Am testat peste patruzeci de plăci grafice pentru a vedea care oferă cele mai bune performanțe pe watt.

Câtă putere cele mai bune plăci grafice utilizare? Este o întrebare importantă și, în timp ce spectacolul îl prezentăm în Repere GPU ierarhia este utilă, una dintre adevăratele măsuri ale unui GPU este cât de eficientă este. Pentru a determina eficiența energiei GPU, trebuie să cunoaștem atât performanța, cât și consumul de energie. Performanța de măsurare este relativ ușoară, dar puterea de măsurare poate fi complexă. Suntem aici pentru a apăsa butonul de resetare la măsurătorile de putere ale GPU și pentru a face lucrurile în modul corect - plus că este o pregătire bună pentru AMD Big Navi, Nvidia Ampere, și Grafica Intel Xe.

consum

Există diferite moduri de a determina consumul de energie, cu diferite niveluri de dificultate și precizie. Cea mai ușoară abordare este prin intermediul software-ului, cum ar fi GPU-Z, care vă va spune ce raportează hardware-ul. Alternativ, puteți măsura puterea la priză folosind ceva de genul Kill-A-Watt contor de putere, dar care captează doar puterea totală a sistemului, inclusiv ineficiențele PSU. Cel mai bun și mai precis mijloc de măsurare a consumului de energie al unei plăci grafice este de a măsura consumul de energie între sursa de alimentare (PSU) și placă, dar necesită mult mai multă muncă.

Folosim GPU-Z în ultimele șase luni, dar are unele inexactități clare, așa că este timpul să ne întoarcem să facem lucrurile corect. Și prin „mod corect”, ne referim la măsurarea consumului de energie în linie utilizând dispozitive hardware. Mai exact, folosim software-ul Powenetics în combinație cu diferite monitoare de la TinkerForge. Puteți citi prezentarea generală a proiectului Powenetics pentru detalii suplimentare.

Am petrecut ultimele două săptămâni lipind împreună bucățile necesare, urmate de testare. Permiteți-mi să spun că lipirea nu este pentru cei slabi de inimă. Am reușit să nu mă ard (abia) și totul funcționează, dar a fost mult mai dificil decât construirea unui PC. Mergeți, aprindeți-mă dacă credeți că lipirea este distractivă - aș prefera să merg la dentist. Cu siguranță ar dura mult mai puțin timp. De asemenea, patul meu de testare are acum un număr alarmant de fire care ies din el. Dar deviez.

Principala problemă cu GPU-Z este că este predispusă la fel de „trișare”. Metricele de putere GPU-Z ale Nvidia sunt rezonabile, în special pe GPU-urile Turing mai recente. Cu toate acestea, GPU-urile AMD raportează doar consumul de energie al GPU - restul plăcii grafice, inclusiv VRAM, VRM etc. nu fac parte din ecuație. Cât de mare este diferența asta? Conform testelor noastre reînnoite de Powenetics, multe dintre GPU-urile Navi ale AMD au un consum de energie al plăcii grafice cu 25-35 W mai mare decât doar GPU-ul ... și cu cât mai puțin spus despre Polaris și Vega, cu atât mai bine. (Dar nu vă faceți griji, avem graficele! O, băiete, avem câteva grafice.)

Deoarece avem o serie de recenzii recente ale plăcilor grafice care au folosit o altă metodă de citire, profităm de această ocazie pentru a stabili recordul. Câtă putere are un AMD Radeon RX 5600 XT sau RX 5500 XT folosesc cu adevărat - și este mai mult sau mai puțin decât piesele Nvidia concurente? Acum putem răspunde definitiv la această întrebare. De asemenea, testăm hardware-ul generației anterioare, mai mult ca punct de referință, așa că vom avea și seria GTX 10 și AMD Polaris și Vega (și aș putea adăuga câteva carduri mai devreme când am timp).

