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OC-Guide: Grafikkarten von AMD und NVIDIA an ihre Grenzen gebracht

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Seite 3: Übertaktung einer GeForce GTX 980

Anhand einer GeForce GTX 980 in der Referenzversion wollen wir einmal erläutern, wie sich das Maximum der Karte finden lässt. Zunächst einmal benötigen wir dazu GPU-Z in der aktuellen Version, um die wichtigsten Parameter der Grafikkarte zu überwachen und mithilfe von Precision X von EVGA oder Afterburner von MSI drehen wir an den richtigen Stellschrauben. Dazu sollten auch Stift und Papier bzw. ein äquivalentes digitales Pendant bereit liegen, um ein paar Notizen zu machen.

Wie im Video zu GPU-Boost bereits erläutert, verwendet NVIDIA im GPU-Boost-Mechanismus zwei maßgebliche Parameter, um die Grafikkarte in einem gewünschten Betriebsbereich zu halten. Mit am wichtigsten ist dabei das Power-Target, welches von NVIDIA für die GeForce GTX 980 mit 165 Watt angegeben wird. Interessanterweise setzt NVIDIA für ein Power-Target von 100 Prozent bereits einen maximalen Verbrauch von 180 Watt an. Aber auch diese Hürde wird beim Overclocking schnell gerissen und so ist der erste Schritt das Power-Target zu erhöhen. Bei 125 Prozent ergibt sich daraus eine maximale Auslegung von 225 Watt für die Referenzversion der GeForce GTX 980. Karten wie die GeForce GTX 980 Classified von EVGA erlauben hier weitaus höhere Einstellungen, die bereits im BIOS festgeschrieben sind und die Vorgaben von NVIDIA weit überschreiten. Auf den Unterschied zwischen der Referenzversion und solchen OC-Karten gehen wir aber noch etwas genauer ein und zeigen das Potenzial, welches hier von den Herstellern noch freigegeben werden kann.

GPU-Z mit einer GeForce GTX 980
GPU-Z mit einer GeForce GTX 980

Neben dem Power Target können wir auch das Temperatur-Target verändern. Allerdings haben wir in der Theorie bereits erläutert, dass wir eine möglichst niedrige Temperatur erreichen wollen. Insofern ist das Temperatur-Target nicht so wichtig, da wir ohnehin versuchen wollen und müssen, die GPU bei einer möglichst niedrigen Temperatur arbeiten zu lassen. Wir können diesen Wert daher bei 80 °C belassen.

Über einen Offset des Taktes von GPU und Speicher, bestimmten wir die Taktrate, mit der wir diese beiden arbeiten lassen wollen. Der Speicher spielt dabei eine etwas untergeordnete Rolle, da sich moderner GDDR5-Speicher leicht von 1.750 auf über 2.000 MHz bringen lässt, auch ohne dass dieser speziell gekühlt werden muss. Die Auswirkungen auf die Leistung der Karte sind bei der GPU auch wesentlich höher, sodass unser Fokus darauf liegt. Wir setzen durch den Offset keine definierte Taktrate, sondern addieren auf den voreingestellten Boost-Takt einen gewünschten Offset, mit dem wir GPU und Speicher betreiben wollen.

Los geht's ...

Um bereits vom Start weg etwas Luft zu haben erhöhen wir das Power-Target auf +110 Prozent. In der Folge heben wir auch den GPU-Takt etwas an, bevor wir nur noch kleinere inkrementelle Schritte vornehmen. +100 bis +150 MHz sind bei jeder GeForce GTX 980 möglich, ohne das wir irgendwelche Änderungen beim Power-Target vornehmen müssen. Ab +100 MHz sollten 10-MHz-Schritte gemacht werden, um das konkrete Maximum in Erfahrung zu bringen.

