GPU

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 – 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.

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 *CGPUHBMVR VDDCVR MVDDHotspot
Idle3938424239
Stress839111510499

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 *CGPUHBMVR VDDCVR MVDDHotspot
Stress80 (-3)91109 (-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.

Grafikkartentreiber richtig entfernen, installieren oder aktualisieren

Der Grafikkartentreiber muss aktualisiert oder repariert werden? Ein aktueller Treiber bringt oft Unterstützung für neue Spiele, verbessert die Geschwindigkeit und behebt Fehler. Auch das Auswechseln der Grafikkarte im Computer ist manchmal mit größeren Hürden als gedacht verbunden. Nicht immer funktioniert die Treiberinstallation reibungslos, insbesondere, wenn man auf einen anderen Hersteller setzt (in meinem Fall von AMD/ATI auf NVIDIA). Die Folge können Fehlermeldungen, Abstürze oder Probleme bei der Einrichtung der neuen Hardware sein. Das gilt auch für fehlerhafte Treiberupdates und Bluescreens in Zusammenhang mit Grafiktreibern.

Im folgenden Beitrag habe ich dokumentiert, wie man einen alten Grafikkartentreiber restlos löscht, den neuen am besten installiert und so ein stabiles System mit bestmöglicher Performance erhält.

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Vor kurzem habe ich bei meinem PC eine neue Grafikkarte eingebaut. Meine bisherige Sapphire AMD R9 280 Dual X mit lautlosem Arctic ACC. Xtreme IV Custom-Kühler aus dem Jahre 2013 wird abgelöst durch eine GIGABYTE Nvidia GTX 1060 OC mit Windforce-Lüftern.

Der Bitcoin-Hype und Grafikkartenpreise

Darüber habe ich mich sehr geärgert: Durch den anhaltenden Hype der Krypto-Währung Bitcoin sind aktuelle Mittelklasse-Grafikkarten bei Bitcoin-Minern sehr gefragt (besonders einige Modelle von AMD), wegen der hohen Nachfrage ist die Verfügbarkeit begrenzt. Das habe ich auch bei der Auswahl der neuen Grafikkarte gemerkt, die Preise sind im Vergleich zum Vorjahr sogar noch gestiegen oder manche Modelle sind momentan gar nicht verfügbar. Wer sparen möchte, sollte eher noch etwas warten, die derzeitige Preislage ist absurd. Siehe dazu auch diesen interessanten Artikel auf heise.de.

 

Die benötigten Dateien herunterladen

Zunächst laden wir uns also zunächst alle benötigte Software aus dem Internet herunter. Bedenkt, dass ihr nach deinstalliertem Treiber oder bei Problemen eventuell in einer sehr niedrigen Bildschirmauflösung arbeiten müsst, manche Webseiten funktionieren da nicht.

Unsicher? Mit dem kostenlosen Programm Speccy könnt ihr auslesen, welches Grafikkarten-Modell, Mainboard etc. ihr genau habt. Alternativ gebt ihr im Ausführen-Dialog (Win+R) einfach „dxdiag“ ein (ohne „“).

DirectX Redistributable Runtime Package (wichtig für die Rückwärtskompatibilität von Software): Link zur Download-Webseite

Eure (neue) Grafikkarte ist von einem Subvendor wie Sapphire, MSi oder ASUS usw.? Zwar bieten diese auch Treiberdownloads an, in der Regel kann der offizielle Herstellertreiber aber bedenkenlos benutzt werden und ist auch aktueller. Lediglich herstellerspezifische Software gibt es ausschließlich dort, wie z.B. Overclocking-Software.

Außerdem benutzen wir zur restlosen Deinstallation ein Uninstaller-Tool, welches uns die restlichen Überbleibsel entfernt. Für AMD/ATI Treiber gibt es das offzielle

NVIDIA- und Intel-Nutzer können auf den kostenlosen

zurückgreifen (er kommt übrigens auch mit AMD/ATI-Treibern zurecht).

Wichtig bei Nutzern mit AMD- und Intel-Chipsatz: Besitzt ihr einen solchen auf eurem Motherboard, ist nicht auszuschließen, dass bei der Deinstallation einer gleichnamigen Grafikkarte (z.B. AMD Chipsatz und AMD Grafikkarte) auch Chipsatztreiber mitentfernt werden, deshalb sollten diese sicherheitshalber auch heruntergeladen und ggf. am Ende vor der Neuinstallation des Grafikkartentreibers mitinstalliert werden, damit alles reibungslos funktioniert.

