Ratgeber Gaming-Notebook - Hardware-Zone

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Ratgeber Gaming-Notebook
Notebooks sind mittlerweile fast so leistungsfähig wie normale PCs. Sie eignen sich deshalb auch für aktuelle PC-Spiele. Dabei müssen allerdings folgende Dinge beachtet werden:

  • Notebooks bieten nicht genug Platz für ein leises und effizientes Kühlsystem. Je schneller ein Notebook arbeitet, desto lauter und heißer wird es deshalb im Betrieb.

In einem PC-Gehäuse wird in der Regel kalte Luft von vorn eingesaugt und warme Luft nach hinten ausgestoßen (oder umgekehrt). Dies geschieht mit Hilfe mehrerer Gehäuselüfter. Bei Notebooks findet aufgrund der flachen Bauweise ein Luftaustausch (engl. airflow) in dieser Form nicht statt. Stattdessen werden hier zum Transport der Abwärme sog. Heat-Pipes (Wärmerohre) eingesetzt. Heat-Pipes sind mit einer wärmeleitenden Flüssigkeit (meistens Wasser) gefüllt, die im heßen Bereich des Rohres verdampft, im gasförmigem Zustand in den kühlen Bereich strömt, dort kondensiert und über Kapillare (hauchdünne Röhrchen) in flüssiger Form wieder zum heißen Ende zurückfließt..Im heißen Bereich liegen Kühlkörper, welche die Wärme von CPU und Grafikchip aufnehmen, im kühlen Bereich befinden sich die Lüfter. Diese Art der Kühlung ist zwar effektiv, sorgt aber für wesentlich höhere Temperaturen im Inneren des Gehäuses.
Aufgrund des begrenzten Platzes können außerdem nur verhältnismäßig kleine Lüfter eingesetzt werden. Kleinere Lüfter benötigen für dieselbe Kühlleistung eine höhere Drehzahl als größere Lüfter und sind deshalb auch lauter. Vor allem unter Volllast können Gaming-Notebooks deshalb einen Geräuschpegel von über 50 Dezibel erreichen. Das entspricht immerhin der Lautstärke eines sprechenden Menschen.

  • Notebooks sind normalerweise für Akkubetrieb ausgelegt. Bei Gaming-Notebook gilt das zumindest für den 2D-Modus. Aus diesem Grund sind Hardwarekomponenten wie CPU, Speicher und Grafikkarte zwar energieeffizienter, aber auch etwas langsamer als in einem herkömmlichen PC.

Bei mobilen CPUs und Grafikchips handelt es sich meist um besonders stromsparende Varianten der entsprechenden Modelle für PCs. Sie sind mehr oder weniger stark beschnitten in ihrer Ausstattung (weniger Kerne) und werden mit geringeren Taktfrequenzen betrieben. Sie haben eine geringere Verlustleistung und erzeugen dadurch weniger Abwärme.

  • CPU und Grafikchip können nicht ausgetauscht werden, nur Speicherkapazitäten können erweitert werden.

CPU und Grafikchip sind fest auf der Hauptplatine verlötet und können im Gegensatz zum PC nicht einfach durch neuere Modelle ersetzt werden. Man sollte deshalb bereits beim Kauf auf möglichst aktuelle Hardwar achten. SSD, Festplatte und Arbeitsspeicher können hingegen ausgetauscht bzw. aufgerüstet werden.

  • Akkulaufzeit und Gewicht sind bei Gaming-Notebooks eher zweitrangig. An erster Stelle steht ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Leistung, Preis und Lautheit.
CPU

In Notebooks werden besonders stromsparende Varianten der Desktop-CPUs eingesetzt. Erreicht wird dies durch niedrigere Taktfrequenzen, kleinere Pufferspeicher (L3-Cache) und verringerter Kernanzahl. Aus diesem Grund ist die Rechenleistung auch geringer als bei den entsprechenden Desktop-Modellen. Die meisten mobilen CPUs sind in zwei Ausführungen erhältlich:

  • Die U-Version (das U steht für "Ultra-low power") zeichnet sich durch einen sehr geringen Stromverbrauch aus und ist für möglichst lange Akkulaufzeiten ausgelegt. Für Gaming-Laptops eher ungeeignet.