EVGA PrecisionX mit einer GeForce GTX 980
EVGA PrecisionX mit einer GeForce GTX 980

Nach der ersten Erhöhung des Taktes lassen wir den 3DMark von Futuremark im Fire-Strike-Preset laufen, um eventuelle Instabilitäten festzustellen. Gleichzeitig solltet die Sensorauswertung von GPU-Z mitlaufen und ein passendes Log dazu angelegt werden. Dies kann einfach im Reiter "Sensors" unter "Log to file" in GPU-Z eingestellt werden. Der 3DMark dient nun nicht dazu einen konkreten Benchmark-Wert zu erreichen, sondern um die Stabilität zu prüfen. Es gibt auch noch andere Anwendungen, die sich dazu eignen, für die ersten Tests aber ist der 3DMark gut geeignet. Während der 3DMark läuft, solltet der Benchmark stetes beobachtet werden, ob eventuell Bildfehler auftreten. Ist dies der Fall, sind wir entweder bereits am Maximum der Grafikkarte angekommen oder aber können weitere Schritte unternehmen. Bei den ersten Steigerungen des Taktes sollten noch keine Fehler auftreten. Mit zunehmenden Takt wird dies aber immer wichtiger.

GPU-Z Log-File
GPU-Z Log-File

Ist der 3DMark-Durchlauf beendet, sollten die gemachten Einstellungen und auch der Benchmark-Wert notiert werden. Ebenfalls anschauen wollen wir uns das von GPU-Z erstellte Log-File. In der Spalte zum GPU-Takt sollte der höchste Wert, der dort angezeigt wird, notiert werden. Der Wert kann sich von dem unterscheiden, was wir eigentlich per Programm als Boost-Offset manuell eingestellt haben. Liegen die beiden Werte aber noch recht dicht beisammen, kommt es zu keinerlei Einschränkungen durch den Boost-Mechanismus.

Wir erhöhen den Takt etwas weiter und um einmal zu zeigen, an welche Grenzen man dabei geraten kann, setzen wir den GPU-Takt auf +200 MHz und auch den Speicher erhöhen wir im Offset auf +200 MHz. Für die meisten GTX-980-GPUs bedeutet dieses OC ohne Erhöhung der Spannung bereits ein Auftreten von Bildfehlern im 3DMark. Es muss nicht direkt zu Abstürzen kommen, allerdings sind ein Auftreten von Bildern bereits Anzeichen für Instabilität und sollten nicht im Normalbetrieb hingenommen werden.

Futuremark 3DMark-Ergebnis
Futuremark 3DMark-Ergebnis

Als nächsten Schritt gehen wir entweder etwas mit dem Takt zurück oder versuchen es bereits mit einer leichten Erhöhung der Spannung. Dies erfolgt in 6-mV-Schritten und ist bis zu einem Maximum von 1,216 Volt bei allen "Maxwell"-Karten möglich. Gleichzeitig sollten wir aber auch das Power-Target etwas nach oben drehen, da mit einer Erhöhung der Spannung auch der Verbrauch zunimmt. GPU-Z bietet dazu auch eine Möglichkeit das TDP-Limit zu beobachten. Sollten also hier bereits 99 oder gar 100 Prozent verwendet werden, muss auch das Power-Target noch oben geschraubt werden.

Nach und nach versuchen wir also über eine Erhöhung von Takt, Spannung und Power-Target einen stabilen Betrieb bei maximalem Takt zu erreichen. Wichtig ist die gewählten Werte immer zu notieren, so dass man leicht auf die zuletzt funktionierenden Einstellungen zurück und an einer anderen Stellschraube neu ansetzen kann. Dies nimmt natürlich einige Zeit in Anspruch. Die Reihenfolge sollte dabei immer sein:

1. Takt erhöhen - stabiler Betrieb möglich oder nicht? Wenn ja, Takt weiter erhöhen.
2. Ist es nicht stabil, Power-Target erhöhen.
3. Hilft auch das nicht, muss die Spannung erhöht werden.

