Radeon RX Vega 64/56: 6 BIOS-Power-Modi und Undervolting im Test

13.9.2017 12:00 Uhr

tl;dr: Die sechs verschiedenen BIOS- und Treiber-Einstellungen der Radeon RX Vega 64 und der Radeon RX Vega 56 haben im Test einen großen Einfluss auf die Energieeffizienz. ComputerBase gibt Empfehlungen für beide Modelle. Manuelles Undervolting bringt bei Vega hingegen nur dann einen Vorteil, wenn auch das Power Target steigt.

Radeon RX Vega 64 & 56: 2 × BIOS, 3 × Treiber

Immer mehr Grafikkarten lassen sich vom Anwender in der Leistung einfach anpassen: Dafür gibt es in der Regel zwei unterschiedlich programmierte BIOS-Bausteine. Und dann gibt es die Radeon RX Vega 64 und die Radeon RX Vega 56: Hier gibt es zwei unterschiedliche BIOS-Bausteine und jeweils drei Profile im Treiber. Das macht für beide Referenzmodelle insgesamt jeweils sechs verschiedene Strom- und Performance-Profile. Kurz gesagt: AMD hat beide neuen Grafikkarten auf den ersten Blick zu einem Flexibilitäts-Monster ausgebaut.

Im Test: Zwei Grafikkarten, vier BIOS, zwölf Einstellungen und Undervolting

Da kann man schnell den Überblick verlieren, noch bevor die Auswirkungen der sechs Optionen überhaupt analysiert worden sind. ComputerBase hilft und klärt: Was bringen die alternativen Modi auf Radeon RX Vega 64 und RX Vega 56 (Test) und was bringt darüber hinaus manuelles Undervolting auf der neuen Architektur.

Die Auswirkungen vom BIOS und Treiber

Der Auslieferungszustand ist bei der Referenzkarte der Radeon RX Vega 64 und der Radeon RX Vega 56 gleich: Es ist das primäre BIOS aktiv und der Treiber nutzt die so genannte Balanced-Einstellung als „Balance zwischen Geschwindigkeit und Leistungsaufnahme“.

Während das WattMan-Tool im Crimson-Treiber sofort verrät, welche der drei Software-Einstellungen (Balanced = Standard, Turbo = mehr Performance, Power Save = geringere Leistungsaufnahme) aktiv ist, muss für das genutzte BIOS ein Blick auf die Hardware selbst gewagt werden. Der Schalter für das BIOS auf der Grafikkarte muss für das Standard-BIOS Richtung Monitoranschlüsse gesetzt sein. Das alternative BIOS wird genutzt, wenn der Schalter in Richtung des Lüfters zeigt.

Was die sechs Einstellungen anpassen, hat AMD transparent veröffentlicht. Abweichungen sind einzig und alleine beim so genannten Power Limit der GPU zu finden. Das besagt, wie hoch die Leistungsaufnahme des Vega-Chips ohne HBM2-Speicher ausfallen darf. Sämtliche anderen Einstellungen wie die Taktraten der einzelnen DPM-States, die Spannungen, die maximale Temperatur oder die maximale Lüfterdrehzahl werden nicht beeinflusst. Dies hat zur Folge, dass die Grafikkarte immer so hoch taktet, wie es das Power Limit und die GPU-Temperatur zulassen. Limitiert eines der Elemente, senkt die GPU automatisch die Frequenz, um wieder innerhalb dieser Limitierungen zu arbeiten.

Offizieller Verbrauch der Vega-10-GPU ohne HBM2
AMD Radeon RX Vega 64 (Referenz, Luftkühler)
	Power Save	Balanced	Turbo
Primäres BIOS (Standard)	165 Watt	220 Watt	253 Watt
Sekundäres BIOS	150 Watt	200 Watt	230 Watt

AMD Radeon RX Vega 64 (Referenz, Wasserkühler)
	Power Save	Balanced	Turbo
Primäres BIOS (Standard)	198 Watt	264 Watt	303 Watt
Sekundäres BIOS	165 Watt	220 Watt	253 Watt