  • Die H-Version (das H steht für "High performance graphics") besitzt eine schnellere Grafikeinheit und ist für hohe Leistung optimiert.

Anders als im Desktop-Segment liegen die CPUs von Intel leistungsmäßig noch deutlich vor den entsprechenden AMD-Modellen. Die meisten Gaming-Notebooks verfügen deshalb über einen Prozessor der Marke Intel.
Vergleich zwischen Desktop- und mobilen CPUs (Intel)
Produktreihe
TDP (W)
Kerne/ Threads
Cachegröße (MB)
Taktfrequenz (GHz)
Leistung*
Standard
Turbo-Boost
8. Generation (8xxx)
Core i5 (Desktop)
956/691,70 - 3,603,30 - 4,3012.680 (i5-8600K)
  • U-Version (Mobil)
284/861,40 - 2,60 3,40 - 4,208.000 (i5-8265U)
  • H-Version (Mobil)
454/882,30 - 2,504,00 - 4,209.476 (i5-8300H)
Core i7 (Desktop)
956/12122,40 - 4,004,00 - 5,0015.935 (i7-8700K)
  • U-Version (Mobil)
284/881,70 - 2,804,00 - 4,808.832 (i7-8565U)
  • H-Version (Mobil)
456/1292,20 - 2,604,10 - 4,30 12.399 (i7-8750H)
9. Generation (9xxx)
Core i5 (Desktop)956/69
1,80 - 3,70
3,40 - 4,60
13.491 (i5-9600K)
  • H-Version (Mobil)
454/882,40 / 2,504,10 / 4,309.858 (i5-9300H)
Core i7 (Desktop)958/812
2,00 - 3,60
4,30 - 4,90
17.220 (i7-9700K)
  • H-Version (Mobil)
456/12122,604,50 / 4,6013.608 (i7-9750H)
*CPUMark, Durchschnittswert mehrerer Systeme
Quellen:
https://ark.intel.com/content/www/us/en/ark.html#@Processors
Vergleich zwischen Desktop- und mobilen CPUs (AMD)
Produktreihe
TDP (W)
Kerne/ Threads
Cachegröße (MB)
Taktfrequenz (GHz)
Leistung*
Standard
Turbo-Boost
2. Generation (2xxx)
Ryzen 5 (Desktop)
45 - 954/8, 6/12162,80 - 3,703,90 - 4,3014.358 (Ryzen 5 2600X)
  • U-Version (Mobil)
154/842,003,607.349 (Ryzen 5 2500U)
  • H-Version (Mobil)
454/843,203,608.366 (Ryzen 5 3600H)
Ryzen 7 (Desktop)
45 - 1058/16162,80 - 3,704,00 - 4,3016.949 (Ryzen 7 2700X)
  • U-Version (Mobil)
154/842,203,807.406 (Ryzen 7 2700U)
  • H-Version (Mobil)
454/843,303,80 12.399 (Ryzen 7 2800H)
3. Generation (3xxx)
Ryzen 5 (Desktop)65 / 956/1232
3,60 / 3,80
4,20 / 4,40
20.495 (Ryzen 5 3600X)
  • U-Version (Mobil)
154/842,103,707.837 (Ryzen 5 3500U)
  • H-Version (Mobil)
354/882,103,708.406 (Ryzen 5 3550H)
Ryzen 7 (Desktop)65 / 1058/1632
3,60 / 3,90
4,40 / 4,50
24.538 (iRyzen 7 3800X)
  • U-Version (Mobil)
154/842,304,008.000 (Ryzen 7 3700U)
  • H-Version (Mobil)
354/842,304,008.883 (Ryzen 7 3750H)
*CPUMark, Durchschnittswert mehrerer Systeme
Quellen:
https://ark.intel.com/content/www/us/en/ark.html#@Processors
Bemerkungen zum TDP

Der TDP (Thermal Design Power) ist ein Richtwert für die Dimensionierung der CPU-Kühlung. Die genaue Definition ist vom Hersteller abhängig:

