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Eine Klasse für sich: AMD Ryzen 3950X – Leistungsaufnahme und Effizienz im Detail analysiert und dokumentiert

Nach vielen Messreihen und investierten Stunden ist der Artikel zur Leistungsaufnahme des Ryzen 9 3950X dann doch noch (gerade so) fertig geworden. Die CPU, die AMD heute früh per Kurier für die Rotation zwischen den Redaktionen wieder eingezogen hat, war dabei sogar noch einigermaßen warm, denn ich musste die Tests nunmehr leider abbrechen. Deshalb wird es auch keine Temperatur-Analysen mit Chiller, Luftkühlungs-Experimente und die Abschätzung von Leckströmen & Co. geben können. Das ist zwar bedauerlich, aber aufgrund der Nichtverfügbarkeit dieser CPUs (momentan) auch nicht zu ändern. Da bitte ich einfach nur um Verständnis und appelliere auch an AMD, die Bemusterung der Medien noch einmal auf den Prüfstand zu stellen. Es war ja noch nicht einmal möglich, ein eigenes Sample zur UVP zu erwerben, trotz vieler Anfragen.

Was ich aber geschafft habe, ist ein sehr eindrucksvolles Bild einer hocheffizienten CPU, die das Vergleichsmodell von Intel (zum Launch-Zeitpunkt) in Form des Core i9-9960X geradezu pulverisiert. Der Ryzen 9 3950X ist effizienter und schneller, da beißt die Maus keinen Faden ab. Das lässt sich mit vielen Tests recht gut belegen, zumal ich auch auf die Leistung der einzelnen Kerne mit einem oder zwei Threads (SMT Off und on) eingehen werde. Das sind allein für das Rendern des igoBots 32 einzelne Messungen, von denen die längste mit fast 2 Stunden und 15 Minuten recht lang ausfiel. Da musste, aus den bereits genannten Gründen, auch der Eco-Mode entfallen.

Gemessen habe ich mit den Oszillografen und dem neuen Motherboard-Testaufbau (siehe Leistungsaufnahme-Messung in Echtzeit an CPU, GPU und Motherboard mit System- und Sensordaten kombinieren? Geht doch!) samt Einzel-Rail-Messung aller zuführenden Leitungen und der Einbindung der Sensorwerte mittels des genauen Time Stamps. Das kann sich am Ende durchaus sehen lassen, ist aber eine Anhäufung von Datensätzen, die sich gewaschen hat. Doch um zu verstehen, warum in diesem Fall viele relevante Sensorwerte des Motherboards stimmen, muss ich dieses noch einmal kurz erklären. Denn man kann hier auch grandios reinfallen.

Testmethodik und Spannungswandler-Basics

Ich habe ja bereits mehrmals darüber geschrieben, wie unterschiedlich die Sensorwerte der verschiedenen Motherboards ausfallen. Vor allem bei den Gesamtwerten dessen, was die Spannungswandler ausgangsseitig an die CPU liefern gab und gibt es immer wieder extreme Unterschiede, für die der Begriff Toleranz noch eine maßlose Untertreibung wäre. Um jedoch alle vom Motherboard gelieferten Werte richtig einordnen zu können, habe ich das für diesen Test verwendete Board, ein MSI MEG X570 Godlike erst einmal genauer betrachtet und auch an vielen Stellen erst einmal nachgemessen.

Die Spannungswandler für die CPU setzen auf ein sauberes 7-Phasen-Design, bei dem jeder dieser Phasen noch einmal mit einem passenden Doubler-Chip einen Counterpart erhält. Damit stehen insgesamt 14 Spannungsregler-Kreise zur Verfügung. Der als VRM verwendete  TDA21472 vereint einen synchronen Buck-Gate-Treiber mit niedrigem Ruhestrom, eine Schottky-Diode sowie die benötigten High-Side- und Low-Side-MOSFETs. Was diese PowerStages aber so interessant macht, sind der temperaturkompensierte und wieselflinke Sensor für die Stromstärke am Gate mit sehr hoher Genauigkeit und der analoge Temperatursensor.