Für eine Referenzversion der GeForce GTX 980 sind ein GPU-Takt von 1.450 MHz sowie ein Speichertakt von 1.950 MHz eigentlich problemlos zu erreichen. Etwas anders sind die Voraussetzungen mit den unterschiedlichen Retail-Karten der Hersteller. Bisher das beste Ergebnis erreichte in unseren Laboren die EVGA GeForce GTX 980 Classified, dies aber nicht nur durch den größeren Ausbau der Strom- und Spannungsversorgung, sondern durch verschiedene andere Maßnahmen.

Letztendlich von der Leine gelassen wird die Karte also nur durch den Einsatz des EVBot oder aber einer inoffiziellen Software namens "GTX Classified Controller".

- Inoffizielle Software zur Anhebung der Spannung mit mehr als 1,3 Volt
- Inoffizielles OC-BIOS und EVBot-Firmware

Über beide Wege lassen sich bestimmte Sicherheitsmechanismen umgehen und so lässt sich z.B. die GPU-Spannung von 0,8 bis 1,65 Volt einstellen. Bei einer luftgekühlten Karte sollte man damit aber vorsichtig sein, denn 1,65 Volt lassen sich hier auf Dauer nicht betreiben. Wir versuchten es in unseren Tests mit 1,35 Volt und erreichten damit bereits sehr gute Ergebnisse - dazu aber später mehr. Über das Tool ebenfalls einstellbar sind die Speicherspannung von 1,6 bis 1,8 Volt sowie die PCI-Express-Interface-Spannung von 1,055 bis 1,215 Volt.

Inoffizielles Spannungs-Tool für die EVGA GeForce GTX 980 Classified
Inoffizielles Spannungs-Tool für die EVGA GeForce GTX 980 Classified

Durch die Möglichkeit die Spannungen deutlich höher zu drehen, als dies bei allen anderen Karten der Fall ist, zeigte sich die Karte auch deutlich taktfreudiger. So erreichten wir einen GPU-Takt, der letztendlich einen stabilen Boost-Takt darstellt, von 1.651 MHz. Den Speicher ließen wir gleichzeitig mit 2.050 MHz arbeiten. Dies bedeutet ein Overclocking von nochmals etwas mehr als 14 Prozent im Vergleich zum ohnehin schon höchsten Boost-Takt, den wir in den Werkseinstellungen bisher gesehen haben. Mit etwas mehr Zeit und Optimierung von Spannung und Takt sind sicherlich auch noch höhere Taktraten möglich, für eine luftgekühlte GeForce GTX 980 aber dürfte das Ergebnis sehr ordentlich sein.

Die Ergebnisse und Messungen sehen in der Folge wie folgt aus:

Overclocking - Futuremark 3DMark

Fire Strike Extreme

Futuremark-Punkte
Mehr ist besser

Overclocking - Battlefield 4

2.560 x 1.600 4xMSAA 16xAF

Bilder pro Sekunde
Mehr ist besser

Overclocking - Crysis 3

2.560 x 1.600 4xMSAA 16xAF

Bilder pro Sekunde
Mehr ist besser

Overclocking - The Elder Scrolls V: Skyrim

2.560 x 1.600 8xAA+FXAA 16xAF

Bilder pro Sekunde
Mehr ist besser

Overclocking - Tomb Raider

2.560 x 1.600 2xSSAA 16xAF

Bilder pro Sekunde
Mehr ist besser

Overclocking – Lautstärke

Last

dB(A)
Weniger ist besser

Overclocking - Temperatur

Last

in Grad Celsius
Weniger ist besser

Overclocking - Leistungsaufnahme

Last

in Watt
Weniger ist besser

 

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Kommentare (18)

#9
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Bootsmann
Beiträge: 547
Gibt es eigentlich eine Liste, wo man sich darüber informieren kann, ob eine Karte Spannungsänderungen via Software zulässt?

