CPU-Spieleleistung im Test: Testergebnisse und Fazit

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Friedrich Günther
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Testsysteme und Testmethodik

Die Auswirkungen der höheren Speichertaktraten und Latenzanpassungen wurden auf zwei verschiedenen Systemen getestet. Beide Prozessoren haben ein Dual-Channel-Speicherinterface.

Testsystem Intel Testsystem AMD
CPU Intel Core i9-9900K
(geköpft, Direct-Die-Kühlung)
AMD Ryzen 9 3900X
Kühler Open-loop-Wasserkühlung 280-mm-AiO
RAM 4 × 8 GB G.Skill Trident Z RGB 4 × 8 GB G.Skill Trident Z RGB
Mainboard Asus ROG Maximus XI Hero MSI X570 Gaming Plus
Grafikkarten PowerColor Red Devil RX 5700XT
Nvidia Geforce RTX 2080 Ti (wassergekühlt)
Sapphire Nitro+ RX 5700 XT
Gigabyte Aorus RTX 2080 Ti OC
SSD Samsung SSD 960 Evo 512 GB (System),
Samsung SSD 970 Evo 1 TB (Spiele),
Samsung SSD 860 Evo 1 TB (Spiele),
Samsung SSD 850 Evo 250 GB (Spiele),
Samsung SSD 850 Evo 500 GB (Spiele),
Innovation IT NVMe 1 TB (System),
Intel P600 1 TB (Spiele)
Netzteil Seasonic Prime Platinum 1000 W beQuiet! PurePower 11 500 W

Im Testzeitraum vom 12. bis 16. Mai wurde die am 12. Mai eingefrorene, zu diesem Zeitpunkt aktuellste Windows-10-Version 1909 (Build 18363.778) verwendet. Als Grafikkartentreiber kamen der AMD Adrenalin 2020 20.4.2 und der Nvidia GeForce 445.87 zum Einsatz.

Getestete Spiele

Der Fokus des Tests liegt auf dem Einfluss von schnellerem Arbeitsspeicher auf die Spieleleistung des Systems.

  • Anno 1800 (DX12)
  • Assassin's Creed Origins (DX11)
  • Far Cry 5 (DX11)
  • Metro: Exodus (DX12)
  • Rainbow Six Siege (Vulkan)
  • Shadow of the Tomb Raider (DX12)
  • Tom Clancy's The Division 2 (DX12)
  • World War Z (Vulkan)

Die Spiele wurden in den aktuellsten Versionen während des Testzeitraums getestet. Währenddessen gab es vereinzelt Updates für manche Titel, die die Leistung nicht beeinflusst haben. Die Spiele wurden auf beiden Systemen in 720p mit je einer RX 5700 XT und einer RTX 2080 Ti getestet. Die Daten wurden mit CapFrameX 1.5.1 erhoben. Die Grafikeinstellungen und Testszenen waren:

Spiel Grafikeinstellungen Testszene
Anno 1800 DX12
alle Einstellungen maximiert
Community-Benchmark (25 s)
Assassin's Creed Origins Ultra-High-Preset Ingame-Benchmark (118 s)
Far Cry 5 Ultra-Preset Ingame-Benchmark (58s)
Metro: Exodus DX12, Ultra-Preset
Shading-Rate: 0.4
ComputerBase-CPU-Testszene (25 s)
Rainbow Six Siege Vulkan, Ultra-Preset Ingame-Benchmark (46 s)
Shadow of the Tomb Raider DX12, Highest-Preset PCGH-Testszene (25 s)
Tom Clancy's The Division 2 DX12, Ultra-Preset
Reduced Latency (an)
Vsync (aus)
Resolution Scale: 50
Ingame-Benchmark (90 s)
World War Z Vulkan
Ultra-Preset
Resolution-Scale: 1
Ingame-Benchmark (57 s)

So wurde getestet

Um die Auswirkungen von schnellerem Arbeitsspeicher auf die Spieleleistung der Systeme zu zeigen, wurden beide Prozessoren im Betrieb nach Spezifikation und übertaktet mit unterschiedlich schnellem Arbeitsspeicher gepaart. Die zugehörigen Taktraten sind wie folgt:

Getestete Prozessorkonfigurationen
Core i9 9900K (8C/16T) Ryzen 9 3900X (12C/24T)
Stock All-Core-Turbo (ohne AVX) 4,7 GHz etwa 4,2-4,3 GHz
Cache-Takt 4,3 GHz Speichertakt/2
Power (kurzfristig/langfristig) 118 W/95 W 142 W/105 W
OC All-Core-Turbo (ohne AVX) 5,0 GHz etwa 4,2-4,3 GHz
Cache-Takt 4,7 GHz 1,866 GHz
Power (kurzfristig/langfristig) unlimitiert 200 W

Der AMD-Prozessor wurde ausschließlich via „Precision Boost Overdrive“ (PBO) übertaktet. In Spielen ließ sich dadurch kein signifikanter Taktgewinn (etwa 50–100 MHz pro Kern) erreichen. Auch das Powerlimit wurde nicht im Ansatz erreicht, meist bewegte sich die Leistungsaufnahme (ausgelesen von den Sensoren, nach denen das Mainboard steuert) unter 100 Watt.

Auf Verbrauchsmessungen wurde bewusst verzichtet, denn das dafür nötige teure Equipment und der damit verbundene Aufwand sind weit außer Reichtweite für diesen Test.

Die getesteten Arbeitsspeicherkonfigurationen sind:

  1. 2.666 MHz, 19-19-19-39-2T, 1.2V (i9 -9900K)
    3.200 MHz, 22-22-22-42-2T, 1.2V (R9 3900X)
  2. 3.200 MHz, 14-14-14-34-2T, 1.35V
  3. 3.600 MHz, 16-16-16-36-2T, 1.35V
  4. 4.133 MHz, 17-17-17-37-2T, 1.4V (i9-9900K)
    3.733 MHz, 14-14-15-14-34-1T, 1.45V (R9 3900X)

Die genauen Timings können den Screenshots entnommen werden:

Dabei entspricht die erste getestete Speicherkonfiguration den jeweiligen Herstellerspezifikationen, die mittleren beiden entsprechen populären Arbeitsspeicherprofilen und die vierte Speicherkonfiguration stellt eine ordentliche Übertaktung im Rahmen haushaltsüblicher Kühlmethoden und Alltagstauglichkeit dar. Der getestete Ryzen 9 3900X ließ keine 1.900 MHz Takt auf dem Infinity-Fabric zu.

Für die zweite und dritte Konfiguration waren alle Primär- und Sekundär-Timings sowie der Speichertakt fest vorgegeben. Es gibt Timings wie tREFI, die nur auf einer Plattform (in diesem Fall Intel) verfügbar sind – diese wurden nicht festgelegt und automatisch vom Mainboard trainiert. In Konfiguration 4 wurden sämtliche Speicher-Timings von Hand vorgegeben und optimiert sowie beide Prozessoren übertaktet.

Alle angegebenen Ergebnisse sind Mittelwerte aus drei Durchläufen des jeweiligen Tests. Die originalen Messwerte können Interessierten zur Ansicht angeboten werden.

Testergebnisse

Die Ergebnisbeschriftung setzt sich zusammen aus Prozessor, Grafikkarte und Speicher-Timings. So steht zum Beispiel „3900X/R/3200CL14“ für ein Ergebnis des Ryzen 9 3900X zusammen mit einer Radeon RX 5700XT in Speicherkonfiguration 2 oder „9900K(OC)/G/4133CL17“ für ein Ergebnis des übertakteten 9900K zusammen mit einer GeForce RTX 2080 Ti und Speicherkonfiguration 4. Orange und rote sowie blaue und grüne Balken gehören zusammen, sind also untereinander vergleichbar.

So sind die Ergebnisse zu lesen
Eintrag steht für
CPU CPU-OC Grafikkarte RAM
3900X/R/3200CL14 AMD Ryzen 9 3900X Nein Radeon RX 5700 XT 2. Konfiguration
9900K(OC)/G/4133CL17 Intel Core i9-9900K Ja GeForce RTX 2080 Ti 4. Konfiguration

Als grobe Einordnung für die Testergebnisse dienen Leistungs-Ratings pro Grafikkarte. Wie bereits angedeutet, lassen sich auch im Leistungs-Rating unterschiedliche Verhältnisse mit den beiden Grafikkarten beobachten. Das liegt hauptsächlich daran, dass die Grafiktreiber unterschiedlich arbeiten und so die Prozessoren verschieden belasten, denn alle Tests fanden im CPU-Limit statt.