Configurare test

Pentru aceste măsurători de putere, folosim patul nostru standard de testare a plăcilor grafice și este ceea ce vom folosi la recenziile viitoare ale plăcilor grafice. Este format dintr-o placă de bază MSI MEG Z390 Ace, Procesor Intel Core i9-9900K, Cooler NZXT Z73, 32 GB Corsair DDR4-3200 RAM, un SSD M.2 rapid și ceilalți biți și piese pe care le vedeți în dreapta. Acesta este un pat de test deschis, deoarece echipamentul Powenetics necesită în esență unul.

Există un card riser PCIe x16 (care este locul în care a intrat în joc lipirea) care se introduce în placa de bază, iar apoi slotul pentru plăci grafice. Acesta este modul în care captăm cu precizie consumul real de energie al slotului PCIe, atât de pe șinele de 12V, cât și de pe cele de 3.3V. Există, de asemenea, kituri de 12V care măsoară consumul de energie pentru fiecare dintre conectorii de alimentare PCIe Graphics (PEG) - tăiem cablurile de alimentare PEG în jumătate și trecem cablurile prin blocurile de alimentare. RIP, cablu PSU.

Echipamentele Powenetics în mână, m-am apucat să re-testez toate GPU-urile curente și anterioare pe care le puteam pune. În cea mai mare parte am testat carduri de referință, cel puțin pentru GPU-urile AMD și Nvidia de ultimă generație. Cu toate acestea, nu există întotdeauna modele de referință pentru GPU-urile bugetare și de nivel mediu. Am inclus câteva GPU-uri suplimentare, precum și puncte de referință și, bineînțeles, toate GPU-urile viitoare vor fi testate folosind aceeași abordare. Iată lista a ceea ce am testat:

De la AMD, am referințe Radeon RX 5700 XT și 5700 de cărți, împreună cu Radeon VII, Vega 64 și Vega 56, dar AMD nu face modele „de referință” pe majoritatea celorlalte GPU-uri. Am inclus, de asemenea, o pereche de carduri fără referință pentru comparație și, după cum vom vedea, există unele variații între diferite modele ale aceluiași GPU. Vom include carduri de la terți în rezultatele noastre și în recenziile viitoare, deci aceasta este mai mult măsurarea de bază pentru GPU-urile actuale.

Pentru Nvidia, totul, de la RTX 2060 și mai sus este o carte de referință Founders Edition - care include overclock-ul de 90 MHz și TDP puțin mai mare pe modelele non-Super - în timp ce celelalte carduri Turing sunt toate carduri partenere AIB. Câteva rulează la ceasuri de referință, iar altele vin cu overclockuri modeste din fabrică, ceea ce este practic același cu modelele AMD fără referință. Cardurile din seria GTX 10 din generația anterioară sunt, de asemenea, modele Founders Edition, cu excepția celor 1060 de 3 GB și mai mici care utilizează carduri partenere.

Actualizați: Am adăugat mai multe GPU-uri mai vechi, care este practic tot ceea ce am la dispoziție pentru testare. Cardurile vechi sunt GTX 980 Ti, 980, 970 și 780 ale Nvidia, împreună cu AMD R9 Fury X și R9 390.

Rețineți că toate cardurile rulează „stoc din fabrică”, ceea ce înseamnă că nu există manual overclocking sau subevoltant este implicat. Da, diferitele cărți ar putea funcționa mai bine cu o anumită reglare și reglare, dar acesta este modul în care se vor comporta cărțile, dacă le scoateți din cutia lor și le instalați în PC.

Testarea noastră reală rămâne aceeași cu recenziile recente. Buclăm reperul Metro Exodus de cinci ori la 1440p ultra și, de asemenea, rulăm Furmark timp de zece minute. Ambele sunt teste solicitante, iar Furmark poate împinge unele GPU-uri dincolo de limitele lor normale, deși cele mai recente modele de la AMD și Nvidia au tendința de a face față cu asta. Ne concentrăm doar pe consumul de energie pentru acest articol, deoarece temperatura, viteza ventilatorului și rezultatele ceasului GPU continuă să utilizeze GPU-Z pentru a colecta aceste date.

