Proč a jak lžou testy spotřeby grafických karet

0

Co a jak je špatně v testech spotřeby

Konečně jsem se dostal k tomu, abych přebral a zpracoval další výsledky, které jsem naměřil v Medal of Honor při testování grafických karet. Než začnete v diskuzi lamentovat, že to mohlo být už v samotném testu, vězte, že mám také jiný důvod proč se spotřebou zabývat trochu šířeji a v samostatném článku.  Měření spotřeby ve hrách si zaslouží trochu omáčky kolem, a v šestistránkové recenzi by se jí určitě nedostalo takové pozornosti ze strany čtenářů. Budu se snažit, abyste se s podobnými a troufám si říci, že unikátními grafy průběhu spotřeby na Extrahardware setkávali co nejčastěji. Na rozdíl od běžného způsobu měření, který se v recenzích obvykle používá, lze s touto metodikou dosáhnout přesnějších výsledků i podstatně lepší představy o reálné spotřebě počítače při hraní.

Asi není třeba zdůrazňovat, že prakticky všechna měření, která v recenzích najdete, se týkají celé sestavy. Na ˜„spotřebě karet“ v grafech se tedy podílejí i ostatní komponenty. I bez nečekaných výkyvů může nepřesnosti v měření způsobit už samotný procesor – u výkonnějších grafických karet může být kvůli většímu množství výpočtů vytížený víc, než v případě slabší grafiky. To nejspíš nijak neovlivníme ani neeliminujeme. Na druhou stranu to ani není žádoucí. Jestliže pořídíte výkonnější grafiku, musíte počítat s tím, že bude více  zaměstnávat procesor a s tím poroste i spotřeba celého systému, právě to, co nás v důsledku zajímá.

Obvykle se v lepším případě setkáte s měřením spotřeby v konkrétním místě hry. V horším případě vám recenzent naservíruje jen maximální hodnotu, které sestava dosáhla během celého testu. Při tomto způsobu už se nezohledňuje, že se PC nemuselo na tuto špičku dostat vinou grafické karty, ale mohlo na ni vyskočit kvůli nenadálému zatížení procesoru či pevného disku ze strany jiných aplikací běžících na pozadí či samotného systému.

Dalším „drobným“ nedostatkem, který běžné grafy s výsledky měření spotřeby nezohledňují, je skutečnost, že každá z porovnávaných hodnot je dosažena při jiné snímkové frekvenci a každá z karet má při dané spotřebě jiný výkon. To lze částečně kompenzovat zařazením grafu s poměrem výkon/watt. Pokud máte i nějaký lepší návrh, jak z toho vybruslit, sem s ním.

Větší teplo, větší spotřeba

Při měření záleží také na tom, kdy a jak dlouho po spuštění zátěže spotřebu měříte. Se zvyšující se teplotou jádra totiž stoupá i spotřeba karty – pro příklad se stačí podívat na průběh spotřeby po spuštění MSI Kombustor, ve kterém spotřeba až do ustálení teplot stoupá, přestože kartu zatěžuje stále stejně náročnou scénou. Vliv závislosti teploty na spotřebě je vidět už na začátku grafu, kde se spotřeba vyhoupne nahoru a poté, kdy se ventilátor začne točit rychleji a teplota jádra o něco klesne, spadne i spotřeba.

graf závislosti spotřeby a teploty v msi kombustor

Mimo jiné z tohoto grafu také vyplývá, že výsledky měření spotřeby u dvou stejných karet s odlišně výkonným chlazením nelze označit za srovnatelné.

Průměr spotřeb lépe vypovídá o reálné spotřebě sestavy při hraní. Při něm se špičkových hodnot, podle kterých se jinak grafiky často hodnotí, dosahuje jen výjimečně. Podle grafů z Medal of Honor, které uvidíte dále, by se hodnocení podle maximální spotřeby nemuselo zdát jako velký problém. Ale tento titul je vedle dalších her spíše výjimkou. Kromě grafické karty velmi intenzivně vytěžuje i procesor. Spotřeba celé sestavy se tak dostávala na hodnoty, které u jiných her jen tak neuvidíte. Křivka spotřeby v zátěži (potažmo spotřeba sestavy) v průběhu animace kolísá méně, než tomu bývá v jiných hrách. Svůj podil na tom má právě vyšší zátěž procesoru, kvůli které má změna spotřeby grafiky na spotřebu celé sestavy menší vliv.