Übergeordnete Erkenntnisse

Die entscheidenden Ergebnisse aus den Leistungs-Ratings pro Grafikkarte finden sich zusammengefasst in der folgenden Tabelle:

CPU/RAM Vorsprung Intel auf AMD
FPS Frametimes
Mit Nvidia GeForce RTX 2080 Ti
Stock/JEDEC 4 % 0 %
max. OC/OC 19 % 21 %
Mit AMD Radeon RX 5700 XT
Stock/JEDEC 5 % 1 %
max. OC/OC 17 % 22 %

Vielleicht überraschend ist dabei, dass der Ryzen 9 3900X und der Intel Core i9-9900K im Betrieb nach Spezifikationen so dicht aufeinandersitzen. Gibt man allerdings beiden Prozessoren die Sporen, dann setzt sich der Intel im Mittel über den Parcours deutlich ab.

Betrachtet man die Leistungs-Ratings pro Grafikkarte, fällt auf, dass sich der Ryzen mit der Radeon-Grafikkarte leicht schwerer tut als mit dem Nvidia-Modell. Dabei gelingt es dem AMD-Prozessor trotzdem, mit den Speicherkonfigurationen 1, 2 und 3 dicht am 9900K zu bleiben. Gerade bei den Frametime-Werten zeigt sich der 3900X besonders konkurrenzfähig. In Speicherkonfiguration 4 mit übertakteten Prozessoren hat der 3900X jedoch keine Chance mehr und der Intel-Prozessor geht klar in Führung.

Einzelergebnisse

Es lohnt sich wie immer der Blick auf die Einzelergebnisse. So lässt sich erkennen, dass zum Beispiel Anno 1800, Far Cry 5 und Metro: Exodus dem Ryzen generell nicht besonders liegen. Hier entscheidet der Intel-Proband deutlich stärker als in den Ratings das Rennen für sich. In World War Z geht dafür der Ryzen als Sieger vom Platz. Ein Achtungserfolg!

In Assassin's Creed Origins, Rainbow Six Siege und Tom Clancy's The Division 2 sind die Ergebnisse ausgeglichen, beziehungsweise ist der Ryzen hier leicht stärker, als es die Ratings nahelegen.

In Shadow of the Tomb Raider kommt es auf die eingesetzte Grafikkarte an, wie gut der Ryzen abschneidet. So ist er zusammen mit einer Navi-Grafikkarte sehr kompetitiv, solange der Intel-Prozessor nicht stark übertaktet wird. Wird die Intel-CPU stark übertaktet, hat der Ryzen vor allem bei den Frametimes deutlich das Nachsehen. Zusammen mit einer Turing-basierten Nvidia-Grafikkarte schneidet der AMD-Prozessor nur mit JEDEC-Speicher dem Mittel entsprechend ab. Sobald schnellerer RAM eingesetzt wird, hat der AMD-Proband sowohl bei den durchschnittlichen Bildern pro Sekunde als auch den Frametimes deutlich das Nachsehen.

Leistungs-Ratings pro Prozessor

Da jeder Prozessor mit je zwei Grafikkarten getestet wurde, lassen sich als zusätzliche Information aus den erhobenen Messwerten Leistungs-Ratings pro Prozessor erstellen. Diese können Tendenzen dazu aufzeigen, welchen Einfluss die Grafikkarte auf die Leistung des Prozessors hatte, denn die Geschwindigkeit der Grafikkarte spielte bei den Spieletests eine untergeordnete Rolle. In jedem einzelnen Test wurden die berechneten Bilder pro Sekunde durch den Prozessor begrenzt.