Utilizarea energiei GPU în timpul jocurilor: Metro Exodus

Datorită numărului de carduri testate, avem mai multe diagrame. Graficul general de energie va arăta consumul mediu de energie în timpul testului lung de aproximativ 10 minute - este de fapt timid 15 secunde de 10 minute, dacă suntem precisi. Această diagramă nu include timpul dintre teste, unde consumul de energie scade timp de aproximativ 9 secunde, deci este o imagine realistă a tipului de consum de energie pe care îl veți vedea atunci când jucați un joc ore întregi.

Pe lângă graficul cu bare, avem diagrame liniare separate, aproximativ separate în categorii bugetare, midrange și high-end, fiecare cu până la 12 GPU-uri. Acestea arată consumul de energie în timp real pe parcursul valorii de referință folosind datele de la Powenetics. Limita de 12 GPU-uri pe grafic este de a încerca să păstreze graficele în cea mai mare parte lizibile, iar divizarea a ceea ce GPU merge pe grafic este oarecum arbitrară. Am încercat să grupăm GPU-urile într-un mod sensibil, deși nu am putut încadra fiecare GPU pe graficul ideal. (Nu există o pauză curată între „buget” și „mainstream”, plus GPU-urile din generația anterioară înseamnă că avem mai mult de 12 GPU-uri în unele categorii.)

În clasamentul general, unde mai puțină putere este mai bună, este destul de ușor să vedeți cât de departe AMD a rămas în urma Nvidia înainte de GPU-urile generației Navi. Diferitele carduri Vega și Polaris AMD folosesc mult mai multă putere decât omologii lor Nvidia. Chiar și acum, cu GPU-urile Navi de 7 nm în creștere față de GPU-urile de 12 nm, AMD este doar aproximativ egal cu Nvidia. Cum se vor schimba lucrurile odată cu viitoarele Nvidia Ampere și AMD Big Navi lansările sunt ceva ce așteptăm cu siguranță să vedem, ceea ce se întâmplă cu pretențiile AMD de 50% îmbunătățiri ale performanței pe watt cu RDNA 2.

Căutând în graficele de linii, în prima grupare de GPU-uri cu putere mai mică/mai mică, cardurile din seria GTX 1650 de la Nvidia se situează sub modelele concurente AMD RX 5500 XT, deși performanța este cu siguranță un factor în alegerea între carduri. Este interesant faptul că 4GB și 8GB 5500 XT sunt practic identici în ceea ce privește consumul de energie - mai multă VRAM nu înseamnă în mod inerent o utilizare a energiei substanțial mai mare. Între timp, RX 590 și RX 570 4GB reprezintă un mare pas în ceea ce privește consumul de energie, în timp ce RX 560 4GB este singurul card din suita noastră de teste care nu include un conector de alimentare PEG cu 6 pini sau 8 pini și astfel rămâne sub 75W.

A doua diagramă de linie evidențiază saltul mare pe care l-a văzut AMD cu GPU-urile Navi. Cele trei modele GTX 1660 (vanilie, Super și Ti) nu se află pe aceeași diagramă ca modelele RX 5500 XT, dar sunt destul de mult legate de consumul de energie. Îmbunătățind performanțele, RX 5700 și RX 5600 XT sunt chiar în grosime în comparație cu Turing și Vega 56. Și vorbind despre Vega 56, modelul PowerColor vine cu un overclock modest și un cooler mult mai mare, care îi permite să rămână rece. Asta înseamnă ceasuri mai mari și o utilizare mai mare a energiei, împreună cu cadre mai rapide.

În cele din urmă, cele mai performante cărți pot atrage multă putere, Vega 64 depășind de fapt modelul de referință Radeon VII. Între timp, RX 5700 XT oferă aproape aceleași performanțe ca și modelul VII, în timp ce folosește mult mai puțină putere. Este, de asemenea, interesant de văzut că cardurile Nvidia Pascal anterioare (GTX 1080 și GTX 1070 Ti) folosesc încă mai puțină energie decât modelele lor de „înlocuire” Turing și ceva mai multă putere decât 2060 Super. Este de așteptat, deoarece ambii arhitecți folosesc tehnologia de proces similară de 12nm/16nm a TSMC. Trecerea la 7 nm ar trebui să ofere o creștere substanțială a eficienței energetice și a performanței pentru GPU-urile următoare de la Nvidia.

