Stromverbauch bei Grafikkarten

ceam12

Komplett-PC-Käufer(in)
Ich weiß, dass eine CPU nur so viel verbraucht wie sie in Anspruch genommen wird. Also eine CPU die bis zu 120 Watt verbrauchen kann, verbraucht bei halber Last eben nur 60 Watt. Aber bei der Grafikkarte sehe ich oft nur 2 Angaben. Einmal den Idle oder Leerlaufmodus der in der Regel unter 20 Watt verbraucht und einen Vollastwert z.B. 250 Watt. Jetzt frage ich mich was passiert, wenn die Grafikkarte nur zu 50 % ausgelastet wird (z.B. durch einen FPS Begrenzer), verbraucht diese dann auch nur die Hälfte, in dem Fall 125 Watt?
 
Ganz so einfach ist die Rechnung nicht - auch nicht bei CPUs.

Heutige CPUs - ebenso wie GPUs - passen die Leistung sehr dynamisch an den Auslastungszustand an.
Die Spannungen von CPU & GPU werden dabei ebenso reguliert wie die Stromstärke und der Takt.
Und vor allem bei GPUs ist diese Regelung (Taktm Stromstärke) sehr fein "aufgelöst".
Die Spannungen werden werden dagegen eher recht "grob" angepasst - aber richtig "konstant" sind auch sie nicht.

50% Last ergeben deshalb nicht zwangsweise 50% Leistungsaufnahme.
 
Die Chips versuchen heutzutage mittels ausgeklügelter Powerstates mit maximaler Effizienz zu arbeiten.

Wenn wir uns nun also fragen, ob es effizienter ist

-bei 100% Takt (resultierend in ebenfalls 100% Spannung) aber nur 50% Chipauslastung zu arbeiten oder aber doch lieber
-bei 50% Takt und 75% Spannung bei 100% Chipauslastung,

wird es kompliziert.

Um das Ganze noch etwas komplexer zu machen: Die Leistung (Watt) wächst im Quadrat zur Spannung (Volt) und am oberen Ende ihrer Leistungskapazität neigen Chips dazu ineffizienter zu werden, d.h. immer mehr Spannung zu benötigen. Man muss also schon schauen, ob ein Chip im Auslieferungszustand schon ans Maximum geprügelt wurde (dann verbraucht er bei 75% Last vielleicht schon nur noch 50% Strom) oder noch großzügige Reserven hat (dann geht die 50/50 Rechnung vielleicht auf).

Wo hier jetzt im Einzelnen der Sweetspot liegt, können dir nur die Ingenieure von AMD/Intel/Nvidia sagen.

Die Regel 50% Last = 50% Stromverbrauch ist jedenfalls keine Grundannahme, sondern bestenfalls Zufall für einen spezifischen Chip.
 
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Im Allgemeinen steigt die Leistungsaufnahme in quadratischer Abhängigkeit mit der Versorgungsspannung (weil der Leiter einen zweidimensionalen Querschnitt hat) und linear mit dem angelegten Takt.

Die grobe Annäherung ist also, dass bei 50% Last etwas weniger als 50% Strom verbraucht wird.
Ganz genau kann man keine Formel aufstellen, da die Spannung zwischen 0,7 V (Schwellenspannung für Halbleiter) und 1,15 V (bei Grafikkarten üblich) liegt und der Zusammenhang zur Stromstärke nicht greifbar ist.
Da hängen noch Verluste durch Spannungswandlung und andere Verbraucher abseits der GPU (z.B. der VRAM) mit am Tropf. RAM muss regelmäßig (nach festen Zeitintervallen) refresht werden, daher verbraucht er eher abhängig von der Größe Strom und weniger vom Takt.

Es kommt also auch darauf an, ob 50% "Last" bedeuten, dass alle Shader mit halbem Takt ständig arbeiten oder die Hälfte der Shader bei vollem Takt Däumchen drehen (bzw. jeder Shader bei vollem angelegtem Takt 50% Leertakte ohne Rechenarbeit hat).

Ich meine MSI Afterburner definiert Auslastung so, wieviele Leertakte beim jeweils angelegtem Takt vorhanden sind. ("unbeschäftigte Shader")

Also die kurze Antwort auf die Frage ist: Ja, die Grafikkarte verbraucht weniger, wenn sie nicht voll ausgelastet wird und die ersten abgesenkten MHz Takt sparen mehr ein als die "letzten" MHz.
Die Grafiktreiber sind so ausgelegt, dass möglichst wenige Leertakte entstehen und gleichzeitig möglichst viele Shader etwas zu tun haben. Entsprechend wird der Takt gesenkt und die Versorgungsspannung angepasst.
Um in allen Spielen möglichst die beste Performance zu erreichen, kann es sogar je nach Titel unterschiedliche Verhalten geben.

Falls du deinen PC einfach nur leiser bekommen willst, solltest du Undervolting probieren. -0,050mV Offset macht eigentlich jede CPU / GPU mit.
 
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