Damit ist diese sogenannte MOSFET-DCR (DC Resistance) jeder Inductor-DCR herkömmlicher Schaltungen haushoch überlegen, weil deren herkömmliche und deutlich günstigere Inductor DCR nur eine Art Schätzung des Stromflusses über den induktiven Widerstand der jeweiligen Filterspulen im Ausgangsbereich darstellt. Allein durch die Fertigungstoleranzen der Spulen und die mangelnde Temperaturkompensation ergeben sich hier unter Umständen Differenzen von vielen Watt bei Volllast. Deswegen habe ich auch zunächst einmal den Wirkungsgrad der Wandler versucht zu ermitteln, indem ich eingangs- und ausgangsseitig gemessen bzw. ausgelesen habe.

Wir sehen, dass die Effizienz der Spannungswandler bei ca. 200 Watt mit knapp 95 % am höchsten ist. jedoch kaum unter 90 % fällt. Das ist ein sehr guter Wert, zumal ja relativ wenig Abwärme entsteht, die weggekühlt werden müsste. Nach allen Vergleichstests auch direkt am Motherboard kann man die an den Sensoren auslesbaren Werte für Spannungen und Ströme also  durchaus als sehr genau bezeichnen, auch wenn die Messintervalle mit ca. 500 ms sehr hoch ausfallen. Kleiner geht es allerdings nicht, ohne zusätzliche CPU-Last auf dem System zu generieren. Und genau das will ich ja nicht.

Bevor ich jedoch auf der nächsten Seite mit den Ergebnissen beginne, gibt es schnell noch das Testsystem als tabellarischen Überblick:

Test System and Equipment
Hardware:

AMD Ryzen 9 3950X
MSI MEG X570 Godlike

Intel Core i9-9960X
Aorus X299 Master

General
4x 8GB G.Skill FlareX DDR4 3200
1x 2 TByte Aorus (NVMe System SSD, PCIe Gen. 4)
1x Seagate FastSSD Portable USB-C
Seasonic Prime 1200 Watt Titanium PSU

Cooling:
Alphacool Eisblock XPXPro (AM4, 2066)
Alphacool Eiswolf (modified)
Thermal Grizzly Kryonaut
Case:
Raijintek Paean
Open Benchtable
Monitor: BenQ PD3220U
Power Consumption:

MCU-based:
10-channel bricklet solution with air-cooled shunts per rail (Tinkerforge)
USB/Ethernet for logging on a second PC

Scope-based:
Non-contact direct current measurement
Direct voltage measurement at the respective connectors and at the power supply unit
2x Rohde & Schwarz HMO 3054, 500 MHz multichannel oscilloscope with memory function
4x Rohde & Schwarz HZO50, current clamp adapter (1 mA to 30 A, 100 KHz, DC)

Voltage and Resistance:
1x Rohde & Schwarz HMC 8012, digital multimeter with memory function

Thermal Imager:
1x Optris PI640 + 2x Xi400 Thermal Imagers
Pix Connect Software
Type K Class 1 thermal sensors (up to 4 channels)
Acoustics:
NTI Audio M2211 (with calibration file)
Steinberg UR12 (with phantom power for the microphones)
Creative X7, Smaart v.7
Own anechoic chamber, 3.5 x 1.8 x 2.2 m (LxTxH)
Axial measurements, perpendicular to the centre of the sound source(s), measuring distance 50 cm
Noise emission in dBA (slow) as RTA measurement
Frequency spectrum as graphic
OS: Windows 10 Pro (1909, all Updates)

 

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Igor Wallossek

Chefredakteur und Namensgeber von igor'sLAB als inhaltlichem Nachfolger von Tom's Hardware Deutschland, deren Lizenz im Juni 2019 zurückgegeben wurde, um den qualitativen Ansprüchen der Webinhalte und Herausforderungen der neuen Medien wie z.B. YouTube mit einem eigenen Kanal besser gerecht werden zu können.

Computer-Nerd seit 1983, Audio-Freak seit 1979 und seit über 50 Jahren so ziemlich offen für alles, was einen Stecker oder einen Akku hat.

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