  • Bei Intel bezeichnet der TDP den Stromverbrauch (Watt) bei maximaler Auslastung der CPU, wenn diese mit dem angegebenen Basistakt betrieben wird. Im Turbo-Boost-Modus kann dieser kurzzeitig überschritten werden, und zwar so lange, bis der Prozessor ein bestimmtes Limit bei Temperatur oder Stromverbrauch erreicht. [Quelle]
  • Bei AMD ist die Definition des Begriffs komplizierter. Hier wird der TDP mit Hilfe einer Formel berechnet, welche die maximal erreichbare CPU-Temperatur, die maximale Umgebungstemperatur und den maximalen Wärmewiderstand (°C/W) des Kühlers berücksichtigt. Der TDP bezeichnet also nicht den tatsächlichen Verbrauch, sondern die minimale vom Kühlsystem abzuführende Verlustleistung, um eine spezifische Leistung zu erbringen. Ein klarer Bezugspunkt (bei der Definition von Intel der Basistakt) fehlt hier. [Quelle]

Der TDP lässt also keinerlei Rückschlüsse auf den tatsächlichen Stromverbrauch einer CPU zu. Beim Vergleich von Modellen eines Herstellers kann der TDP dennoch helfen, die sparsamste CPU zu finden. Eine CPU mit niedrigerem TDP verbraucht weniger Strom und erzeugt weniger Wärme als eine CPU mit höherem TDP.
Grafikprozessor

Mobile Grafikprozessoren (GPUs) sind im Wesentlichen identisch mit den normalen Desktop-Modellen, werden aber mit einer niedrigeren Taktfrequenz betrieben, um die Leistungsaufnahme zu senken. Sie sind entweder direkt in die CPU integriert (IGP = Integrated Graphics Processor) oder als separate Grafikchips mit eigenem Speicher ausgeführt. Letztere sind um ein Vielfaches schneller als integrierte Lösungen, benötigen aber auch mehr Energie und produzieren wesentlich mehr Abwärme. Sie benötigen deshalb einen eigenen Lüfter. Gaming-Notebooks besitzen neben der integrierten GPU noch zusätzlich eine separate Grafikeinheit. Um Strom zu sparen, haben sie zwei unterschiedliche Betriebsmodi: Im 2D-Modus (Windows-Desktopanwendungen, Video-Wiedergabe) ist die interne GPU aktiviert, im 3D-Modus (Spiele, Anwendungen mit 3D-Ausgabe) wird die leistungsfähigere separate GPU verwendet. Im 3D-Modus sind Gaming-Notebook wesentlich lauter, da sich hier nicht nur die Drehzahl des CPU-Lüfters erhöht, sondern auch der GPU-Lüfter eingeschaltet wird.
Die folgende Liste enthält eine Reihe aktueller mobiler Grafikeinheiten, die nach ihrer Leistung in Spielen geordnet sind. Notebooks, die nur die integrierte Grafikeinheit verwenden, sind lediglich geeignet für grafisch anspruchslose, ältere Titel wie Counter Strike: Global Offensive, League of Legends, Dota 2 oder Overwatch auf niedrigster Detailstufe. Empfehlenswert sind Geräte mit separaten GPUs, die sich im blauen Bereich befinden. Deren Leistung ist ausreichend, um aktuelle Spiele mit hohen Details in FullHD (1920x1080) flüssig darzustellen. Gaming-Enthusiasten mit großem Geldbeutel können auch zu einem Notebook mit einer im grünen Bereich angesiedelten Oberklasse-GPU greifen. Diese Grafikchips können zwar selbst aktuelle Titel mit maximalen Details mindestens in WQHD (2560x1440) darstellen, sind aber auch extrem laut und teuer.
Mobile Grafikchips im Vergleich
Grafikeinheit
In CPU integriert? (Modelle)
Grafik-speicher (GB)
Recheneinheiten (EUs/CUs/SMs)
Taktfrequenz (MHz)
TDP (W)
Leistung*
Intel UHD Graphics 620ja (i5-8265U/8250U, i7-8565U/8550U)
System-RAM24 (192 ALUs)
300 - 1.100 (i5)
300 - 1.150 (i7)
151.074
Intel UHD Graphics 630ja (i5-9400H/9300H, i7-9850H, i9-9880H(K)System-RAM24 (192 ALUs)1.050 - 1.250151.358
AMD Radeon Vega 8ja (Ryzen 5 3550H/3500U/ 2500U, Ryzen 7 3700U)System-RAM8 (512 ALUs)300 - 1.10012 - 251.631
NVidia GeForce MX250nein23 (384 ALUs)1.519 - 1.58210, 252.599
NVidia GeForce GTX 1050nein25 (640 ALUs)1.354 - 1.493754.496
NVidia GeForce GTX 1650 Max-Qnein416 (1.024 ALUs)1.020 - 1.245305.711
NVidia GeForce GTX 1650nein416 (1.024 ALUs)1.395 - 1.560506.996
NVidia GeForce GTX 1660 Ti Max-Qnein624 (1.536 ALUs)1.140 - 1.335608.556
NVidia GeForce GTX 1660 Tinein624 (1.536 ALUs)1.455 - 1.590809.689
NVidia GeForce RTX 2060nein630 (1.920 ALUs)960 - 1.20080 - 9010.597
NVidia GeForce RTX 2070 Max-Qnein836 (2.304 ALUs)885 - 1.185
1.080 - 1.305
80
90
11.245
NVidia GeForce RTX 2070nein836 (2.304 ALUs)1.215 - 1.44011511.354
NVidia GeForce RTX 2080 Max-Qnein846 (2.944 ALUs)735 - 1.095
990 - 1.230
80
90
12.474
NVidia GeForce RTX 2080nein846 (2.944 ALUs)1.380 - 1.59015013.530
*G3DMark, Durchschnittswert mehrerer Systeme
Quellen:
Spieleleistung