Unter den acht getesteten Spielen war nur eins, das der Radeon-Grafikkarte schlicht nicht schmeckt: Assassin's Creed Origins. Lässt man es aus den Ratings heraus, gibt es im Mittel nur Unterschiede im Rahmen von Messungenauigkeit zwischen den beiden Karten.

Fazit

Der Vergleich von AMD Ryzen 3900X und Core i9-9900K bis hin zum Limit in Bezug auf CPU- und RAM-OC hat eine Reihe interessanter Resultate hervorgebracht. Das erste betrifft bereits die Ausgangsbasis ganz ohne Übertaktung, denn selbst im in diesen Test provozierten absoluten CPU-Limit in Spielen gibt es im Mittel erst dann signifikante Unterschiede zwischen dem 3900X und dem 9900K, wenn der 9900K bis ans Äußerste übertaktet wird. Zwei OEM-Systeme, die bis auf den Prozessor gleich konfiguriert sind, sollten sich im gewöhnlichen Spielbetrieb kaum voneinander unterscheiden. Dasselbe gilt für gewöhnliche selbstgebaute Systeme.

Ferner interessant ist der herausgestellte Einfluss der verwendeten Grafikkarte: Mit der GeForce sprechen beide Prozessoren ungefähr gleich auf den schnelleren Speicher an, mit der Radeon nimmt der Intel-Prozessor den schnelleren RAM deutlich besser auf.

In jedem Spiel wurde die Leistung durch schnelleren RAM verbessert. Auffällig sind die spürbaren Verbesserungen der Frametime-Werte durch RAM-OC. Diese Verbesserungen sind nur durch schnellere Prozessoren, nicht jedoch durch flottere Grafikkarten erreichbar. Für denjenigen, der möglichst glatte Frametimes haben möchte, lohnt sich also ein genauerer Blick auf die verfügbaren Speicher-Kits.

Für Enthusiasten, die gewillt sind, tief in die Materie einzusteigen und sich meist im CPU-Limit bewegen – sei es durch die Spielewahl oder die Ansprüche an die berechneten Bilder pro Sekunde – kann ein Intel-Prozessor mit schnellem RAM nach wie vor Sinn ergeben. Für Leute, die sich mit OC nicht beschäftigen wollen oder die beispielsweise durch eine hohe Auflösung sowieso meistens im GPU-Limit sind, bietet sich dagegen ein AMD-System mit geeignetem Speicher sehr an. Gerade das oftmals deutlich bessere Preis-Leistungs-Verhältnis ist und bleibt hier ein starkes Argument für Ryzen.

Werden jedoch nur wenige Spiele gespielt oder gibt es nur für eine geringe Anzahl Games klare Anforderungen, was die Bilder pro Sekunde und Frametimes angeht, lohnt sich ein genauerer Blick auf Einzelergebnisse und dedizierte CPU-Tests, bestenfalls mit je einer Grafikkarte von AMD und Nvidia, um die richtige Kaufentscheidung treffen zu können. Besonders deutlich zeigen das Spiele wie Anno 1800 oder Far Cry 5 auf der CPU-Seite und Assassin's Creed Origins, wenn es um den Einfluss der eingesetzen Grafikkarte auf das CPU-Limit geht.

Danksagung

Zum Abschluss gilt es noch, einen Dank an die Community-Mitglieder Esenel, ZeroStrat und KlaraElfer zu richten. Esenel verdient abermals ein Lob für die beigesteuerten Tests auf dem Coffee-Lake-S-Testsystem, ZeroStrat als Entwickler der einmal mehr verwendeten Aufzeichnungs-Software CapFrameX und KlaraElfer für die Bereitstellung des Ryzen-Testsystems.

Der Autor dieses Artikels ist kein Redaktionsmitglied, sondern aktives Mitglied der RAM-OC-Community im Forum von ComputerBase. Nachdem die Community-Expertise zum Thema RAM-OC auf AMD Ryzen 3000 und RAM-OC auf Intel Core (X) bereits separat ihren Auftritt auf ComputerBase hatte, nahm sich Friedrich Günther jetzt auf vielfachen Wunsch der Community der direkten Gegenüberstellung an und ließ AMD Ryzen 3900X sowie Intel Core i9-9900K übertaktet mit RAM-OC gegeneinander antreten.

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