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Windows 7 : quelles performances dans les jeux ?
Cartes Graphiques
Publié le Lundi 12 Octobre 2009 par Damien Triolet

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Page 1 - Introduction



A l’approche du lancement du nouveau système d’exploitation de Microsoft, nous avons voulu observer son comportement lors d’une utilisation ludique, mais également vérifier si les pilotes graphiques étaient prêts. Nous avons encore en mémoire le passage douloureux de Windows XP à Windows Vista à ce niveau, particulièrement dans le camp des GeForce puisqu’il aura fallu de très nombreux mois, voire près d’un an dans le cas du multi-GPU, à Nvidia pour se mettre à niveau. Qu’en est-il avec Windows 7 ?



Un passage en douceur
Contrairement à Windows Vista qui marquait une rupture nette avec Windows XP, le passage à Windows 7 est une plus petite évolution, ce système d’exploitation étant principalement destiné à corriger tous les petits défauts de son prédécesseur. Windows Vista introduisait un nouveau modèle de pilotes, le WDDM 1.0, ainsi qu’une nouvelle API graphique, DirectX 10, qui ont demandé un travail considérable au niveau des pilotes graphiques, mais également à Microsoft qui a publié successivement quantité de mises à jour pour améliorer l’efficacité de l’OS.

Si Windows 7 introduit lui aussi une nouvelle API et un nouveau modèle de pilotes, avec DirectX 11 et le WDDM 1.1, il s’agit d’évolutions plus légères au niveau structurel. Qui plus est, les fabricants, Nvidia tristement en tête, ont retenu la leçon du passage à Windows Vista et ont cette fois voulu s’assurer une transition sans remous.

AMD et Nvidia proposent donc depuis quelques temps déjà un pilote WDDM 1.1 pour Windows 7. Note que du côté de Nvidia ce pilote supporte dorénavant les Compute Shaders 4.0 pour les GeForce 8 et supérieures, ce qui n’est pas encore le cas du côté d’AMD. Seules les Radeon HD 4600, 4700 et 4800 peuvent prétendre à ce support, si AMD se donne la peine de développer un tel pilote, ce qui à l’heure actuelle ne semble pas être une priorité compte tenu de l’arrivée des GPUs DirectX 11 qui sont, eux, compatibles avec les Compute Shader au niveau 5.0…

Page 2 - Protocole de test

Protocole de test
Pour le vérifier, nous avons exécuté plus de 1000 tests dont 800 vont être directement publiés dans ce dossier qui compare les performances entre Windows Vista et Windows 7, en 32 et 64 bits, et avec Windows XP. Ce dernier système d’exploitation a été testé en 32 bits uniquement puisque sa version 64 bits est peu répandue et relativement moins efficace, AMD et Nvidia ayant dépensé moins d’énergie à optimiser leurs pilotes pour cette version.

Nous avons sélectionné 7 jeux : RaceDriver GRID, ArmA 2, World in Conflict, S.T.AL.K.E.R. Clear Sky, Far cry 2 et Crysis Warhead auxquels nous avons ajouté Quake Wars pour son utilisation de l’API OpenGL. Le tout dans 3 résolutions. Tout d’abord le 640x480 (ou la plus petite résolution proposée) pour observer la limitation CPU sur les performances. Ensuite le 1920x1200, une résolution à peu près neutre qui permet de saturer le ou les GPUs. Enfin le 2560x1600 avec FSAA 4x qui nous permet d’observer les performances lorsque la consommation de mémoire vidéo est élevée. Dans le cas des jeux DirectX 10, ils ont été testés en plus dans leur version DirectX 9, de manière à avoir une base de comparaison avec Windows XP.

Crysis a été exécuté dans sa version 64 bits sur les OS 64 bits, gardez donc à l’esprit que des différences de performances entre Windows X 32 bits ou 64 bits peuvent donc provenir de la version du jeu en plus de l’OS. Cela permet au passage de vérifier si cette version optimisée pour le 64 bits apporte des gains de performances, en plus de réduire significativement les temps de chargement.

Bien entendu, les tests ont été effectués tant dans le camp d’AMD (Catalyst 9.9) que de Nvidia (190.62) avec une Radeon HD 4890 et une GeForce GTX 285, mais également en bi-GPU avec une Radeon HD 4870 X2 et une GeForce GTX 295. Du côté CPU, nous avons opté pour un Core i7 975 (Turbo OFF) et en avons profité pour vérifier l’impact de l’HyperThreading (désactivé par défaut) et des 4 cores dans les différents OS. Le système était équipé de 6 Go de mémoire DDR3.

Notez que tous les tests sous Windows Vista ont été effectués sans la mise à jour beta de la plateforme graphique qui apporte le support de DirectX 11, Direct2D et DirectWrite sous cet OS. Nous l’avons bien entendu testée dès sa sortie mais avons constaté une légère perte de performances une fois qu’elle était installée. Précisons que, tout du moins en l’état actuel des choses, elle reste à un niveau de pilotes WDDM 1.0.

Les résultats sont affichés sous forme relative, Windows Vista 32 bits étant la référence puisque, à notre connaissance, c’est le système le plus répandu. Les performances absolues sont également disponibles, pour cela il suffit de passer la souris sur le graphe.

Page 3 - 640x480 : mono-GPU

640x480 : mono-GPU
Les tests en 640x480, ou dans la plus petite des résolutions proposées par les jeux si celle-ci n’en fait pas partie, permettent de mettre en évidence les différences au niveau de la consommation CPU entre les systèmes d’exploitation, tout en gardant en tête que celles-ci peuvent provenir de ce dernier, du jeu ou du pilote graphique.


