乐橙在线娱乐性能不是唯一!25款主流显卡功耗测

原创 2020-04-04 17:06  阅读

  两大显示巨头激烈的竞争使得顶级显卡的性能攀升到了新的高度、中低端显卡性价比越来越高。如今一块千元以下的中端显卡就达到了上代顶级显卡的性能,一年前要花5000元才能买到的显卡如今只要1500元就能搞定,这不得不让人感慨显卡的确是电脑系统中发展速度最快的一个配件!

  显卡发展速度固然迅猛,但游戏玩家们并未满足于此,他们反而对显卡提出了更多、更高的要求;即便对技术不太了解的主流用户,他们也不再是停留在片面注重性价比那个初级阶段了,除了性能和价格之外,显卡的做工、体积、散热、噪音、发热、功耗等等各方面都有可能成为影响用户购买的因素。

  在泡泡网之前的显卡评测中,我们非常注重显卡的性能测试,对外观、做工和散热的介绍也比较详细,发热和噪音的测试也有所涉及,而今天,我们重点讨论有关显卡的功耗问题!

  随着芯片制造工艺的改进,GPU晶体管数成倍增加,集成度越来越高,其复杂程度已经远远超越了CPU。随之而来的重大问题就是节节攀升的功耗、难以抑制的发热量和不堪忍受的风扇散热噪音!

  以上就是两大巨头的上代GPU物理规格对比,NVIDIA的G71核心无论核心面积还是晶体管数都是最小的,而ATI R580正好相反,从这里可以看出两大巨头走了完全相反的道路:ATI不惜一切代价想要提高显卡性能,而NV开始将功耗和成本列为重点。结果就是R580比R520性能有了大幅提高,而G71相对于G70性能提升并不显著,但成本、功耗和发热大幅下降!

  可以看出,在新一代DX10芯片的较量中,从物理规格来看G80和R600基本在伯仲之间,无论是芯片面积还是晶体管数,两者都是大大超越了上代产品,看来为了追求至高无上的3D性能,两大巨头都将功耗控制抛到了九霄云外!

  恐怖的功耗带来最严重的问题就是越来越高的发热量,于是不得不搭配体积更大、更加夸张的散热设备来进行压制。

  对于玩家来说,多半对高性能的非常期待,即便是功耗相当夸张、体积比较庞大,这些都可以忍!然而显示芯片如果像这样继续发展下去,发热量到了风冷散热无法压制之时,未来的将会变成什么样子?还有多少人可以接受?

  现在厂商已经逐渐逃出了频率大赛的怪圈、更加专注于提高效能,将功耗控制提上了日程,而显示芯片呢?继续堆积晶体管、开展超频竞赛?

  之间的性能差距非常微小,并没有必要斗个你死我活。本文将抛弃他们的性能表现,从另一个角度、通过功耗测试,来看看当今主流

  之间的功耗、噪音差别到底有多大,通过分析找出最具使用价值的

  直接测试显卡的单独功率非常麻烦,需要通过改造主板AGP/PCI-E插槽供电线路的方法来单独测量流入显卡的电流和电压,从而得出显卡的真实功率:

  显卡厂商则是通过专门定做的转接卡来测试功耗,原理与上面的DIY方案完全相同。

  但对于普通用户来说,单独的显卡功耗并没有多大实际意义,因为玩游戏需要整套系统的配合,而不是仅需要一块显卡就行的。另外不同的显卡对CPU的依赖程度不尽相同,如果一款显卡本身功耗低,但运行3D游戏时的CPU占用率高于其他显卡,那么由CPU所带来的额外功耗也应该记在显卡帐上!

  因此,我们的功耗测试方法就是直接统计整套平台的总功耗,既简单、又直观。测试仪器为Seasonic的Power Monitor,它通过实时监控输入电源的电压和电流计算出当前的功率,这样得到的数值就是包括CPU主板内存硬盘显卡、电源以及线路损耗在内的主机总功率(不包括显示器)。

  只要把PSU电源线插在Seasonic的Power Monitor上,然后把Monitor插在电源插座上,就可以量测整个平台的消耗功率。

  既然测试的是整套主机的总功率,那么每一个配件对最终的测试结果都会产生影响,其中CPU的影响最大。我们使用了当前最强的X6800 CPU(四核心QX6700在游戏方面不如高频的X6800)、2GB内存、Intel自家975X芯片组、Intel原装CPU散热器、一块硬盘、没有光驱及其他配件。

