Navigation zu beginn nicht mehr ruckelt. Während der Benefit beim Laden von Spyro eher gering ausgefallen ist, scheint es bei Spielen wie Red Dead Redemption 2 oder The Witcher 3 wesentlich flotter zu gehen, auch wenn ich da zuvor keine Ladezeiten gemessen habe. Insbesondere beim schnellen Reisen durch die Spielwelt (Laden von Texturen und Modellen) scheint der Level-Aufbau flotter und die Framerate stabiler zu bleiben. Ich vermute, dass das neue Geschwindigkeitspotential der SSD auch maßgeblich mit der Optimierung der entsprechenden Game-Engine zusammenhängt. Nun, einige Wochen später, kann ich behaupten, dass sich der Umbau (zusammen mit der Lüftermod aus Teil 1!) für unsere XBOX ONE definitiv gelohnt hat, auch wenn es nicht so einfach war wie gedacht. Alles läuft stabil.

Ihr habt noch Fragen zum Umbau? Einen Fehler entdeckt oder auf ein Problem gestoßen? Hinterlasst doch einen Kommentar unter diesem Beitrag! Euch hat der Beitrag weiter geholfen? Ich freue mich auch, wenn ihr meine Posts teilt, weiterempfehlt oder euch im E-Mail Verteiler einschreibt 🙂 –>

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.

Weitere Daten am Ende des Beitrags

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 Superposition3D 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 / 32,97225 / 44,78026/134
manuelles UV4572 / 34,2 7535 / 46,67971/133
SpitzenwerteGPU (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*) 154094586 / 103182
manuelles UV****1628105083 / 101159

(*) 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.