Alimentare GPU cu FurMark

Să punem jocurile în spatele nostru și să trecem la testul FurMark care, așa cum am subliniat frecvent, este în esență cel mai rău caz pentru utilizarea energiei. Unele dintre GPU-urile tind să fie mai agresive în ceea ce privește restricționarea cu FurMark, în timp ce altele se înghesuie și depășesc dramatic TDP-urile oficiale. Puține dacă vreun joc va impozita o GPU la fel ca FurMark, deși lucruri precum extragerea criptomonedelor se pot apropia. Configurarea graficului este aceeași ca mai sus, cu o imagine de ansamblu la nivel înalt urmată de trei diagrame liniare detaliate.

În graficul general, majoritatea GPU-urilor AMD se îndreaptă spre partea de jos - și mai jos este mai bine aici, deci nu este bine. Utilizarea puterii Radeon VII sare de 30W comparativ cu testarea Metro Exodus, iar GPU-urile Vega și Polaris văd și ele o creștere mare. RX 570 4GB (un model MSI Gaming X) depășește de fapt specificația oficială de putere pentru un conector PEG cu 8 pini cu FurMark, care trage aproape 180W. Acesta este, din fericire, singurul GPU care depășește specificațiile, pentru conectorii sau conectorii PEG sau slotul PCIe, dar ilustrează cât de rău pot obține lucrurile într-o sarcină de lucru în cel mai rău caz.

GPU-urile rămase, adică cele mai recente piese Navi ale AMD și cipurile Turing și Pascal ale Nvidia, nu schimbă în mare parte consumul de energie prea mult. Diferitele carduri Nvidia RTX se află la aproximativ 5W de numerele Metro Exodus și același lucru este valabil și pentru Pascal. Există doar câteva excepții: consumul de energie GTX 1660 sub FurMark sare cu 15W, depășind de fapt consumul de energie al modelului 1660 Ti, iar GTX 1060 3GB, 1050 Ti și 1050 toate văd și salturi mai mari.

GPU-urile Navi de la AMD împart diferența dintre Turing și Vega, dar cardurile RX 5500 XT sunt cele mai rele dintre acestea, sărind 45W. 5600 XT arată o deltă mai mică de 20W, RX 5700 se schimbă doar cu 10W, iar RX 5700 XT este doar o diferență de 3W.

Este interesant faptul că jetoanele bugetare de la ambele companii par să fie lovite mult mai greu de FurMark decât de jocuri și poate este doar un caz în care modelele bugetare nu sunt concepute pentru a detecta și a strânge FurMark. Cu toate acestea, am verificat alte setări pentru GPU-urile bugetare din Metro și nu putem atinge aceleași niveluri de putere ca FurMark. O parte a problemei poate fi pur și simplu că jocurile solicitante depășesc capacitățile GPU-urilor, în timp ce încărcăturile sintetice, cum ar fi FurMark, sunt capabile să maximizeze consumul de energie.

Un lucru pe care nu îl arătăm sunt cifrele de putere GPU-Z, deși le avem. În timp ce GPU-urile Pascal de la Nvidia au o utilizare reală a energiei, în mod obișnuit la 5W față de numărul GPU-Z, iar GPU-urile Turing sunt practic aprinse, GPU-urile Navi și Polaris de la AMD au o utilizare totală a plăcii, cu 25-35W mai mare decât consumul de energie numai pentru GPU indicat în GPU-Z. Și Vega? Există până la o deltă de 80W între GPU-Z și Powenetics cu Vega 64. Sperăm că AMD recunoaște modul în care raportează puterea în viitoarele GPU-uri, deoarece ar fi mult mai util să raportați puterea plăcii, mai degrabă decât doar puterea GPU.

Nu există multe alte lucruri de spus despre graficele de linie, în afară de faptul că se constată că consumul de energie este mai mare și de data aceasta majoritatea GPU-urilor ating aproape puterea nominală și apoi rămân acolo. Nu există fluctuații majore, cu excepția celor două cărți Vega 64. De asemenea, este interesant modul în care vanilie GTX 1660 cu GDDR5 folosește mai multă putere decât Super și Ti, arătând unul dintre celelalte beneficii ale GDDR6 pe lângă lățimea de bandă.

