NVIDIA GeForce RTX 5080 Founders Edition im Test – GeForce RTX 4080 Ti Super mit Blackwell-Genen

1 - Einführung und Details zur Blackwell GB203-400-A1 GPU 2 - Testsystem und Equipment 3 - Gaming: Full-HD 1920x1080 Pixels (Rasterization Only) 4 - Gaming: WQHD 2560x1440 Pixels (Rasterization Only) 5 - Gaming: Ultra-HD 3840x2160 Pixels (Rasterization Only) 6 - Gaming: WQHD 2560x1440 Pixels, Supersampling, RT & FG 7 - Gaming: Ultra-HD 3840x2160 Pixels, Supersampling, RT & FG 8 - DLSS4 und MFG: Cyberpunk 2077 im Detail 9 - DLSS4 und MFG: Alan Wake 2 im Detail 10 - PCIe 5 Probleme, Leistungsaufnahme in Theorie und Praxis 11 - Lastspitzen nativ vs. DLSS4, Netzteilempfehlung 12 - Kühler, Temperaturen, Thermografie, Geräuschentwicklung 13 - Zusammenfassung und Fazit

Detailbetrachtung beim Gaming in Ultra-HD

In Cyberpunk 2077 benötigt die Grafikkarte bei nativer Auflösung in UHD und extremen Einstellungen Spitzenleistungen von bis zu 330 Watt. Diese Werte entstehen insbesondere durch die enormen Anforderungen an die Rechenleistung der GPU, wenn hohe Auflösungen und maximale Details ohne Unterstützung durch KI-basierte Skalierung oder Effizienztechnologien genutzt werden. Solche Spitzenlasten setzen eine zuverlässige Stromversorgung voraus, da sie zwar nicht die gesamten Leistungsreserven des 12V2X6-Designs fordern, aber trotzdem noch hohe Anforderungen an die Stabilität der Netzteile stellen.

Die Messung der Leistungsaufnahme und der Stromstärken in 20-ms-Intervallen erlaubt eine präzise Analyse der Energieflüsse und der Belastung der einzelnen Stromversorgungsleitungen einer Grafikkarte. Die kurzen Intervalle sorgen dafür, dass selbst schnelle Änderungen in der Lastdynamik erfasst werden können, etwa bei plötzlichen Leistungsspitzen oder Übergängen zwischen unterschiedlichen Lastzuständen. Diese Methode ermöglicht es, ein detailliertes Bild über das Verhalten der Karte unter realen Betriebsbedingungen zu zeichnen. Diese Grafik zeigt die Leistungsaufnahme, die als Produkt der gemessenen Ströme und der entsprechenden Versorgungsspannung berechnet wird. Sie verdeutlicht, wie viel elektrische Energie die Grafikkarte in Echtzeit verbraucht. Diese Darstellung ist entscheidend, um das Gesamtniveau des Energiebedarfs sowie Spitzenwerte zu erfassen, die bei plötzlichen Belastungen auftreten können. Sie bietet eine Grundlage, um zu bewerten, ob das Energiemanagement der Karte effektiv arbeitet und die Vorgaben der PCIe-Spezifikationen eingehalten werden.

Die zweite Grafik hingegen konzentriert sich auf die reinen Ströme, die durch die verschiedenen Stromversorgungsschienen fließen, beispielsweise durch den PEG-Slot und die externen Anschlüsse wie 12V2X6. Diese Darstellung liefert Einblicke in die Verteilung der Lasten zwischen den einzelnen Stromquellen. So lässt sich erkennen, wie stark der Mainboardslot beansprucht wird und in welchem Umfang externe Stromanschlüsse die Versorgung übernehmen. Besonders interessant sind hierbei plötzliche Stromspitzen, die auftreten können, wenn die GPU kurzfristig mehr Energie benötigt, etwa bei komplexen Raytracing-Berechnungen oder Pathtracing-Szenarien.

Die Kombination beider Grafiken bietet eine umfassende Sicht auf die Energieflüsse der Grafikkarte. Während die Leistungsaufnahme ein Gesamtbild der Energieeffizienz und -stabilität liefert, erlaubt die Analyse der reinen Ströme eine Bewertung der Belastung der verschiedenen Versorgungskanäle. Diese Informationen sind entscheidend, um Schwachstellen im Energiemanagement zu identifizieren und die Einhaltung der Normen zu überprüfen, insbesondere in Hinblick auf die Beanspruchung des PEG-Slots und die Verteilung der Lasten auf die externen Anschlüsse. Solche Daten sind nicht nur für Entwickler, sondern auch für Enthusiasten von Bedeutung, die das Verhalten ihrer Hardware im Detail verstehen möchten.