Jako příklad pro srovnání, jak to také může vypadat, ale vezmeme ještě měření z Far Cry 2 a Crysis:

spotřeba ve far cry

Přesnější představu o rozdílu mezi měření špiček a průměrné spotřeby získáte z následujících tabulek:

 

Crysis Warhead průměrná spotřeba maximální spotřeba rozdíl odchylka
GeForce GTX 470 406,1 W 450,0 W 43,9 W 10,8 %
Radeon HD 6850 306,6 W 311,0 W 4,4 W 1,4 %

 

Far Cry 2 (ranch medium)

průměrná spotřeba

maximální spotřeba rozdíl odchylka
Radeon HD 5850 279,5 W 289,0 W 9,5 W 3,4 %
Radeon HD 6850 271,7 W 283,0 W 11,3 W 4,2 %
GeForce GTX 470 388,8 W 419,0 W 30,2 W 7,8 %
GeForce GTX 460 320,5 W 345,0 W 24,5 W 7,6 %

 

Pokud bychom brali v potaz jen špičkovou spotřebu, GeForce by mi kvůli jednomu výraznému vteřinovému výkyvu od průměru vycházela kromě 100W rozdílu, který udělá rozdíl průměrů, ještě o 39,5 W horší, protože Radeon při své špičce v nejkritičtějším místě od průměru uskočil jen o 4,4 W.

Ve Far Cry 2 je rozdíl o něco menší, přesto to ale dělá téměř 20 W. V Medal of Honor už je průběh o něco klidnější, ale o tom už dále.

Testovací sestava

Testovací konfigurace

Hardware

  • monitor: HP LP3065 (30″, 2560 × 1600 px, S-IPS)
  • procesor: Intel Core i7-920 (20× 200 MHz = 4,00 GHz, Turbo Boost a HyperThreading vypnuty)
  • základní deska: Gigabyte GA-X58A-UD5 (Intel X58, ICH10R, BIOS F3)
  • paměti: 6 GB Kingston DDR3-1866 (1200 MHz, 7-7-7-20-2T, 1,66 V)
  • pevný disk: Western Digital VelociRaptor VR150 (WD3000GLFS)
  • optická mechanika: Lite-On DH-4O1S (Blu-ray, DVD-ROM)
  • zdroj: Gigabyte Odin GT 800W (GE-S800A-D1)
  • skříň: Cooler Master Centurion 534
  • chladič CPU: Scythe Mugen 2 (1300 rpm) + Noctua NT-H1
  • systémové větráky: Arctic Fan12 PWM + Cooler Master 12 cm @ 1000 rpm

Operační systém, nastavení a ovladače

  • Microsoft Windows 7 Ultimate (64bitová verze)
  • vypnuta automatické defragmentace, aktualizace i swap file na všech jednotkách
  • DirectX redist August 2010
  • Intel INF 9.1.1.1
  • ATI Catalyst 10.10 pro Radeon HD5850, HD 6850, HD 6870
  • Nvidia GeForce 260.89 pro GeForce GTX 460

Grafické karty testujeme na 30″ LCD panelu HP LP3065

Za poskytnutí procesoru Intel Core i7-920 děkujeme společnosti Intel

Za poskytnutí testovacích pamětí DDR3 děkuji společnosti Kingston

Kingston

Za poskytnutí základní desky GA-X58A-UD5 a zdroje Odin GT děkujeme společnosti Gigabyte

Mugen 2 v bedně

Za zaslání Blu-ray mechaniky děkuji společnosti Lite-On IT

Za poskytnutí desítek balení teplovodivé pasty Noctua NT-H1 
děkujeme společnosti RASCOM Computerdistribution

Za poskytnutí hry Medal of Honor děkujeme 
společnosti Electronic Arts Czech Republic.