In der Regel ist das Wechseln dieser Treiber nicht mit großen Risiken verbunden. Wer dennoch auf Nummer sicher gehen möchte, kann einen Systemwiederherstellungspunkt erstellen (Bei Systemen mit SSD oft deaktiviert). Dieser speichert essentielle Windows-Systemeinstellungen und Dateien des Windows-Kerns. Zu finden unter:

Windows 7: Systemsteuerung\System und Sicherheit\System – Computerschutz – Erstellen…

Windows 10: oder über das Eingeben von „control“ im Ausführen-Dialog (Win+R)

 

Schritt für Schritt

Bevor man die Grafikkarte tauscht, sollte der alte Treiber gelöscht werden, damit die neue Systemkonfiguration problemlos startet. Dazu deinstallieren wir zunächst den Treiber regulär über die

Start – Systemsteuerung – Programme und Funktionen (Windows 7)

Start – Einstellungen – Apps (Windows 10).

Sowohl AMD als auch NVIDIA haben ihre Treiber und Software in Suites gebündelt, die einzeln oder komplett deinstalliert werden können. Anschließend werdet ihr zu einem Neustart aufgefordert, den ihr vorerst ablehnt.

Nun weisen wir Windows an, beim nächsten Start direkt in den abgesicherten Modus zu booten. Beim abgesicherten Modus werden keine Treiberdateien geladen. Dadurch sind diese dann auch nicht „gesperrt“, da nicht genutzt und können nur dann problemlos entfernt werden.

ab Windows 10: Einstellungen (App) – Update und Sicherheit – Wiederherstellung – Erweiterter Start (nach einem kurzen Ladebildschirm kann der abgesicherte Modus mit den Nummerntasten gewählt werden)

bis Windows 7: Den PC neustarten, sobald dieser bootet, die F8 Taste zügig wiederholt drücken, bis man in den Dialog „erweiterte Startoptionen“ gelangt. Dort kann ebenfalls der abgesicherte Modus mit Pfeiltasten und Enter gewählt werden. Wer nicht hektisch auf F8 drücken möchte, kann auch im Ausführen-Dialog (Win+R) den Befehl „msconfig“ eingeben und dann im Reiter „Start“ den abgesicherten Modus (Minimal) wählen, übernehmen und neu starten.

DDU1

Von dort führt ihr dann das AMD Uninstall Utility oder eben den DDU aus, um die verbliebenen Dateien zu löschen. Ersteres bittet nur um eine Bestätigung, beim DDU könnt ihr euch dagegen entscheiden, welcher Treiber gelöscht werden soll.

Jetzt ist der optimale Zeitpunkt, die Grafikkarte zu tauschen! Vergesst nicht, euch vor dem Anfassen der Technik zu erden, den PC vom Netz zu trennen und die Kondensatoren zu entladen (durch Drücken der Power-Taste ohne Netzstrom), damit die Hardware keinen Schaden nimmt! Auch verstaubte Lüfter können bei dieser Gelegenheit gereinigt werden!

Die Neuinstallation

Das wäre geschafft! Nach einem Neustart zurück im normalen Desktop startet ihr das Setup für den Grafikkartentreiber wie gewohnt und folgt den Anweisungen. Außerdem ist es empfehlenswert, im Anschluss noch DirectX zu aktualisieren. Windows bringt zwar schon die aktuellsten Laufzeitbibliotheken mit, aber oft fehlen noch die älteren DLLs für alte Spiele-Klassiker wie Gothic oder TES: Morrowind (DirectX 8, 9.0c usw.).

Wichtig bei Windows 10: Wer nicht möchte, dass Windows Update dazwischen mischt und einen anderen Treiber ungefragt herunterlädt und installiert, sollte vor dem Neustart die Internetverbindung vorübergehend trennen oder das WLAN ausschalten.

…übrigens: Wie ihr bei einer neuen Grafikkarte messt, wie sich die Temperaturen im Leerlauf und unter Last verhalten, habe ich bereits in meinem Ratgeber Fehlerdiagnose: VII. Der große Check: Die Hardware auf Herz und Nieren prüfen beschrieben.