  电脑在不同的模式下功率都在实时变化,哪怕是点一下鼠标CPU都要从待机状态苏醒过来作出反应,功率变化可以直接反映在数字仪表上。我们所有的测试都是在这套平台上进行的,通过更换不同的显卡来对比功率差异,这样虽然不是单独的显卡功率,但他们之间的功率差可以反映出实际功耗水平。

  显卡的功耗与规格、频率、电压息息相关,因此我们尽量选择了NVIDIA/ATI的公版显卡。至于非公版和公版有多大差异,后文当中会有专门的测试。另外NVIDIA的7600/7300有90nm和80nm两种版本,功率表现也会单独做对比。

  知道了原理和测试方法之后,下面就来看看测试结果,首先是待机状态下的成绩:

  启动Windows之后不作任何操作,让系统处于桌面空闲状态,Windows可以通过驱动给CPU和GPU发送休眠指令,此时的系统总功耗处于2D状态下的最低水平:

  由于所有配件都处在空闲模式,节能工作大都做得不错,绝大多数主流的中端和中高端显卡都处在130W左右,差距只是个位数;低端显卡已经基本触及底线W之间,由此可以推算无显卡的主机待机功耗应该是100W多一点。

  而高端显卡的差异就非常大了,两款8800的功耗比7300GS多了将近70W!看来要驱动G80恐怖的晶体管阵容的确要消耗很多电能。高频率7900GTX并没有比7600GT高太多,但双核心的7950GX2其实就相当于两块显卡,所以功耗基数比较大。NVIDIA的两款7800GTX是110nm工艺的版本,所以功耗较高,而90nm的GeForce 7全系列表现出色,同档次显卡功耗都比ATI X1000低。

  作为显卡的满负荷功率测试,需要找一款能够最大限度调动显卡资源的游戏。在测试了几款知名游戏之后,乐橙在线娱乐最终我们选择了《半条命2:第一章》,这款游戏的静态场景对CPU依赖较小,而总功率也能超越3DMark系列以及很多其他游戏,还有非常重要的一点,所有的N卡和A卡都能够开启HDR+AA这种高负荷的特效,这样测试起来就比较公平一些。

  测试分辨率并没有选太高,这是为了照顾低端显卡,高端显卡通过提高分辨率功耗可以有个位数的增长,但为了统一测试模式,乐橙在线娱乐还是选择了12801024 HDR4AA16AF这种主流模式。

  测试结果令人有些意外,即便是功率最高的8800GTX系统总功率也只有323W,而上代顶级的7900GTX系统仅为243W,功耗最夸张的是N卡,控制最出色的也是N卡!顶级显卡和低端显卡在游戏时的功耗差距达到了一倍之多,也就是说一块8800GTX显卡的功耗已经相当与整套主机的功率之和!

  NVIDIA GeForce 7系列在功耗方面的表现的确是非常精彩,7900GTX(90nm)比7800GTX(110nm)功耗直接下降44W,而性能反而更强。可以说,7900GTX是功耗控制的典范,而7800GTX 512MB则是频率大战下的不成熟产物,属于过渡产品。7900GS的性能已经接近于7800GTX的水平,而功耗大幅下降,属于性能/功耗比绝佳的产品之一!

  X1950XTX虽然在功耗方面有所控制(比起X1900XTX,很遗憾未能测试这款显卡),但还是保持在较高的水平,毕竟R580核心晶体管规模比较庞大。7950GX2是款特殊显卡,应该把它看作是两块显卡SLI,它的功耗表现自然好不到哪去,居然和8800GTS持平。

  ATI最新80nm的X1950Pro表现还不错,功率比X1900GT低、但性能更强。与N卡相比性能介于7900GS和7950GT之间,功耗也在此区段,应该说80nm工艺起到了关键作用!但是,X1650XT的功耗只比X1950Pro低了5W,比7900GS都要高,经过反复测试都是同样的结果。这是因为X1650XT的RV560核心其实与X1950Pro的RV570是相同的,晶片完全相同但封装不同,管线被屏蔽了一些,而显卡的功耗主要取决于GPU,显存只占很少的一部分,再加上供电模块转换效率的影响,X1650XT的功耗就没有比X1950Pro低多少!

