Die Produkte der aktuellen Grafikkartengeneration beinhalten eine Vielzahl von neuen Funktionen. Diese neuen Technologien versprechen immer mehr Performance und Grafikqualität. AGP 4x, T&L und Sideband-Addressing sollen die Leistungsfähigkeit der Produkte steigern.
Mit Tools und Benchmarkprogrammen lassen sich Rückschlüsse ziehen, ob die verschiedenen Funktionen überhaupt implementiert sind. Dass sie korrekt arbeiten oder aktiviert sind, ist damit nicht garantiert. tecChannel löst dieses Problem mit hohem messtechnischen Aufwand. Dabei kommt modernstes Labor-Equipment wie Logic-Analyzer und digitales Speicheroszilloskop zum Einsatz. Dieses ermöglicht zum Beispiel einen Einblick in die Funktionsweise des AGP-Ports auf Signalebene. Damit kann man die Hardware-Spezifikationen der Grafikkarten exakt überprüfen.
Detaillierte Benchmarktests sind selbstverständlich. Die oft baugleichen Grafikkarten unterscheiden sich häufig in der Firmware und den mitgelieferten Treibern. In diesen Fällen helfen ausführliche Benchmarks, die Geschwindigkeitsunterschiede festzustellen und die Qualität der Treiber und Firmware - sprich die Kompatibilität - zu testen.
Überblick
Alle Grafikkarten durchlaufen einen exakt festgelegten Testprozess:
Erfassen des Lieferumfangs
Aktualisierung der Firmware und Treiber
Installieren der Grafikkarte und der aktuellen Treiber
Überprüfung der Treiber auf Ausstattung und Funktionalität
Performance- und Kompatibilitätstests mit ausgewählten Programmen, Applikations-Benchmarks und Spielen
Messungen am AGP-Port: Kontrolle der AGP-Modi und des Sideband-Addressing mit dem Logic Analyzer
Messen der Signalqualität des VGA-Ausgangs mit dem Speicheroszilloskop
Messung der Leistungsaufnahme. Grundlage ist eine Differenzmessung mit einer PCI-Grafikkarte
Überprüfung der Bildqualität des S-Video-Ausgangs
Für die Performance-Tests verwenden wir zwei identische Testplattformen mit den Betriebssystemen Windows98 SE und Windows2000. Alle notwendigen Programme bis auf die Grafikkartentreiber sind bereits vorinstalliert. Das System wird für jeden Testkandidaten frisch eingerichtet. Dies stellt sicher, dass jede Grafikkarte unter gleichen Bedingungen getestet wird.
Eine weitere Testplattform dient uns für die elektrischen Messungen. Dessen Mainboard Tyan Tsunami 400 ist mit dem Chipsatz VIA Apollo Pro133 A mit AGP-4x-Unterstützung ausgestattet. Mit dem Logic Analyzer überprüfen wir, ob die Funktionen wie AGP 4x und Sideband-Addressing korrekt funktionieren. Anschließend ermitteln wir die Qualität des VGA-Signals mit dem digitalen Speicheroszilloskop LeCroy LC564A. Eine weitere Messung betrifft die Leistungsaufnahme der Grafikkarte.
Die Bildqualität des S-Video-Ausgangs überprüfen wir mit einem Fernseher Sony KV-25X3D. Zur Dokumentation der Testergebnisse grabben wir zusätzlich mit der Fast AV Master 2000 ein Testbild.
Eine detaillierte Liste unserer verwendeten Hardware finden Sie geordnet nach Testplattformen im Abschnitt Testkonfiguration.
2D-Benchmarks
Neben Spielen mit rechenintensiven 3D-Grafiken müssen moderne Grafikkarten auch klassische 2D-Applikationen wie Word oder Excel bewältigen. Die Performance der Grafikkarten ist heute in diesem Bereich kaum noch zu steigern. Die Karten liegen alle dicht beieinander, wie die Ergebnisse unseres Tests bestätigen. Die reine 2D-Performance ist demnach also kein wichtiger Grund für eine Kaufentscheidung. Aus diesem Grund legt tecChannel gesteigerten Wert auf Kompatibilität und stabile Funktion der Grafikkarten mit Anwendungen, die weit verbreitet sind.
Wir überprüfen die 2D-Kompatibilität und -Performance mit dem Benchmarkpaket SYSMark2000 der BAPCo unter Windows98 SE und Windows2000. Diese Suite besteht aus aktuellen Anwenderprogrammen wie Corel Draw 9, Elastic Reality, Excel 2000, Natural Speaking Pref.4.0, Netscape Communicator, Paradox 9.0, Photoshop 5.5, PowerPoint 2000, Premiere 5.1, Windows Media Encoder 4.0 und Word 2000.
Die Tests mit SYSmark2000 laufen bei einer Auflösung von 1024x768 Punkten, 32-Bit-Farbtiefe und 100 Hz Bildwiederholfrequenz.
3D-Benchmarks
3D-Spiele stellen hohe Anforderungen an die Grafikkarte. Sie verlangen einen störungsfreien Datenstrom zwischen CPU, Speicher und Grafikkarte.
Die unter 3DMark2000 ermittelten Benchmarkwerte verdeutlichen, wie gut der Hersteller die Grafikkarte und Treiber auf 3D-Software abgestimmt hat. Durch speicherintensive Tests wird zusätzlich der AGP-Bus stark beansprucht. Dies lässt Rückschlüsse auf versteckte Funktions- und Kompatibilitätsprobleme zu. Wir verwenden den 3DMark2000 von MadOnion mit seinen Voreinstellungen bei einer Auflösung von 1024x768 Punkten und einer Farbtiefe von 32 Bit. Bei allen 3D-Tests ist die V-Synchronisation ausgeschaltet.
Die in Tabelle 1 aufgeführten 3D-Spiele und -Demos setzen wir ein, um die 3D-Performance unter Praxisbedingungen zu ermitteln:
Spiel | Eingabemodus | Parameter |
|---|---|---|
Tabelle 1: 3D-Benchmarks | ||
Descent 3 Retail Version | Setup | -nonetwork -timetest Secret2.dem |
Expendable Retail Version | Setup | Use Low Resolution Movies: Off Use Vertical Sync.: Off Start mit: go.exe -timedemo |
Quake III Arena V1.11 Retail Version | Command Line | timedemo 1 Start: im Menü Demo: DEMO001 |
Unreal Tournament Retail Version Patch 405b | Menü undCommand Line | TimeDemo Statistics: ON Options Preferences Video: Details: High Min.Desired Framerate: 0 Eingabe: demoplay utbench |
Re-Volt Retail Version | Menü | Video Settings Textures: 24-Bit Render Settings Enable V-Sync: Off Start mit: revolt.exe -gamegauge |
Die Angabe der Bildrate bei Descent 3 bezieht sich auf den zweiten Testdurchlauf. Die OpenGL-Leistung unter Windows98 prüfen wir mit dem Benchmark Indy3D 3.0 von Sense8. Wir führen einen Official-Run bei einer Desktopauflösung von 1280x1024 Punkten durch. Zusätzlich benutzen wir 3D Studio MAX für weitere Kompatibilitätstests mit Direct3D und OpenGL unter Windows 2000.
Signalqualität
Ein wichtiges Beurteilungskriterium einer Grafikkarte ist die Signalqualität des VGA-Ausgangs. Sie beeinflusst die Bildqualität in Form von Helligkeit, Kontrast und Schärfe.
Das tecChannel-Labor überprüft die Signalqualität mit einem 1-GHz-Digital-Oszilloskop LeCroy LC564A. Bei einer Auflösung von 1280x1024 Bildpunkten und einer Farbtiefe von 8 Bit bei 85 Hz Bildwiederholfrequenz wird ein Testbild aufgerufen. Es besteht aus 1-Pixel-breiten weißen vertikalen Linien, die durch einen schwarzen Zwischenraum gleicher Breite voneinander getrennt sind.
Als ideales Ausgangssignal müsste sich ein Rechteckverlauf mit einer Amplitude von 700 mV ergeben. Doch im Zuge der CE-Pflicht sind diese Idealvorgaben nicht zu realisieren. Wollen die Hersteller das CE-Prüfsiegel für ihr Produkt, dann müssen sie hochfrequente Oberwellen unterdrücken. Sie bauen Dämpfungsglieder wie Kondensatoren und Spulen ein, die das Signal am Ausgang der Karte verformen und die Bildqualität negativ beeinflussen.
Die Flankensteilheit des Ausgangssignals ist ein gutes Maß für die Signalqualität. Je geringer die Anstiegs- oder Abfallzeit (Rise- und Fall-Time), desto besser.
Das Oszilloskop-Timing in Bild 3 zeigt das RGB-Ausgangssignal einer Grafikkarte. Die drei überlagerte Signalkurven sind weit von der Idealform eines Rechteckverlaufs entfernt. Dies bestätigen auch die ermittelten hohen Werte für die Flankenanstiegs- und Abfallzeit. Die gelbe 0-Volt-Line (Ground) liegt auf dem zweiten Messraster von unten. Der dargestellte Signalverlauf hat wie gefordert keinen Offset, da er genau auf dieser Linie liegt. Eine hohe Offset-Spannung führt dazu, dass die Monitorhelligkeit nicht bis zur absoluten Dunkelheit heruntergeregelt werden kann. Die Deckungsgleichheit der drei Signale Rot, Grün, Blau vermeidet Farbverfälschungen bei der Bildwiedergabe.
AGP-Port
Die Grafikkarten sind mit einer Vielzahl von Funktionen ausgestattet, um den Prozessor zu entlasten und/oder die Performance des Systems zu steigern. Hierzu zählen die AGP-Modi 1x, 2x und 4x und das Sideband-Addressing. In unserem Report Das bringt AGP 4x finden Sie weiter gehende Informationen.
Um die Features des Grafikchips abzufragen, gibt es diverse Software-Utilities. Diese können bestimmte Register des Grafikprozessors auslesen und das Ergebnis anzeigen. Ein großer Nachteil: Eine Funktionskontrolle findet nicht statt.
tecChannel überprüft mit Hilfe des Logic Analyzers Tektronix TLA704 alle relevanten Signale des AGP-Ports. Aus dem Timingverhalten lässt sich die korrekte Funktionsweise der Schnittstelle eindeutig ableiten. Bild 5 zeigt einen typischen Signalverlauf im AGP-4x-Modus mit Sideband-Addressing.
Im AGP-4x-Modus arbeiten die vier Address-Strobe-Signale AD_STB mit einer Frequenz von 133,3 MHz, was einer Periodendauer von 7,5 ns entspricht. Sie übertragen die Daten mit der positiven und negativen Taktflanke, wie das auch bei AGP 2x der Fall ist. Die Frequenz der Strobe-Leitungen beträgt bei AGP 2x, aber nur 66,6 MHz bei einer Zykluszeit von 15 ns. AGP 1x funktioniert ohne Address-Strobe-Signale.
Ob Sideband-Addressing unterstützt wird, erkennt man an den Signalwechseln der beiden SB_STB-Leitungen, wobei mindestens eine eingesetzt werden muss.
Leistungsaufnahme
Ein bekanntes Problem bei den hochgezüchteten AGP-Grafikkarten ist die Stromversorgung. Die modernen Grafikchips wie GeForce 256 oder Voodoo3 haben eine sehr hohe Leistungsaufnahme. Die notwendigen hohen Ströme muss der AGP-Slot des Mainboards liefern. Dazu stehen zehn 3,3-, zwei 5- und eine 12-Volt-Leitungen zur Verfügung. Letztere ist nur als Hilfsspannung gedacht und dient nicht der Stromversorgung des Grafikchips. Die Höhe der Stromstärke ist in der AGP-Spezifikation Revision 2.0 genau festgelegt. In Tabelle 2 sehen Sie einen Auszug.
Leitung | Funktion | Min. | Max. | Strom |
|---|---|---|---|---|
Tabelle 2: AGP-Spezifikation der Stromversorgung der Grafikkarte | ||||
VCC3.3 | 3,3-Volt-Versorgung | 3,15 V | 3,45 V | Imax=6,0 A |
VCC5 | 5-Volt-Versorgung | 4,75 V | 5,25 V | Imax=2,0 A |
Die theoretische Gesamtleistung für den AGP-Steckplatz beträgt demnach:
3,3 V x 6,0 A + 5 V x 2,0 A = 29,8 W
Wegen des kritischen Timings am AGP-Port kann die Leistungsaufnahme der Grafikkarte nicht über einen AGP-Zwischenadapter gemessen werden. Deshalb führen wir eine Differenzmessung durch. Dazu benutzen wir ein Board, dessen Leistungsaufnahme zuvor mit einer PCI-Karte bestimmt wurde. Die Leistungsaufnahme der PCI-Karte ist bekannt und somit auch die des Systems ohne Grafikkarte. Aus der Differenz im Betrieb mit der zu testenden AGP-Karte ergibt sich deren Leistungsaufnahme.
Bei diesem Verfahren ermitteln wir nur die Grundleistung der Grafikkarten bei gleich bleibendem Bildinhalt. Setzt man grafikintensive Programme ein, liegt der Leistungsverbrauch der Grafikkarte höher. Allerdings steigt dabei auch der Leistungsbedarf des Prozessors, Chipsatzes und der Treiberbausteine an, die Messung ist nicht mehr aussagekräftig.
Die Messwerte liefern einen Hinweis auf potenzielle Kompatibilitätsprobleme mit Mainboards. Je mehr Leistung eine AGP-Grafikkarte aufnimmt, desto mehr Vorsicht ist beim Einsatz in einem älteren Mainboard geboten. Spannungseinbrüche und Abstürze des Grafikchips können dort auftreten. Bei alten Boards sollten Sie Grafikkarten mit separatem Spannungsregler einsetzen. Entsprechende Hinweise finden Sie in unserem Testbericht.
S-Video-Ausgang
Viele Grafikkarten haben einen Videoausgang für den Anschluss an einen Fernseher. In den meisten Fällen handelt es sich um eine S-Video-out-Buchse, auch SVHS-Buchse genannt. Bei dieser Verbindung werden die notwendigen Signale (Helligkeits- und Farbinformation) über zwei getrennte Leitungen zum Empfänger geschickt. Beim Video-out oder Composite-out in Form einer Chinch-Buchse geschieht dies über nur eine Signalleitung. Die S-Video-Buchse liefert ein besseres Bild und ist deshalb bevorzugt einzusetzen.
Da mittlerweile viele Anwender den heimischen Fernseher zum Spielen über die Grafikkarte am Rechner betreiben, bewerten wir auch die Bildqualität über die S-Video-out-Buchse. Die Aufnahme in Bild 7 wurde mit der Fast AV Master 2000 gemacht.
Wir beurteilen die Bildqualität auf dem Fernseher Sony KV-25X3D mit S-Video-Eingang. Die Bildwiedergabe wird vorher im Treibermenü der Filterfunktionen optimiert. Um die Ergebnisse zu dokumentieren, grabben wir die Bilder mit der Fast-Karte.
Die wichtigsten Beurteilungskriterien sind: Kontrast, Farbwiedergabe, Bildflackern, Helligkeitssteuerung und Positionierung des Bildes auf dem Fernsehschirm.
Testkonfiguration
Wir testen alle Grafikkarten in einer exakt festgelegten Konfiguration. Die verwendeten Betriebssysteme sind Windows98 SE mit DirectX 7 und Windows2000.
In der Messplattform mit Chipsatz VIA Apollo Pro133 A und Windows98 SE verwendeten wir das VIA-Servicepack 4in1-Version 4.19. Diese Plattform unterstützt AGP 4x.
Die 2D-Performance testen wir mit dem Applikationsbenchmark Bapco SYSmark 2000 in einer Auflösung von 1024x768 Punkten und 32 Bit Farbtiefe.
Mit dem Benchmark 3DMark2000 Pro und Indy3D prüfen wir die 3D-Leistung unter beiden Betriebssystemen. Zusätzlich verwenden wir unter Windows2000 3D Studio MAX um die Kompatibilität und die 3D-Unterstützung zu testen.
Um die 3D-Performance unter Praxisbedingungen zu ermitteln, setzen wir eine Vielzahl von aktuellen 3D-Spielen wie Quake III Arena, Unreal Tournament, Descent 3, Expendabe und Re-Volt ein. Alle Spiele haben einen Framecounter, der die Bildrate in fps ausgibt.
Die Bildwiederholfrequenz beträgt bei Auflösungen bis 1024x768 Punkten in allen Farbtiefen 100 Hz. Bei höheren Auflösungen maximal 85 Hz. Alle Anwendungen laufen mit abgeschalteter V-Synchronisation und aktiviertem Sound.
Windows2000 nimmt eine Sonderstellung in unserem Test ein: Das Betriebssystem bekommt man schon in der endgültigen Version, doch die entsprechenden Grafikkartentreiber für die 3D-Unterstützung fehlen oft noch oder befinden sich in der Beta-Phase. Aus diesem Grund verwenden wir im Zweifelsfall die aktuellen NT-Treiber.
Die Referenzplattformen für alle Grafikkarten sind exakt definiert. Um Ihnen unsere Testkonfigurationen transparent zu machen, finden Sie nachfolgend eine detaillierte Liste der verwendeten Komponenten und Treiberversionen. (hal/nha)
Testkonfiguration Benchmarkplattform 1
Komponente | Daten |
|---|---|
| |
Mainboard | Tyan Tsunamai ATX S1846SL |
Serien-Nr. | TY8503210176 |
Firmware | V2.00.00 / 12.11.99 |
Sonstiges | Slot 1, Rev: E |
Prozessor | Pentium III 550 |
Serien-Nr. | 09230501-0270 |
Firmware | -- |
Sonstiges | -- |
RAM | 256 MByte PC100 |
Serien-Nr. | -- |
Firmware | -- |
Sonstiges | 2 x 128 MByte Module |
Soundkarte | TerraTec XLerate Pro |
Serien-Nr. | 1293900011593 |
Firmware | --- |
Sonstiges | Rev. C / 4.06.2016 / 13.03.1999 |
Netzwerkkarte | 3Com Fast Etherlink 3C905B-TX |
Serien-Nr. | 6TQ2E9F466 |
Firmware | Hardware-Ver.: 048 |
Sonstiges | Rev. A / 4.10.2222 / 05.05.1999 |
Festplatte | IBM DJNA-351520 |
Serien-Nr. | GLT0N167 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 15,2GB |
DVD-ROM | Pioneer DVD-303S-A |
Serien-Nr. | TET0137971WL |
Firmware | 1.09 |
Sonstiges | --- |
Floppy | Teac FD-235HF |
Serien-Nr. | E081326 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 3,5" |
Netzteil | Channel Well Technology CWT 235ATX |
Serien-Nr. | 96001427 |
Firmware | --- |
Sonstiges | 235 W |
Tastatur | Cherry RS 6000 M |
Serien-Nr. | G0624874 1L28 4 3 |
Firmware | --- |
Sonstiges | --- |
Maus | Logitech M-S35 |
Serien-Nr. | LZA84352096 |
Firmware | --- |
Sonstiges | 3-Tasten |
Testkonfiguration Benchmarkplattform 2
Komponente | Daten |
|---|---|
| |
Mainboard | Tyan Tsunamai ATX S1846SL |
Serien-Nr. | TY8503210177 |
Firmware | v1.16a / 12.03.99 |
Sonstiges | Slot 1, Rev: E |
Prozessor | Pentium III 550 |
Serien-Nr. | 09230501-0253 |
Firmware | -- |
Sonstiges | -- |
RAM | 256 MByte PC100 |
Serien-Nr. | -- |
Firmware | -- |
Sonstiges | 2 x 128 MByte Module |
Soundkarte | TerraTec XLerate Pro |
Serien-Nr. | 1293900011207 |
Firmware | --- |
Sonstiges | Rev. C / 4.06.2016 / 13.03.1999 |
Netzwerkkarte | 3Com Fast Etherlink 3C905B-TX |
Serien-Nr. | 6TQ2E9F59D |
Firmware | Hardware-Ver.: 048 |
Sonstiges | Rev. A / 4.10.2222 / 05.05.1999 |
Festplatte | IBM DJNA-351520 |
Serien-Nr. | GLT0N167 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 15,2GB |
DVD-ROM | Pioneer DVD-303S-A |
Serien-Nr. | TET0137978WL |
Firmware | 1.09 |
Sonstiges | --- |
Floppy | Teac FD-235HF |
Serien-Nr. | E081325 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 3,5" |
Netzteil | Channel Well Technology CWT 235ATX |
Serien-Nr. | 96001700 |
Firmware | --- |
Sonstiges | 235 W |
Tastatur | Cherry RS 6000 M |
Serien-Nr. | G0624874 1L28 4 3 |
Firmware | --- |
Sonstiges | --- |
Maus | Logitech M-S35 |
Serien-Nr. | LZA84352047 |
Firmware | --- |
Sonstiges | 3-Tasten |
Testkonfiguration Messplattform
Komponente | Daten |
|---|---|
| |
Mainboard | Tyan Trinity 400 S1854 |
Serien-Nr. | TY9975315044 |
Firmware | Rev. 1.00 / 28.12.1999 |
Sonstiges | Slot 1, Rev: C |
Prozessor | Pentium III 600B |
Serien-Nr. | 99360107-0282 |
Firmware | -- |
Sonstiges | -- |
RAM | 128 MByte PC133 |
Serien-Nr. | 9E4777 171C 02 0038 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 1 x 128 MByte Modul |
Festplatte | WD Caviar 272AA |
Serien-Nr. | WT910 005 3604 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 27 GB |
Floppy | Teac FD-235HF |
Serien-Nr. | E081317 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 3,5" |
Netzteil 1 | Channel Well Technology ATX-230 |
Serien-Nr. | 97131035 |
Firmware | --- |
Sonstiges | 230 W |
Netzteil 2 | Lanya Scienoe Computer PD-230W |
Serien-Nr. | SN: 93100757 |
Firmware | --- |
Sonstiges | 230 W |
Tastatur | Cherry RS 6000 M |
Serien-Nr. | G 0064307 4 L28 3 1 |
Firmware | --- |
Sonstiges | --- |
Maus | Logitech M-S35 |
Serien-Nr. | LZA84352011 |
Firmware | --- |
Sonstiges | 3-Tasten |