Die beiden nächsten Grafiken bieten eine hochauflösende Analyse eines einzelnen der zuvor betrachteten 20-ms-Intervalle, diesmal in 10-µs-Schritten aufgelöst. Diese Detailtiefe erlaubt einen präzisen Einblick in das Verhalten der Stromversorgung bei kurzzeitigen Lastwechseln, die in der Praxis durch plötzliche Anforderungen der GPU, beispielsweise bei Render-Spikes oder Framewechseln, ausgelöst werden. In der ersten Grafik wird die Leistungsaufnahme in diesem extrem kurzen Zeitraum dargestellt. Sie offenbart feinste Schwankungen und Spitzen, die für den Betrieb moderner Hochleistungsgrafikkarten typisch sind. Solche Spitzen können kurzfristig um ein Vielfaches über dem Durchschnittswert liegen und stellen hohe Anforderungen an die Reaktionsgeschwindigkeit und Stabilität des Netzteils. Wir messen hier bis zu 900 Watt und bekommen einen kleinen Schreck.

Die zweite Grafik zeigt den Stromfluss, der in diesen 10-µs-Intervallen durch die Stromversorgungskabel fließt. Hier werden insbesondere die abrupten Veränderungen deutlich, die bei hochdynamischen Lasten auftreten. Diese feinen Details sind entscheidend, um zu verstehen, wie kurzfristige Lastwechsel durch die Netzteilarchitektur kompensiert werden und welche Auswirkungen sie auf die Gesamtsystemstabilität haben können. Diese Messungen verdeutlichen auch den Sinn der ATX 3.1-Norm, insbesondere die Forderung nach 200 % Leistungsreserve bei Lastspitzen im Bereich von 1 Millisekunde. Da die Grafikkarte in Spitzenlastsituationen sehr hohe Leistungsanforderungen stellt, ist es essentiell, dass das Netzteil nicht nur kurzfristig stabil bleibt, sondern auch über ausreichende Reserven verfügt, um solche Schwankungen abzufangen, ohne dabei Spannungseinbrüche zu verursachen.

Lastverhalten im Torture-Test

Furmark wird häufig als Extrembelastungstest für Grafikkarten eingesetzt, da es die GPU auf eine untypisch konstante und maximale Belastung bringt, die weit über das hinausgeht, was in den meisten realen Anwendungen oder Spielen auftritt. Die Software nutzt eine intensive Berechnung von Grafikprozessen, die sowohl die Shader- als auch die Speichercontroller der GPU vollständig auslastet. Dies erzeugt eine thermische und elektrische Belastung, die als Worst-Case-Szenario dient, um die Stabilität und Leistungsfähigkeit der Grafikkarte sowie der Stromversorgung zu prüfen. Bei diesem Test kann die Leistungsaufnahme der Karte sogar die spezifizierte TDP von 360 Watt übertreffen und Spitzen bis zu 500 Watt erreichen. Dies liegt daran, dass die TDP einer Grafikkarte die durchschnittliche thermische Verlustleistung unter normalen Betriebsbedingungen beschreibt, während Furmark eine maximale und anhaltende Last erzeugt, die die Grenzen der Leistungsaufnahme ausreizt. Hinzu kommen mögliche kurzfristige Lastspitzen, die ebenfalls in diese Werte einfließen.

Der Test ist besonders relevant, um die Stromversorgungskomponenten des Systems, wie das Netzteil und die Spannungswandler, auf ihre Belastbarkeit und Effizienz zu überprüfen. Da Furmark eine nahezu unrealistisch hohe Belastung erzeugt, gilt er zwar nicht als repräsentativ für alltägliche Nutzungsszenarien, aber als äußerst nützlich, um mögliche Schwachstellen in der Hardware oder der Kühlung aufzudecken. Die Tatsache, dass die Karte die 600-Watt-Marke erreicht, zeigt auch, wie wichtig eine ausreichende Dimensionierung des Netzteils ist, da dieses nicht nur die nominelle TDP abdecken, sondern auch für solche Spitzenlasten ausreichend Reserven bieten muss. Furmark dient somit als eine Art Stresstest, der sicherstellt, dass das gesamte System auch in Extremsituationen stabil bleibt. Dazu noch das Bild der fließenden Ströme:

Die hochauflösenden Messungen während eines Furmark-Tests liefern entscheidende Erkenntnisse über das Verhalten der Stromversorgung und der Leistungsaufnahme der Grafikkarte in Extremsituationen. Furmark erzeugt durch seine kontinuierlich maximale Auslastung der GPU eine konstante thermische und elektrische Belastung, die in diesen Messungen mit höchster Präzision analysiert werden kann. In Intervallen von nur wenigen Mikrosekunden aufgezeichnete Daten zeigen, wie die Leistungsaufnahme und die Ströme über die Zeit variieren. Besonders auffällig sind dabei die kurzfristigen Lastspitzen, die in den Messungen sichtbar werden und deutlich über die durchschnittliche Leistungsaufnahme hinausgehen können. Solche Spitzen entstehen durch schnelle Änderungen in der Auslastung einzelner GPU-Komponenten, wie Shader-Arrays oder Speichercontrollern, die Furmark gezielt beansprucht.

Diese Messungen sind besonders relevant im Kontext der ATX 3.1-Norm, die für Netzteile die Fähigkeit fordert, kurzfristige Spitzen bis zu 200 % der nominellen Belastung für eine Dauer von bis zu 1 Millisekunde zu kompensieren. In den hochauflösenden Daten wird deutlich, dass solche Spitzen bei Furmark nicht nur theoretische Überlegungen sind, sondern tatsächlich auftreten und teilweise sogar kritisch nahe an die Grenzen der Stromversorgungsdesigns heranreichen können.

Zusammenfassung der Lastspitzen und eine Netzteilempfehlung

Ein Netzteil mit einer Nennleistung von 1000 Watt, das die Anforderungen der ATX 3.1-Norm erfüllt, stellt eine geeignete Wahl dar, um die beschriebenen Leistungsaufnahmewerte und Lastszenarien zuverlässig abzudecken. Die maximalen Spitzenlasten der Grafikkarte, die in Extremsituationen wie Furmark oder bei sehr anspruchsvollen Spielen bis zu 370 Watt erreichen können, machen eine hohe Leistungsreserve notwendig. Zusammen mit der Last des restlichen Systems, etwa durch die CPU, den Arbeitsspeicher und andere Komponenten, ergibt sich ein Bedarf, der in ganz kurzen Spitzenzeiten bis zu rund 530 Watt betragen kann.

Ein Netzteil mit 850 Watt bietet in solchen Szenarien nicht nur ausreichend Spielraum, sondern ermöglicht auch das Abfangen kurzfristiger Lastspitzen, die durch die ATX 3.1-Norm abgedeckt werden. Diese Norm erfordert die Fähigkeit, kurzfristige Leistungsanforderungen von bis zu 200 % der Nennlast für eine Dauer von bis zu einer Millisekunde zu bewältigen. Das gewählte Netzteil kann daher auch Spitzenlasten von bis zu 1700 Watt ohne Stabilitätsprobleme oder Spannungseinbrüche handhaben.

Die Dimensionierung auf 850 Watt sorgt zudem dafür, dass das Netzteil bei typischen Betriebsszenarien in einem effizienten Lastbereich arbeitet, der idealerweise zwischen 50 und 70 % der Nennleistung liegt. Dadurch werden sowohl die Energieeffizienz als auch die Langlebigkeit des Netzteils optimiert. Mit einer Zertifizierung nach 80 PLUS Platinum oder Titanium wird zudem eine hohe Effizienz und geringe Wärmeentwicklung gewährleistet. Ein weiterer Vorteil dieser Wahl ist die Zukunftssicherheit. Durch die Unterstützung moderner Standards wie des 12V2X6-Stromdesigns ist das Netzteil für aktuelle und kommende Hochleistungsgrafikkarten gerüstet. Es bietet ausreichend Kapazität für zukünftige Hardware-Upgrades, ohne dass ein Austausch erforderlich wird, und gewährleistet langfristig Stabilität und Zuverlässigkeit selbst unter anspruchsvollen Bedingungen.