  前面的测试为主流显卡的横向功耗对比,接下来就做一些特殊的对比测试,看看在不同的模式下,显卡的功耗还受到哪些条件的影响。

  频率越高显卡的功耗自然同比增长,那么超频后功耗到底会增长多少呢,下面就以最近比较火爆的8800GTX超频版为例进行测试:

  黑版8800GTX和绿版8800GTX都是公版设计,唯一区别就是默认频率

  测试结果可说是触目惊心,功率整整提高了35W,7900GS在功耗方面的优势消失的无影无踪,245W甚至比7950GT/X1950Pro还要高很多!这是为什么呢?因为CPU/GPU的功耗与频率成正比,与电压的平方成正比,所以加电压会让功耗大幅增加!

  由此可见,超频要适可而止,不加压超频值得鼓励,而加压超频不但影响显卡的寿命,而且功耗呈级数增长,在选择加压超频时一定要三思而后行,考虑加压后换来的性能提升是否值得?

  现在的显卡版本特别多,高分辨率运行游戏时显存容量对性能的影响比较大,于是很多中高端显卡都同时存在256MB和512MB两种版本,低端显卡也存在256MB和128MB两种版本。这些显卡除了显存容量之外其他规格完全相同,因此可以简单的来测试大显存的功耗到底如何?

  测试显卡为两款非公版的X1950Pro,PCB做工用料完全相同,一款是512MB一款是256MB,下面看实际功耗:

  如果大家稍加留意就会发现这两款非公版X1950Pro的显存频率比公版低,但功耗反而比公版高18W!这一方面是因为GPU默认电压比公版要高一些(因为它比公版好超),另一方面就是ATI公版所用的VOLTERRA数字供电模块转换效率要比普通供电高,电能损失较小功率自然低!

  X1950XTX比X1900XTX功耗低的主要原因也是供电模块的改进,X1650XT的功耗没有比X1950Pro低多少是因为供电模块采用了传统设计。

  NVIDIA的G73核心目前已经从A2(90nm)过渡到了B1版(80nm),两个版本的GPU本质上没有区别,仅仅是工艺的进步,但我们可以明显地看出GPU核心面积变得更小,发热也更少,上高频率的潜力更大,之前我们也一直提到80nm会更好的控制功耗,那么功耗到底能下降多少呢?

  由于很多厂商的80nm显卡都采用了非公版设计,电压、供电、默认频率全部改变,因此80nm和90nm显卡并不能直接进行对比测试,所以测试显卡的选择有点难度:

  上面第一款为XFX最早的7600GT(90nm),P455纯公版设计;第二款为XFX新推出的7600GT 700M(80nm),非公版设计,默认频率高达700/1800MHz;第三款为Inno3D新推出的7600GST加强版(80nm),它是一款7600GS显卡,但它是我们能找到的唯一一款使用P455公版设计的80nm 7600GS/GT显卡,所以用它来模拟80nm的公版7600GT,它的电压和供电设计与公版没区别,误差应该会很小!

  看来80nm的效果的确不错,Inno3D的7600GST频率比公版要高一些,但功耗反而低了3W。而XFX的这款7600GT显然是加电压的版本,700/1800MHz的频率让其他显卡望尘莫及,功率比公版高了10W左右,也不算太多!

  XFX这款76GT性能提升主要源于超高的显存频率,而显存在整体功耗的比中所占比重较低,所以超显存是非常实惠的做法!

  ● 功耗测试小插曲为什么跑3DMark时的功耗反差非常大?

  前面提到,我们在测3D模式的功耗时最终选择了《半条命2:第一章》这款游戏,其实最开始打算用3DMark03/05/06进行测试,因为这三款测试软件比任何游戏的知名度都高。但结果却出人意料

  N卡跑3DMark03第四个场景时(1280 4AA16AF)功耗可以达到很高,基本就是《半条命2:第一章》(1280 HDR4AA16AF)的水平,但是A卡功耗比较低,严重不合理。

  N卡跑3DMark05所有场景时功耗都偏低,尤其是第三个场景远低于《半条命2:第一章》。而A卡正好相反,功耗接近于《半条命2:第一章》。

  N卡和A卡跑3DMark06所有场景时功耗都偏低,比《半条命2:第一章》低很多。

  这个结果虽然比较奇怪,但也很容易理解:因为N卡在03下有绝对优势、05表现很差,而A卡正好相反!这就证明了N卡在03中已经发挥了几乎全部的实力,绝大多数晶体管被调动起来,跑出的分数高功耗也高,而A卡的架构在跑03时很多单元被闲置,跑出的分数低功耗也低;反之亦然,05中N卡没能发挥全部实力,而A卡已经全力以赴。这完全属于3D程序能否完全发挥GPU效能的问题,在3DMark03/05两款测试软件完全的体现了出来!