rot = mangelhaft (aktuelle Spiele laufen nur auf niedriger bis mittlerer Detailstufe bei einer Auflösung von 1280x720)
gelb = ausreichend (Detailstufe mittel, Auflösung 1920x1080)
blau = gut (Detailstufe hoch bis maximal, Auflösungen 1920x1080 und 2560x1440)
grün = optimal (Detailstufe maximal, Auflösung 3840x2160)

Max-Q

Die Max-Q-Modelle der NVidia-GPUs zeichnen sich durch einen besonders niedrigen Stromverbrauch aus. Sie verfügen über die gleiche Anzahl an Recheneinheiten, arbeiten aber mit niedrigeren Taktfrequenzen. Aus diesem Grund ist deren Leistung um bis zu 21 Prozent geringer aus als beim Standardmodell. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber der normalen Version ist neben dem geringeren Energieverbrauch der leisere GPU-Lüfter. Die Taktfrequenz wird nämlich stets so angepasst, dass dieser maximal eine Drehzahl erreicht, bei der ein Schalldruckpegel von 40 dB nicht überschritten wird. Die Lautstärke von Gaming-Notebooks liegt teilweise jenseits der 50-dB-Grenze. [Quelle]

Recheneinheiten

Grafikprozessoren bestehen wie CPUs aus mehreren parallel arbeitenden, eigenständigen Kernen. Diese werden je nach Hersteller als Execution Units (Intel), Compute Units (AMD) oder Streaming Multiprocessors (NVidia) bezeichnet. Diese bestehen wiederum aus ALUs, die zu SIMD-Einheiten gruppiert werden.

Grafikspeicher

Integrierte Grafikeinheiten besitzen keinen eigenen Grafikspeicher. Stattdessen nutzen sie einen Teil des systemeigenen Arbeitsspeichers zum Ablegen der Bilddaten. Der maximal nutzbare Speicherbereich ist somit von der Gesamtgröße des eingebauten RAM abhängig. Nachteile:

  • es steht weniger Arbeitsspeicher für Anwendungen zur Verfügung
  • die geringere Übertragungsbandbreite wirkt sich negativ auf die Leistung der GPU aus
Verschiedene Speichertypen im Vergleich
Speichertyp
Breite der Schnittstelle (Bit)
Effektive Taktfrequenz (MHz)
Bandbreite (GB/s)
DDR4-SDRAM*2 x 642.666 - 3.20042,6 - 51,2
GDDR5-SDRAM1287.000- 8.000112,0 - 128,0
GDDR6-SDRAM192 - 25612.000 - 14.000288,0 - 448,0
* wird üblicherweise als System-RAM eingesetzt


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