AMD Radeon RX Vega 56 (Referenz, Luftkühler)
	Power Save	Balanced	Turbo
Primäres BIOS (Standard)	150 Watt	165 Watt	190 Watt
Sekundäres BIOS	135 Watt	150 Watt	173 Watt

Vor allem die Radeon RX Vega 64 hat eine große Spanne. Standardmäßig darf die GPU bei der luftgekühlten Version 220 Watt benötigen. Mit der Turbo-Einstellung im Treiber sind es wiederum 253 Watt und mit Power Save im 2. BIOS nur noch 150 Watt. Die Spanne beträgt damit 103 Watt. Die wassergekühlte Radeon RX Vega 64 darf deutlich mehr Energie aufnehmen. Standardmäßig ist die GPU mit gleich 264 Watt konfiguriert, maximal sind 303 Watt möglich.

Bei der Radeon RX 56 sind die Unterschiede deutlich geringer

Bei der Radeon RX Vega 56 fällt die Spanne mit 55 Watt deutlich kleiner aus. Standardmäßig darf Vega 10 mit bis zu 165 Watt arbeiten. Die Turbo-Einstellung erlauben 190 Watt, das sekundäre BIOS lässt im Power-Saver-Modus noch 135 Watt zu.

Manuelles Undervolting mit RX Vega

Abseits der BIOS- und Treiber-Modi gibt es auf beiden Modellen der Radeon RX Vega die Möglichkeit, die Spannung manuell zu reduzieren. Die Theorie ist schneller erklärt: Eine geringere Spannung senkt direkt die Leistungsaufnahme und erhöht dadurch indirekt sogar die Taktraten, weil für denselben Takt weniger Energie benötigt wird und damit das Power Limit erst bei höheren Frequenzen bremst – damit steigt zwar wieder der Verbrauch, aber eben auch – und in der Regel überproportional – die Leistung. Das hat zum Beispiel bei der Radeon RX 480 wunderbar funktioniert: Durch Undervolting wurde die Grafikkarte schneller, die Leistungsaufnahme und damit die Lautstärke sanken trotzdem.

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Radeon RX Vega tickt dank AVFS anders beim Undervolting

Die Vermutung liegt nahe, dass auch bei Radeon RX Vega 64 und Radeon RX Vega 56 das Potenzial dafür groß ist. Test von ComputerBase haben allerdings ergeben, dass AMD seit der Radeon-RX-500-Serie das Spannungsverhalten der GPU geändert hat und das auch für die Radeon RX Vega gilt. Außer einer Ausnahme lässt sich bei Vega auf dieser Basis deshalb kaum Profit aus Undervolting schlagen.

Seit der Radeon-RX-500-Serie nutzt AMD das von den APUs bekannte Adaptive Voltage and Frequency Scaling (AVFS). Das soll dafür sorgen, dass trotz verschiedener Fertigungsqualitäten einzelner Wafer und damit GPUs immer die maximal mögliche Performance anliegt. Zu diesem Zweck bestimmt jede GPU ihre angelegte Spannung für einen Takt selbst. Dadurch arbeitet jede GPU anders, aber eben mit einer spezifischen maximal möglichen Geschwindigkeit, weil anders als bei einer über die gesamte Produktreihe hinweg identischen Spannungs- und Frequenzlinie kein Spielraum für „schlechte Wafer“ gelassen werden muss.

Damit ist eine festgelegte Spannung pro DPM-State allerdings sinnlos. Doch genau das passiert, wenn auf Vega 10 die Spannung manuell gesetzt wird: Egal wie hoch der Takt im DPM-State aktuell ist, es liegt immer diese Spannung an. Und zusätzlich sind die von AMD festgesetzten Standard-Spannungen bei manueller Spannungsvergabe erst einmal deutlich höher als die, die die GPU bei der automatischen Spannungsverteilung nutzt. Sowohl Radeon RX Vega 64 als auch Radeon RX Vega 56 nutzen dann plötzlich 1,2 Volt für den höchsten Power State anstatt rund 1,05 Volt oder weniger bei den Testmustern – je nachdem ob das Power Target erreicht wurde oder nicht.