  至于3DMark06,应该是FutureMark弱化了CPU在3D测试中的占用率,也可能是引擎的改进让N卡和A卡都没能发挥出全部效能。3DMark06的画面虽然要比任何一款游戏都复杂,但功耗却还不及静态画面下的《半条命2:第一章》。

  因此我们选择了《半条命2:第一章》这款游戏进行了测试,因为它跑出的功耗比3DMark03/05/06和很多游戏都要高,而且对于N卡和A卡都比较公平。但需要特别注意的是,

  《半条命2:第一章》绝不是最消耗系统资源(包括CPU和显卡)的游戏,我们的测试结果也肯定没有达到显卡的最大功率,但这个成绩也有一定的参考价值,尤其是在横向对比时!

  本次测试总共有19款公版显卡参加横向对比,附加测试中引入了6款最新的非公版显卡,总共25款庞大阵容囊括了市售绝大多数主流显卡!但也有不少漏网之鱼,比如测试时没有加入X1950XT这款高端热门显卡特别遗憾,还有ATI上代王者X1900XTX因为停产也没能测试,其实应该直接拿它对比X1950XTX,就能直观的看出ATI在功耗方面所做出的努力!

  注意,X1900XT 256MB其实就相当于X1950XT,两款显卡PCB完全相同,核心频率都是625MHz,显存都是256MB,只是显存频率由1450MHz提高到了1800MHz,功耗提升应该不多。

  另外国外的测试平台和测试方法与我们并不相同,所以结果无法与我们的成绩直接对比。通过他们的成绩可以知道,X1950XTX的功耗比X1900XTX低了22W,由于X1950XTX依然是90nm 650MHz的R580核心,ATI通过使用转换效率更高的供电模块就较大幅度的降低了功率,这个数线MB高频版)的功耗可以推算大概不会比X1950XTX低太多,因为X1950XTX用了新PCB和转换效率更高的供电模块,而X1950XT还是X1900XTX的老版本。

  另外在千元以下的中低端价位,显卡的种类特别多,各种各样的非公版层出不群,显卡的显存、频率、板型、电压差异特别大,从这些显卡中根本找不到具有代表性的产品,所以放弃了这些显卡的功耗测试,大家只能看情况参考公版的规格。

  就拿8800GTS来说,我们测试的结果是300W,考虑到实际应用情况一款实标高品质350W电源都够用,小编用400W电源带3块硬盘、刻录机、独立声卡、很多风扇、CPU内存超频都没有任何问题;

  :G80的功耗遥遥领先,但要知道它的性能比7950GX2/X1950XTX都要强许多,而且支持DX10以及更多先进技术和特效。在竞争对手R600出世之前讨论G80的功耗有多恐怖并无意义。实际上从目前的情况来看,ATI R600也受到了功耗的困扰,采用80nm工艺理应功耗更低、性能更强,如果做不到比G80更优秀那么R600的处境将会很尴尬,当然现在讨论还为时过早,继续关注相关报道吧!

  NVIDIA从110nm的7800GTX进化到90nm的7900GTX(除了工艺之外,G71也删除了一些晶体管),功耗立马下降44W!从G73-A2到G73-B1,从X1900GT到X1950Pro,我们都可以看到在性能提升的同时功耗有了不同程度的下降,所以ATI/NV都热衷于使用新工艺,大家在购买显卡时从功耗的角度考虑也应该选择新版显卡(目前是80nm)。

  以往我们非常重视显卡的性价比,其实功耗也是一个非常重要的部分,或许大家在购买显卡时就应该把功耗纳入考虑,因为性能/功耗比出色的显卡,在买来之后的使用过程中能节约一些电能,较低的发热也可以减少散热方面的投资,噪音方面也要好一些。

  全系列采用80nm G73-B1核心的GeForce 7300GT/7600GS/7600GT

  当然最好是选择公版产品,因为公版的电压低,功率往往比非公版低许多。至于非公版也要视情况而定,也并非所有的非公版显卡都是加电压的版本,非公版价格优势很明显,从性价比的角度也值得选购;当然还有些非公版产品超频能力特别强,超频后性能大幅提升,这些显卡自然需要另当别论!

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