Technic3D rüstet auf: Messung der Leistungsaufnahme von Grafikkarten!

Seite 2: Wie kann die Leistungsaufnahme einer Grafikkarte ermittelt werden

Wie wird eine Grafikkarte mit Strom versorgt?
Grafikkarten beziehen ihre elektrische Leistung praktisch ausschließlich aus der 12V Leitung des Netzteils. Diese Spannung wird durch auf der Grafikkarte verbaute Spannungswandler auf die benötigte Kernspannung des Grafikchips und der RAM-Bausteine herunter gewandelt. Grafikkarten beziehen die 12V-Versorgung einerseits über den Steckplatz und andererseits über (falls benötigt) direkte Stromanschlüsse zum Netzteil. Dabei darf eine Grafikkarte maximal 75W über den PCI-Express Steckplatz beziehen. Grafikkarten mit deutlich unter 75W Leistungsaufnahme kommen denn auch ohne sonstige Stromanschlüsse aus. Grafikkarten mit höher Leistungsaufnahme können über einen zusätzlichen 6-Pin Anschluss weitere 75W (also insgesamt 150W) beziehen. Bei zwei 6-Pin Anschlüssen sind es entsprechend 225W und bei einem 6-Pin und einem 6+2-Pin-Anschluss gar 300W (jeweils total).

Problem: Wie misst man nun die elektrische Leistungsaufnahme einer Grafikkarte?
Der über die zusätzlichen Anschlüsse zugeführte Strom (und damit die Leistung) lässt sich relativ einfach messen, da direkt in das Kabel ein Messwiderstand (Shunt) eingesetzt werden kann oder der Strom sogar auch induktiv (berührungslos, via Magnetfeld) gemessen werden könnte. Problematischer wird es mit dem Strom, der über das Mainboard bzw. den Steckplatz bezogen wird. Glücklicherweise benötigen aktuelle Mainboards bzw. Chipsätze selbst so gut wie keine 12V-Versorgung. Weshalb praktisch der ganze Strom, der über die 12V-Leitung des ATX-Steckers und (bei SLI-Mainboards) über den Hilfs-Molexstecker bezogen wird in die Versorgung der Grafikkarten fließt. Man muss also lediglich diesen Strom ebenfalls messen.
Wieso ist das so? Der RAM wird meistens durch die 3.3V-Schiene gespeist, der Chipsatz durch die 5V-Schiene. Dies nicht aus einem technischen Zwang heraus, denn es wäre heute wahrscheinlich sinnvoller, RAM und Chipsatz auch mit 12V zu speisen, sondern weil es historisch so gewachsen ist. Wohlgemerkt: die Chips laufen nicht direkt mit 12V, sondern die Spannung wird lokal auf die benötigte Kernspannung z. B. 1.2V transformiert. Frühere Komponenten (CPU, Chipsatz, RAM) hatten direkt 5V oder 3.3V Kernspannung, weshalb ATX Netzteile mit einer bestimmten Mindestleistung für diese Spannungen gebaut wurden. Als dann CPUs aufgrund des höheren Leistungsbedarfs mit 12V versorgt werden mussten, hätte man eigentlich einen Bruch machen können und 12V als einzige Betriebsspannung zwischen Netzteil und PC-Komponenten festlegen können. Allerdings wären dadurch alle auf dem Markt befindlichen Netzteile unbrauchbar geworden, weil die meisten einerseits eine zu schwache 12-Schiene gehabt hätten, andererseits ohne eine Mindestlast auf 5V überhaupt nicht erst angelaufen wären.

Wie wird eine CPU mit Strom versorgt?
Bei der CPU gestaltet sich die Messung noch einfacher. Seit dem Pentium 4 haben Mainboards einen eigenen Stecker, der einzig und allein für die Stromversorgung der CPU zuständig ist, nämlich je nach Anzahl Kontakte einen so genannten P4- oder P8-Stecker. Zu beachten ist bei Messungen des elektrischen Leistungsbedarfs der CPU, dass immer auch der Verbrauch der auf dem Mainboard verbauten Spannungswandler mit gemessen wird. Da diese allerdings einen relativ hohen Wirkungsgrad von rund 90% haben, fallen zumindest die Unterschiede zwischen verschiedenen Mainboards nicht ins Gewicht und die Werte bleiben aussagekräftig und vergleichbar.
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