Schaltete man die Spannung im WattMan-Tool auf der Radeon RX 480 auf manuell und ändert keine Werte, änderte sich an der Grafikkarte nichts. Auf der Radeon RX Vega 64 und der Radeon RX Vega 56 hat dies jedoch nun zur Folge, dass die Taktrate und damit die Performance deutlich sinkt, weil die GPU für denselben Takt plötzlich deutlich mehr Energie benötigt und damit das Power Limit früher erreicht wird.

Weniger als 1,05 Volt bei Vega 64 und 0,95 Volt bei Vega 56 sind nicht drin

Auf der Radeon RX Vega 64 lässt sich die Spannung manuell wieder auf bis zu 1,05 Volt, geringere eingestellte Spannungen werden nicht übernommen. Das Problem ist, dass das Testsample von AMDs Flaggschiff bei automatischer Spannung mit einer immer noch geringeren Spannung arbeitet, weil es das Power Target erreicht und deshalb nicht bei der höchsten Spannung im DPM-State operiert – bei manueller Anpassung liegt aber auch die dann bei 1,05 Volt. Damit fällt auch dann die Geschwindigkeit immer noch geringer aus, weil die Leistungsaufnahme steigt.

Die Radeon RX Vega 56 erlaubt 0,950 Volt als minimale manuell gesetzte Spannung. Das lässt zwar den Takt nicht mehr absenken, ergibt aber auch keine Verbesserung.

Undervolting hat bei Vega nur mit höherem Power Target einen Effekt

Damit bringt Undervolting auf der Radeon RX Vega nur etwas, wenn auch das Power Limit erhöht wird. Denn dann kann die GPU höhere Frequenzen nutzen, für die dann auch höhere Spannungen notwendig sind, die der Anwender manuell senken kann. Und damit hat Undervolting dann auch auf beiden Modellen einen positiven Effekt.

So war es auf der genutzten Radeon RX Vega 56 ratsam, die maximal erlaubte Spannung für die letzten beiden DPM-States auf 1,0 Volt zu reduzieren. Dadurch stieg die Performance bei gleicher Lautstärke um ein gutes Stück an, während die Leistungsaufnahme nur minimal höher ausfällt. Auch mit 0,95 Volt lief die Karte stabil, doch ändert Vega mit der Spannung automatisch auch die Frequenz. Und mit 0,95 Volt fiel sie zu sehr ab.

Bei der Radeon RX Vega 64 war der Nutzen dagegen kleiner. Den besten Effekt gab es bei einer Spannung von 1,05 Volt. Ferner von Vorteil war den Takt des höchsten DPM-States auf den Wert des zweithöchsten DPM-States (1.537 MHz) zu reduzieren. Dadurch bleibt die Performance gleich, der Energiehunger fällt allerdings leicht. Durch die Maßnahmen wurde fast die Performance bei vollem Power-Limit und automatischer Spannung erreicht, bei einer deutlich geringeren Leistungsaufnahme. Das gilt aber nur im Durchschnitt, einzelne Titel zeigen einen teils deutlich höheren Verbrauch.

Darüber hinaus war es anders als bei dem kleineren Modell notwendig, die maximale Lüfterdrehzahl anzuheben, da ansonsten das Temperatur-Limit erreicht wurde. Die Radeon RX Vega 64 arbeitete so deutlich lauter als im Auslieferungszustand, jedoch nicht im Ansatz so laut wie bei automatischer Spannung und vollem Power Limit.

Damit ist es grundsätzlich ratsam, das Power Limit auf das Maximum zu setzen, es wird durch die gesenkte Spannung nicht annähernd erreicht. Ein nur gering erhöhtes power Limit kann zu einem Problem werden, weil beide Vega-Grafikkarten bei manueller Spannung allergisch darauf reagieren, wenn sie ins Power Limit laufen. Dann wurden die Taktraten plötzlich deutlich gesenkt, teils auch der Takt vom HBM2-Speicher. Ein Verhalten, das es bei automatischer Spannung so nicht gibt.