Meine GTX780TI-DC2OC zum Beispiel scheint hier gar keine Stellmöglichkeiten zu haben.
#10
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Registriert seit: 22.10.2009
Beim Transwarpkanal rechts abbiegen
Obergefreiter
Beiträge: 69
Was mich ein wenig bei der GTX 980 G1 nervt (hatte vorher eine 6970) ist, dass ich zwar die Karte für Benchmarks und gewisse Spiele stabil übertakten kann, jedoch kratzt bei mir BF4 bereits bei 25MHz+ Core mehr zwischen 10-20min nach Start mit einem DX Fehler ab.

BF4 Stabil sind bei meiner GTX980 nur 1250/1351MHz - bei der GTX 970 die ich vorher hatte waren exakt die selben Taktraten möglich.
#11
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Registriert seit: 26.05.2013

Kapitän zur See
Beiträge: 3199
1250MHz ist aber nicht dein realer 3d boost takt

1250MHz sind je nach ASIC bereits 1400-1450MHz
#12
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Registriert seit: 22.10.2009
Beim Transwarpkanal rechts abbiegen
Obergefreiter
Beiträge: 69
Frag mich jetzt nicht in welchem Game meine 980er 1463.4 MHz erreicht hat (PC läuft seit 9 Tagen), aber das zeigt mir GPU-Z an... (ASIC 64.3%)



Wie gesagt. Mehr geht schon, nur nicht bei BF4. Aber ich bin nicht der einzige der dieses Problem hat. Ich vermute, dass es die Engine ist, welche keine hohen Taktraten mag.... (nur im Multiplayer getestet - immer 64er Server) und BTW, die 980er ist im BF4 nie voll ausgelastet. Max. GPU Load 80%.
#13
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Registriert seit: 27.07.2008

Fregattenkapitän
Beiträge: 2580
Ja, das deckt sich auch mit meinem Ergebnis:
[ATTACH=CONFIG]314125[/ATTACH]

Wobei ich nicht gerade eine gute Wasserkühlung habe und auch der Kühler selber sehr ineffektiv(Nickel) war.
#14
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Registriert seit: 24.03.2008
Heidelberg
Moderator
A glorious mess!
Beiträge: 4828
@ Don
Super Guide bzw. die Idee mit der OC-Guide Serie ist mal was richtig gutes womit ihr unzählige Leute ansprecht :)
Top!
#15
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Registriert seit: 04.09.2007

Vizeadmiral
Beiträge: 6281
Zitat Don;23225531
Je nach Karte ist das möglich. Welche genau meinst du?


Bezieht sich auf die 290X, ich hab die Standardversion unter Wasser aber Ram Spannung kann ich im Afterburner nicht anpassen nur Vcore und Aux.
#16
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Registriert seit: 04.04.2009
Oldenburg (Oldb)
Kapitän zur See
Beiträge: 3720
Ich hab mal ne Frage: Wie viel Spannung würdet ihr maximal auf ne GTX 980 geben? Im Test habt ihr 1,35V gegeben. Unter Luft versteht sich.

Gesendet von meinem Xperia Z2
#17
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Registriert seit: 17.08.2011

Vizeadmiral
Beiträge: 7756
schließe mich der Frage an
#18
Registriert seit: 29.06.2013

Obergefreiter
Beiträge: 109
max kommt auf die kühlung an!

ausserdem auf das was der hersteller erlaubt.

EVGA sagt zb die Classified karten und kingpin karten halten 1,35 volt aus!

28nm scheint recht viel abzukönnen! wen man bedenkt das unter ln2 1,5-1,6 volt standard sind.
habe auch schon 1,69(1,7) volt gesehen.

ich würde sagen ref designe bis 1,21 volt und oc pcb´s wie lightning classified kingpin matrix 1,25 volt
unter wasser haben ref karten schon 1,25 volt seit über 1 jahr bekommen hier im forum! läuft
bei den oc karten zb lightning, matrix, classified, classy KINGPIN sind 1,3 volt machbar ohne streß.


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