Spotřeba karet

Pro testování spotřeby v Medal of Honor se ukázala nejzajímavější úvodní animace z první mise, která je dost dlouhá, karty se během ní stihnou trochu zahřát, a končí na náročném místě.
Zaznamenávali jsme spotřebu, kterou během scény udával pravidelným čtenářům známý zásuvkový wattmetr. 

Grafy jsou o něco složitější než obvykle a tak nebude na škodu krátké vysvětlení. Kvůli velkým rozdílům mezi maximální snímkovou frekvencí a maximální spotřebou jsem křivku spotřeby nechal zobrazit na vedlejší ose a tak má každá z křivek na ose Y odlišné měřítko.

Modrá křivka vyjadřuje průběh snímkové frekvence. Hodnoty, které křivka vyjadřuje, odečtete na ose nalevo. Červená křivka reprezentuje spotřebu a údaje odečtete z křivky spotřeby a svislé osy napravo.  Pro snazší orientaci mají popisky os i barvu podle příslušnosti k dané křivce.

Obě osy mají pevně stanovené minimum i maximum, takže lze grafy snadno porovnávat přepínáním mezi jednotlivými obrázky. Toho jsem rovnou zneužil a vytvořil několik zajímavých dvojic. Graf by se měl změnit, pokud na něj najedete myší.

První dvojice je tvořena dvojicí v současnosti stále ještě nějvýkonnějších jednočipových karet. GeForce je o něco výkonnější, avšak má podstatně vyšší spotřebu.


GeForce GTX 480 vs. Radeon HD 5870

U další dvojice už je HD 5870 výkonnější než GTX 470 a přitom dosahuje nižší spotřeby:


GeForce GTX 470 vs. Radeon HD 5870

Radeon HD 6870 a GeForce GTX 470 mají k sobě výkonem velmi blízko. Z grafu je dobře vidět, kolik při podobném výkonu ve vylepšeném UT3 Engine potřebuje karta od AMD a kolik model s GF100 od Nvidie.


GeForce GTX 470 vs. Radeon HD 5850

Na dalším grafu dosahuje HD 5850 a gigová GTX 460 velmi podobné spotřeby. Radeon HD 5850 má na první pohled o poznání vyšší výkon. Když se ale na graf průběhu podíváte pozorněji, zjistíte, že boduje především tam, kde to není potřeba, tedy nabízí vyšší špičkový výkon (a spolu s tím si i vylepšuje průměrný framerate), ale tam, kde je výkon potřeba více (tedy když se karty dostanou do úzkých a snímková frekvence spadne), je rozdíl oproti slabší GTX 460 minimální.


GeForce GTX 460 (1024 MB) vs. Radeon HD 5850

Ke slabšímu modelu GTX 460 už se lépe hodila HD 5770. GeForce má vyšší spotřebu, ale i vyšší výkon.


GeForce GTX 460 (768 MB) vs. Radeon HD 5770

A jeden z nejzajímavějších grafů – u něj se můžete přesvědčit, jak velký skok v poměru výkon/watt grafické karty v posledních letech udělaly (a taky jej brát jako pádný důvod, proč starou highendovou 8800 GTX s klidným svědomím vyměnit za mainstreamovou GTX 460).


GeForce 8800 GTX vs. GeForce GTX 460 (768 MB)

I pomalejší Radeon HD 5770 GeForce 8800 drtí, přičemž mu k tomu stačí o 100 W méně.

GeForce 8800 GTX 460 vs. Radeon HD 5770

Takto vypadají výsledky po zprůměrování. Karty jsou seřazené podle výkonu:

prúměr

A rozloučíme se posledním grafem s poměrem výkon/watt a odkazy na samostatné grafy.

výkon/watt

Pokud vám některá dvojice chyběla, můžete si je v prohlížeči otevřít v záložkách a přepínat se mezi nimi: