Die entscheidenden Kriterien für Grafikchips oder -karten sind Signalqualität, Stabilität, Kompatibilität und Performance. Für diese Disziplinen verwenden wir praxisnahe Konfigurationen und eine umfangreiche Auswahl an Benchmark-Programmen.
Auch wenn die Grafikkarten oft baugleich sind, unterscheiden sie sich häufig in der Firmware und den mitgelieferten Treibern. In diesen Fällen helfen ausführliche Benchmarks, um die Geschwindigkeitsunterschiede festzustellen und die Qualität der Treiber und Firmware - sprich die Kompatibilität - zu testen.
Zusätzlich sind Messungen mit hochwertigem Equipment notwendig. Tools und Benchmark-Programme erlauben Rückschlüsse darauf, ob die verschiedenen Funktionen wie AGP 4x oder Sideband Addressing, in den Karten überhaupt implementiert sind. Dass sie korrekt arbeiten oder aktiviert sind, ist damit noch nicht garantiert. tecCHANNEL löst dieses Problem durch hohen messtechnischen Aufwand: Mit Logic Analyzer und digitalem Speicheroszilloskop kommt hier modernstes Labor-Equipment zum Einsatz. So sind beispielsweise detaillierte Einblicke in die Funktionsweise des AGP-Ports auf Signalebene und Messungen des Speichertakts möglich. Hardware-Spezifikationen von Grafikkarten sind auf diese Weise exakt zu überprüfen. Das gilt besonders für die oft miserable Signalqualität der VGA-Schnittstelle.
Testkonzept
Unser Testkonzept beruht auf Prüfungen der wichtigsten Kaufkriterien. Die prinzipielle Vorgehensweise für unseren Grafikkarten- und Grafikchiptest sieht wie folgt aus:
Erfassen des Lieferumfangs
Aktualisieren von Firmware und Treiber
Aufspielen von vorkonfigurierten Festplatten-Images
Installieren der Grafikkarte und der aktuellen Treiber
Überprüfung der Treiber auf Ausstattung und Funktionalität
Performance- und Kompatibilitätstests mit ausgewählten Programmen, Applikations-Benchmarks und Spielen
Prüfung kritischer Signale am AGP-Port. Kontrolle der AGP-Modi und des Sideband Addressing mit dem Logic Analyzer falls erforderlich
Detaillierte Messung der Signalqualität des VGA-Ausgangs mit dem digitalen Speicheroszilloskop
Messung der Leistungsaufnahme im 2D- und 3D-Betrieb
Überprüfung der Bildqualität des S-Video- und DVI-Ausgangs
Wichtig ist uns die fehlerfreie Funktion der Testkandidaten auf den Testsystemen. Um dies zu überprüfen, verwenden wir für die Tests drei einheitlich vorkonfigurierte Testplattformen mit den Betriebssystemen Windows XP. Bis auf die Grafikkartentreiber sind alle notwendigen Programme bereits vorinstalliert. Das System wird für jeden Testkandidaten frisch eingerichtet. Dies stellt sicher, dass jede Grafikkarte unter den gleichen Bedingungen getestet wird.
Eine der Testplattformen dient uns für die elektrischen Messungen. Dessen Mainboard EPoX EP-4T2A3 ist mit dem Chipsatz Intel i850 mit AGP-4x-Unterstützung ausgestattet. Mit dem Logic-Analyzer überprüfen wir, ob Funktionen wie AGP 4x und Sideband Addressing korrekt arbeiten. Anschließend ermitteln wir die Qualität des VGA-Signals mit dem digitalen Speicheroszilloskop LeCroy LC564A. Eine weitere Messung betrifft die Leistungsaufnahme des Grafikchips im Leerlauf und unter Last.
Eine detaillierte Liste der verwendeten Hardware finden Sie geordnet nach Testplattformen im Abschnitt Testkonfiguration.
2D-Benchmarks
Außer rechenintensiven 3D-Grafiken müssen moderne Grafikkarten auch klassische 2D-Applikationen wie Word oder Excel bewältigen. Die 2D-Performance ist heute allerdings kaum noch zu steigern. Die reine 2D-Performance kann demnach also nicht maßgeblich für eine Kaufentscheidung sein. Aus diesem Grund legt tecCHANNEL besonderen Wert auf Kompatibilität und stabiles Funktionieren der Grafikkarten unter Praxisbedingungen.
Als Analyse-Instrument dient uns das Benchmark-Paket SYSmark 2001 mit installiertem Patch 3. Die Benchmark-Suite entwickelte BABCo (Business Applications Performance Corporation), ein Non-Profit-Konsortium aus bekannten Firmen wie: Adaptec, Compaq, Dell, HP, Intel, Microsoft, Motorola und NEC. Neben Teilergebnissen wird auch ein Gesamtergebnis aus den Testläufen ausgegeben.
Das Benchmark-Paket SYSmark2001 besteht aus vierzehn Applikationen, aufgeteilt auf zwei Benchmark-Szenarien, die je einen Performance-Wert ermitteln. Die Office-Produktivität überprüfen die Programme Word 2000, Excel 2000, PowerPoint 2000, Access 2000, Outlook 2000, Netscape Communicator 6.0, NaturallySpeaking Preferred V.5, WinZip 8.0 und McAfee VirusScan 5.13. Das Internet-Content-Creation-Ergebnis ergibt sich aus den Läufen von Photoshop 6.0, Premiere 6.0, Dreamweaver 4, Flash 5 und Media Encoder 7.
Die Tests laufen bei einer Bildschirmauflösung von 1280 x 1024 Punkten sowie 32 Bit Farbtiefe.
3D-Benchmarks
3D-Anwendungen stellen hohe Anforderungen an die Grafikkarten. Sie verlangen einen störungsfreien Datenstrom zwischen CPU, Speicher und Grafikkarte.
Enorme 3D-Leistungsansprüche an den Grafikchip stellt der SPECviewperf 6.1.2 von SPEC und besonders der Einzel-Benchmark AWadvs-04. SPECviewperf ist eine OpenGL-Real-World-Benchmark-Suite bestehend aus den Applikationen AWadvs-04, DRV-07, DX-06, Light-04, MedMCAD-01, ProCDRS-03, die Funktionen zum Modellieren von Objekten bei industriellen Anwendungen nutzt. Wir verwenden den SPECviewperf 6.1.2 in einer Auflösung von 1280 x 1024 Punkten und einer Desktop-Farbtiefe von 32 Bit.
Die unter 3DMark2001 SE Pro ermittelten Benchmark-Werte verdeutlichen, wie gut der Hersteller Grafikkarte und Treiber auf Direct3D-Software abgestimmt hat. Durch speicherintensive Tests wird zusätzlich der AGP-Bus stark beansprucht. Dies lässt Rückschlüsse auf versteckte Funktions- und Kompatibilitätsprobleme zu. Wir verwenden 3DMark2001 SE Pro von MadOnion mit seinen Voreinstellungen bei einer Auflösung von 1024 x 768 Punkten und einer Farbtiefe von 32 Bit.
Um die 3D-Performance unter Praxisbedingungen zu ermitteln, testen wir außerdem mit 3D-Spielen und Demos. Als OpenGL-Anwendung verwenden wir Quake III Arena V1.31 von id Software. Die Quake-Demo Four.DM_67 läuft mit Standard-Vorgaben und High-Quality-Settings in Auflösungen von 1024 x 768 bis 1600 x 1200 Punkten. Zusätzlich kommt der Benchmark Vulpine GLmark v1.1p von Vulpine in einer Auflösung von 1024 x 768 Punkten zum Einsatz. Wir benutzen die Default-Einstellung und der Compatibility-Option Advanced Features.
Darüber hinaus prüfen wir die Performance mit Direct3D-Programmen. Dazu zählen der CodeCreature-Pro-Benchmark V1.0.0 von Codecult (Offical Run) und Serious Sam 2 Version 1.05 von Croteam (Demo. Die große Kathedrale, Einstellung: GFX: Standard-Qualität) in einer Auflösung von 1024 x 768 Punkten und 32 Bit Farbtiefe. Mit gleicher Auflösung und Farbtiefe muss die Grafikhardware das Comanche-4-Demo von NovaLogic bewältigen. Wir verwenden die Version 1.0.1.10 mit den Default Benchmark-Vorgaben.
Signalqualität
Ein wichtiges Kriterium für die Beurteilung 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 dem Digitaloszilloskop LeCroy LC564A. Bei einer Auflösung von 1280 x 1024 Bildpunkten und einer Farbtiefe von 32 Bit bei 85 Hz Bildwiederholfrequenz wird ein Testbild aufgerufen. Es besteht aus ein 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. Im Zuge der CE-Pflicht sind diese Idealvorgaben aber nicht zu realisieren. Hersteller, die für ihr Produkt das CE-Prüfsiegel wollen, müssen hochfrequente Oberwellen unterdrücken. Also bauen sie 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.
Ein weiteres Beurteilungskriterium ist der Offset. Er gibt die Spannungsabweichung des Nutzsignals von der Null-Volt-Line (gelbe Linie) an. Eine hohe Offset-Spannung führt dazu, dass die Schwarzdarstellung nicht bis zur absoluten Dunkelheit heruntergeregelt werden kann. Darüber hinaus vermeidet die Deckungsgleichheit der drei gemessenen Signale Rot, Grün und Blau 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 weiterführende Informationen hierzu.
Um die Features des Grafikchips abzufragen, gibt es diverse Software-Utilities. Diese können bestimmte Register des Grafikprozessors auslesen und das Ergebnis anzeigen. Großer Nachteil dabei: Eine Funktionskontrolle findet nicht statt.
tecCHANNEL überprüft mit Hilfe des Logic Analyzers Tektronix TLA704 bei Verdacht alle relevanten Signalverläufe des AGP-Ports. Aus dem Timing-Verhalten der einzelnen Leitungen lässt sich die korrekte Funktionsweise der Schnittstelle eindeutig ableiten.
Im AGP-4x-Modus arbeiten die vier Address-Strobesignale 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 Strobeleitungen beträgt bei AGP 2x aber nur 66,6 MHz bei einer Zykluszeit von 15 ns. AGP 1x funktioniert ohne Address-Strobesignale.
Ob Sideband Addressing unterstützt wird, erkennt man an den Signalwechseln der beiden SB_STB-Leitungen, von denen mindestens eine eingesetzt werden muss.
Darüber hinaus verwenden wir tecBus, ein Benchmarkprogramm aus unserer tecCHANNEL Benchmark Suite. Es ermittelt durch die Kombination von DirectDraw mit einem Device-Treiber die Übertragungsrate, die sich bei Zugriffen der CPU auf das RAM einer Grafikkarte erzielen lässt. Das Ergebnis gibt Aufschluss darüber, wie gut Schreib- und Lesezugriffe über den PCI- oder AGP-Bus zum Grafikspeicher abgewickelt werden.
Leistungsaufnahme
Ein allseits bekanntes Problem der hoch gezüchteten AGP-Grafikkarten ist die Stromversorgung, denn sie 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-Leitung 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 2.0/3.0 genau festgelegt. Die Tabelle zeigt Ihnen einen Auszug.
Leitung | Funktion | Min. | Max. | Strom |
|---|---|---|---|---|
Exakt festgelegt: AGP-Spezifikation für die 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 am 20-poligen ATX-Stecker mit Hilfe des Daten-Loggers 34970A von HP auf dem Mainboard durch. Dazu benutzen wir ein Mainboard, dessen Leistungsaufnahme zuvor mit einer AGP- und PCI-Karte bestimmt wurde. Die Leistungsaufnahme der einzelnen Grafikboards ist bekannt und somit die des Systems ohne Grafikkarten. Aus der Differenz mit der eingesetzten AGP-Karte ergibt sich dann deren Leistungsaufnahme.
Bei diesem Verfahren ermitteln wir die Grundleistung im Leerlauf der Grafikkarten bei gleich bleibendem Bildinhalt des Windows-XP-Desktops. Zusätzlich setzen wir das grafikintensive Programm 3DMark2001 SE Pro ein, um die Leistungsaufnahme unter Last zu ermitteln. Allerdings steigt dabei der Leistungsbedarf des Prozessors, Chipsatzes und der Treiberbausteine an. Die gemessenen Leistungswerte dienen somit nur als hilfreiche Orientierung für den benötigten Leistungsbedarf unter Last.
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.
Video- und DVI-Schnittstelle
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 Cinch-Buchse geschieht dies über nur eine Signalleitung. Die S-Video-Buchse liefert ein besseres Bild und ist deshalb vorzuziehen.
Da viele Anwender mittlerweile zum Beispiel für Präsentationen oder DVD-Wiedergabe den Fernseher über die Grafikkarte am Rechner nutzen, bewerten wir auch die Bildqualität über die S-Video-Out-Buchse. Wir beurteilen die Qualität mit Hilfe des Fernsehers Sony KV-25X3D mit S-Video-Eingang. Die Bildwiedergabe wird vorher im Treibermenü optimiert. Die wichtigsten Beurteilungskriterien sind Kontrast, Farbwiedergabe, Bildflackern, Helligkeitssteuerung und Positionierung des Bildes auf dem Fernsehschirm.
Die getesteten Produkte verfügen oft über eine DVI-I-Schnittstelle. Sie schickt Bildinformationen digital an das entsprechende Anzeigegerät. Mit dem Eizo TFT-Display FlexScan L565 testen wir die Funktionalität und die Bildqualität dieser Schnittstelle. Weitere Informationen über die DVI-Schnittstelle finden Sie hier.
Testkonfiguration Software
Alle Grafikchips/-karten müssen einen exakt festgelegten Testparcours durchlaufen. Wir verwenden drei Testplattformen mit unterschiedlicher Hard- und Software-Ausstattung. Als Betriebssystem dient Windows XP. Die Windows-XP-Installation ist auf Performance optimiert und läuft mit der Classic-Oberfläche sowie deaktiviertem Powermanagement. Zusätzlich verwenden wir in den Messplattform die aktuellen Chipsatz-Treiber von Intel und VIA.
Für die Performance-Beurteilung der Grafikchips benutzen wir die aktuellen Referenztreiber des jeweiligen Grafikchipherstellers. Bei den Grafikkartentests verwenden wir die neuesten Treiber des Kartenanbieters. Eine Netzwerkkarte ist installiert, aber während der Tests nicht an das Netzwerk angeschlossen.
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.
Testkonfiguration Hardware
Als Prozessor kommt auf der Testplattform mit i845-PC266-Chipsatz (MSI 845 Ultra) ein Pentium 4 mit einer Taktfrequenz von 2,4 GHz zum Einsatz. Auf dem System mit VIA-KT266A-Chipsatz (EPoX EP-8KHA+) arbeitet ein AMD Athlon XP 2100+. Für die elektrischen Messungen verwenden wir zusätzlich einen Testaufbau mit i850-Chipsatz (EPoX EP-4T2A3) und einer Pentium-4-CPU mit 2 GHz Taktfrequenz. Die eingesetzten Speichermodule stammen von Corsair, Micron und Infineon.
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)
Testkonfiguration: Benchmarkplattform 1
Komponente | Daten |
|---|---|
| |
Mainboard | MSI 845 Ultra (Intel i845 DDR) |
Serien-Nr. | -- |
Firmware | -- |
Sonstiges | Sockel A, Ver:1.0 |
Prozessor | Pentium 4 2,4 GHz |
Serien-Nr. | -- |
Firmware | -- |
Sonstiges | FSB 400 MHz, Sockel 478 |
RAM | Corsair PC266 256 MByte CL2,5 |
Serien-Nr. | -- |
Firmware | -- |
Sonstiges | 2 x 256 MByte |
Soundkarte | Creative SB Live! Player1024 (CT4760) |
Serien-Nr. | M4760930093040 |
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 |
Festplatte 1 | IBM DJNA-351520 |
Serien-Nr. | GLT0N167 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 15,2GB |
Festplatte 2 | IBM DJNA-351520 |
Serien-Nr. | GLT0N085 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 15,2GB |
DVD-ROM | Toshiba DVD-ROM SD-M1502 |
Serien-Nr. | 1541007214 |
Firmware | 1012 |
Sonstiges | -- |
Floppy | Teac FD-235HF |
Serien-Nr. | E081326 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 3,5" |
Netzteil | Delta Elektronic |
Serien-Nr. | FVD0050029361 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 300 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 | EPoX EP-8KHA+ (VIA KT266A) |
Serien-Nr. | 19005300961 |
Firmware | 04.03.2002 |
Sonstiges | Socket A, Rev: 2.0 |
Prozessor | AMD Athlon XP 2100+ |
Serien-Nr. | AG0IA 0152RPBW F4115020034 |
Firmware | -- |
Sonstiges | AX21000MT3C |
RAM | Micron PC266 256 MByte CL2,0 |
Serien-Nr. | MT16VDDT3264AG-26AA1 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 1 x 256 MByte, Chips: MT46V16M8-75Z |
Soundkarte | TerraTec XLerate Pro |
Serien-Nr. | 1293900011593 |
Firmware | -- |
Sonstiges | Rev. C |
Netzwerkkarte | 3Com Fast Etherlink 3C905B-TX |
Serien-Nr. | 6TQ2E9F59D |
Firmware | Hardware-Ver.: 048 |
Sonstiges | Rev. A |
Festplatte | IBM DJNA-351520 |
Serien-Nr. | GLT0M316 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 15,2GB |
Festplatte | IBM DJNA-351520 |
Serien-Nr. | GLT0N214 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 15,2GB |
DVD-ROM | Toshiba DVD-ROM SD-M1502 |
Serien-Nr. | 1541007212 |
Firmware | 1012 |
Sonstiges | Ver.-Nr: 001 |
Floppy | Teac FD-235HF |
Serien-Nr. | E081325 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 3,5" |
Netzteil | SKY HAWK CTX-300WCE |
Serien-Nr. | A8-95 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 300W |
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 | EPoX EP-4T2A3 (Intel i850) |
Serien-Nr. | 4T2A3-011107000031 |
Firmware | 08.03.2002 |
Sonstiges | Socket 478, Rev: 1.0 |
Prozessor | Pentium 4 2000MHz A |
Serien-Nr. | -- |
Firmware | -- |
Sonstiges | FSB 400 MHz, Sockel 478 |
RAM | Infineon Rambus 800-45 (128MB / 8 ECC) |
Serien-Nr. | HYR186420G-845, HYR186420G-845 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 2 x 128 MByte |
Netzwerkkarte | LevelOne FNC-0107TX |
Serien-Nr. | 99092303925V2 |
Firmware | -- |
Sonstiges | -- |
Festplatte | IBM DTLA-305020 |
Serien-Nr. | YEL01233 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 20,5 GByte |
CD-ROM-Laufwerk | ASUS CD-S500/A 50x max |
Serien-Nr. | 05DG010531 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 50 x |
Floppy | Teac FD-235HF |
Serien-Nr. | E081317 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 3,5" |
Netzteil 1 | Channel Well Technology ATX-230 |
Serien-Nr. | 97131045 |
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 0419147 4 L21 2 |
Firmware | -- |
Sonstiges | -- |
Maus | Logitech M-S35 |
Serien-Nr. | LZA84352011 |
Firmware | -- |
Sonstiges | 3-Tasten |