Grafikkarten Praxis Testberichte VGA

NVIDIA PCAT im Test – Komfortable Leistungsaufnahmemessung und Datenerfassung von der Frame Time bis hin zu Systemdaten

Kurz vor dem Start von Ampere haut NVIDIA noch schnell zwei Tools raus, die das Leben von Reviewern und technikbegeisterten Anwendern durchaus einfacher machen können. Im heute ebenfalls erschienenen Artikel “NVIDIA LDAT – Latency Display Analysis Tool vorgestellt und ziemlich exklusiv getestet” erfahrt Ihr alles über Latenzen und deren Entstehung, sowie deren bequeme Messung. Soweit so abschweifend, aber trotzdem passend zum Thema, denn NVIDIA macht jetzt scheinbar auch in Tools. Endlich, möchte man fast meinen.

In diesem Artikel hier geht allerdings um die Messung der Leistungsaufnahme (umgangssprachlich “Verbrauch”) mit PCAT und der nötigen Hardware sowie die Verknüpfung dieser Daten über ein passendes API mit NVIDIA FrameView, einem auf PresentMon basiertem LowLevel-Erfassungstool für die aktuellen Frame Times im Spiel, das auch noch Systemdaten abgreifen und alles mehr oder weniger in Echtzeit und synchron protokollieren kann. Ein langer Satz, der es aber in sich hat!

Wer meine  Artikel zur Leistungsaufnahmemessung mit hochauflösender Oszillografen-Technik (8-Kanal analog im Master/Slave mit zwei Speicheroszillografen) noch nicht kennt, der sei an dieser Stelle noch einmal auf die genaue Erklärung meiner Messtechnik und der eigentlichen Problematik verwiesen, ich werde aber nachher eh noch einmal kurz darauf zurückkommen müssen. Auch deshalb, um zu erklären, was PCAT kann und was nicht. Hier erst einmal die beiden wichtigen Links zum besseren Verständnis vorab:

Grafikkarte gegen Netzteil – Grundlagen, Fehlerursachen und richtige Netzteilbemessung
Der Kampf von Grafikkarte gegen Netzteil – Leistungsaufnahme und Lastspitzen entmystifiziert

PCAT – die Hardware im Detail

Doch zurück zu PCAT und dem, was man mit diesen neuen Tool alles machen kann. Der bequeme und vielleicht auch finanztechnisch oder handwerklich eher eingeschränkte Tester wird sich nämlich faktisch ein zweites Loch in den Allerwertesten freuen, denn PCAT löst elegant gleich zwei Probleme. Es liest als Hardware mehr oder weniger in Echtzeit (100 ms) die Leistungsaufnahme der spannungsführenden 12V- und 3.3-Volt-Rails (PCIe und Slot) an der Grafikkarte aus und kann das Ganze auch noch grafisch darstellen. Dazu gesellt sich noch eine Schnittstelle (API), auf die FrameView zugreifen, um alles in einem einzigen Logfile chronologisch exakt zu protokollieren. Doch dazu gleich mehr. Schauen wir mal erst mal nach, was NVIDIA so alles in die Schachtel gepackt hat:

Wir sehen die MCU-Platine (Multi Controller Unit) für die Messung von bis zu drei 6+2 Pin Anschlüssen (funktioniert auch mit der neuen FE) samt optionalem OLED-Display für die Anzeige “on-the-fly”, die PCIe-4.0-kompatible Riser Card für die direkte Messung am Motherboardslot und Abstandshalter, die den Höhenunterschied dieser Karte kompensieren helfen, um die Grafikkarte trotzdem sicher verschrauben zu können. Die MCU-Platine wollen wir uns zunächst einmal etwas genauer betrachten.

Das Messprinzip ist einfach. Man misst einfach den Spannungsabfall parallel zu einem sehr niederohmigen Widerstand (Shunt), der sich in jeder einzelnen spannungsführenden Schiene befindet, um daraus auf den fließenden Strom schließen können. Dazu misst man noch die verbleibende Spannung nach dem Shunt und hat dadurch automatisch die Leistungsaufnahme, die über die jeweilige Schiene läuft. Addiert man alles zusammen, erhält man die gesamte Leistungsaufnahme der Grafikkarte. Für dieses sogenannte Monitoring sorgt der altbekannte INA3221, den man als Monitoring-Chip auf viele Grafikkarten finden konnte, auch wenn er mittlerweile oft durch einen ähnlichen Chip von On Semi ersetzt wird.

Als Mikrocontroller dient der MEGA32U4 von ATMEL. Das ist der übliche Low-Power 8-bit AVR RISC Microcontroller, der über 32 KB programmierbaren Flash-Programmspeicher verfügt und zudem noch 2.5 KB SRAM sowie einen 1 KB EEPROM beinhaltet, einen USB 2.0 Ausgang unterstützt, einen 12-Kanal 10-bit A/D-Konverter besitzt und das JTAG-Interface unterstützt. Die Rechenleistung liegt bei ca. 16 MIPS und 16 MHz. Klingt ein bisschen zu sehr nach Arduino? Logisch, das Prinzip ist immer das gleiche und sehr ähnlich  zudem, was ich ebenfalls für meine ganzen Motherboard-Tests nutze, die auch die Grafikkarten mit einbeziehen.

Die Riser-Karte ist im Prinzip ähnlich gestrickt, auch hier sitzt ein INA3221, der insgesamt 2 Shunts überwacht, einmal für die 12-Volt- und einmal für die 3.3-Volt-Schiene. Die Shunts fallen natürlich deutlich kleiner aus, weil auch die Ströme niedriger sind. Gekoppelt und kommuniziert wird über das bereits erwähnte Bus-Interface.

PCAT – Die Software

Die Software liest die ganze Geschichte aus, kommuniziert also über den USB mit der MCU-Platine des PCAT-Systems. Arduino nutzt das auch, allerdings bin ich für kleinere Intervalle mittlerweile auf Ethernet umgestiegen. Die von PCAT genutzten Intervalle von 100 ms sind recht groß, reichen für eine einfache Erfassung über einen längeren Zeitraum allerdings völlig aus. Eine Spitzenlast wird man damit zwar nur mit Zufall erwischen, aber auch das geht mit etwas Glück. Doch für solche Analysen ist PCAT, so fair muss man bleiben, einfach nicht gedacht. Da kommt man nämlich schnell in mittlere fünfstellige Bereiche, was den Rahmen der Meisten sprengen dürfte und deshalb auch nicht zur Debatte steht.

Was die PCAT-Software aber kann: sie fungiert gleichzeitig auch als API, so dass die aktuellen Versionen von NVIDIAs FrameView auch darauf zugreifen und die relevanten Daten auslesen können. Was man damit alles so Schönes machen kann, sehen wir nun auf der nächsten Seite.

Danke für die Spende



Du fandest, der Beitrag war interessant und möchtest uns unterstützen? Klasse!

Hier erfährst Du, wie: Hier spenden.

Hier kann Du per PayPal spenden.

About the author

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.

Folge Igor auf:
YouTube   Facebook    Instagram Twitter