Analizând consumul de energie și eficiența GPU

Este demn de remarcat faptul că nu prezentăm sau discutăm ceasurile GPU, viteza ventilatorului sau temperaturile GPU în acest articol. Puterea, performanța, temperatura și viteza ventilatorului sunt toate corelate, astfel încât o viteză mai mare a ventilatorului poate scădea temperaturile și permite performanțe mai mari și consum de energie. Alternativ, un card poate scădea ceasurile GPU pentru a reduce consumul de energie și temperatura. Ne adâncim în acest lucru în recenziile individuale ale GPU-urilor și ale plăcilor grafice, dar am vrut doar să ne concentrăm asupra resetării diagramelor de energie pentru moment. Dacă observați discrepanțe între recenziile GPU anterioare și viitoare, acesta este motivul pentru care.

Privind înainte, trecerea înapoi la măsurători de putere în linie ne pregătește și pentru lansările viitoare ale AMD RDNA 2, Nvidia Ampere și Grafica Intel Xe carduri. Sperăm că AMD și Nvidia se îmbunătățesc și mai mult în ceea ce privește eficiența și suntem gata să testăm când sosesc cardurile. Între timp, Intel este ceva de genul wild card. Grafica integrată Intel actuală poate fi foarte eficientă din punct de vedere energetic, dar este și patetic lentă. Ce se va întâmpla când Intel va încerca să creeze un GPU dedicat și va raporta Intel consumul exact de energie către utilități precum GPU-Z? Desigur, cu Powenetics nu va trebui să ne facem griji pentru asta.

Acum putem măsura în mod corespunzător consumul real de energie al plăcii grafice și să nu fim lăsați în voia diferitelor companii atunci când vine vorba de informații despre energie. Nu este faptul că puterea este cea mai importantă valoare atunci când privim plăcile grafice, dar dacă alte aspecte precum performanța, caracteristicile și prețul sunt aceleași, obținerea cardului care utilizează mai puțină energie este o idee bună. Acum aduceți noile GPU-uri!

Iată prezentarea generală finală la nivel înalt a testării puterii GPU, care arată o eficiență relativă în ceea ce privește performanța pe watt:

Acest tabel combină datele de performanță pentru toate GPU-urile testate cu datele despre consumul de energie discutate mai sus, sortează în funcție de performanța pe watt și apoi scalează toate scorurile în raport cu cel mai eficient GPU. Este o privire grăitoare la cât de departe a fost AMD, cât de departe a ajuns cu arhitectura Navi și munca care rămâne.

Eficiența nu este singura valoare importantă pentru un GPU, iar performanța contează cu siguranță. Cu toate acestea, cărțile adesea menționate ca fiind chilipiruri extrem de bune pot avea o latură întunecată. Radeon RX 570 4GB, de exemplu, a fost una dintre alegerile de top pentru GPU-urile bugetare din ultimul an. Adesea la un preț de numai 120 USD, oferă performanțe de joc decente. Pe de altă parte, consumul de energie poate fi aproximativ dublu față de cardurile mai noi care oferă performanțe similare, cum ar fi GTX 1650 GDDR6, și se află aproape de partea inferioară a tabelului nostru de performanță relativă pe watt.

Cele mai eficiente GPU-uri ajung să fie un amestec de carduri Navi 10 ale AMD și cipuri Turing ale Nvidia, deși Nvidia are atât un randament cât și un avantaj numeric. În cazul în care AMD are doar cinci piese Navi diferite în acest moment, Nvidia are șapte GPU-uri RTX Turing și încă șase cipuri GTX Turing. RX 5700 ocupă locul al doilea, chiar în spatele GTX 1660 Ti. GPU-urile de nivel mediu echilibrate și chiar jetoanele bugetare fac o combinație puternică. Cel mai bun card RTX de urmărire a razelor de la Nvidia este 2060 Super, care ocupă locul șase, în timp ce RX 5700 XT cu ceas mai mare al AMD este clar pe locul 18.