Maintenez la souris sur le graphe pour afficher les performances absolues.


Maintenez la souris sur le graphe pour afficher les performances absolues.

Nous pouvons observer quelques différences entre les OS dans ces conditions. Tout d’abord notons que la version 64 bits de Crysis apporte un gain d’une dizaine de pourcents en mode DirectX 9, mais en mode DirectX 10 il est plus léger du côté d’AMD et même négatif du côté de Nvidia.

Globalement c’est Windows 7 qui s’en tire le mieux et il n’y a pas de différence significative entre les versions 32 et 64 bits, en dehors de Crysis bien entendu. Nous noterons cependant qu’ArmA 2 affiche des performances nettement supérieures sous Windows XP. Etant donné qu’il semble évident que cela n’est pas dû à une volonté d’AMD et de Nvidia de se focaliser sur cet OS au niveau des optimisations, nous pouvons en conclure que c’est le développeur qui n’a probablement pas travaillé assez les performances sous Vista et 7 de son moteur.

Page 4 - 640x480 : bi-GPU

640x480 : bi-GPU
Les tests en 640x480, ou dans la plus petite des résolutions proposées par les jeux si celle-ci n’en fait pas partie, permettent de mettre en évidence les différences au niveau de la consommation CPU entre les systèmes d’exploitation, tout en gardant en tête que celles-ci peuvent provenir de ce dernier, du jeu ou du pilote graphique.


Maintenez la souris sur le graphe pour afficher les performances absolues.


Maintenez la souris sur le graphe pour afficher les performances absolues.

Globalement le constat est similaire à celui que nous avons pu formuler en mono-GPU. Cependant la version 64 bits de Crysis Warhead apporte de gains plus conséquents en DirectX 9 et en DirectX 10 uniquement avec la GeForce GTX 295.

Si Windows XP est toujours plus performant avec ArmA 2, il est en retrait dans presque tous les autres cas.

Page 5 - 1920x1200 : mono-GPU

1920x1200 : mono-GPU
Les tests en 1920x1200 nous permettent d’isoler les performances du ou des GPUs.


Maintenez la souris sur le graphe pour afficher les performances absolues.


Maintenez la souris sur le graphe pour afficher les performances absolues.

Une fois que c’est le GPU qui est saturé, les écarts se réduisent, ce qui est logique mais témoigne malgré tout de pilotes relativement bien au point. Nous noterons cependant un avantage important à Windows XP du côté des Radeon avec Quake Wars et du côté des GeForce avec Arma2 et RaceDriver GRID.

Page 6 - 1920x1200 : bi-GPU

1920x1200 : bi-GPU
Les tests en 1920x1200 nous permettent d’isoler les performances du ou des GPUs.


Maintenez la souris sur le graphe pour afficher les performances absolues.


Maintenez la souris sur le graphe pour afficher les performances absolues.

En multi-GPU, ArmA 2 est nettement plus performant sous Windows XP, probablement parce que nous nous rapprochons ici de la limite CPU. Globalement XP reste cependant en retrait.

Nous noterons également que la version 64 bits de Crysis Warhead apporte un petit gain et que la Radeon HD 4870 X2 est en retrait sous Vista 32 bits.

Page 7 - 2560x1600 AA4x : mono-GPU

2560x1600 AA4x : mono-GPU
Les tests en 2560x1600 avec antialiasing 4x sont très exigeants puisqu’en plus de saturer le GPU, ils saturent sa mémoire vidéo, ce qui permet de mettre en évidence le comportement des différents systèmes d’exploitation à ce niveau.


Maintenez la souris sur le graphe pour afficher les performances absolues.


Maintenez la souris sur le graphe pour afficher les performances absolues.

Dans les jeux les plus lourds et dans ces conditions, Windows 7 s’avère être plus efficace, parfois très nettement, comme c’est le cas dans S.T.A.L.K.E.R. Clear Sky. Reste que le gain, aussi important, soit-il se fait à partir d’un niveau de performances très bas, autrement dit cela reste injouable en pratique.

C’est Windows Vista qui est ici le moins efficace avec Windows XP devant dans ArmA 2 et toujours dans Quake Wars du côté des Radeon.

Page 8 - 2560x1600 AA4x : bi-GPU

2560x1600 AA4x : bi-GPU
Les tests en 2560x1600 avec antialiasing 4x sont très exigeants puisqu’en plus de saturer le GPU, ils saturent sa mémoire vidéo, ce qui permet de mettre en évidence le comportement des différents systèmes d’exploitation à ce niveau.


Maintenez la souris sur le graphe pour afficher les performances absolues.


Maintenez la souris sur le graphe pour afficher les performances absolues.

En bi-GPU, les différences se creusent à l’avantage de Windows 7. Si dans la plupart des cas les gains n’apportent rien en pratique puisqu’ils se produisent à un niveau de performances relativement faible, ce meilleur comportement de Windows 7 dans les cas extrêmes au niveau de la consommation de mémoire vidéo peut cependant être utile comme c’est le cas avec Far Cry 2 sur la GeForce GTX 295 qui grossièrement de 30 à 60 fps !

Page 9 - Récapitulatif des performances

Récapitulatif des performances
Nous avons calculé un indice moyen des performances de chaque solution sous chaque OS, en séparant les résultats obtenus sous DirectX 9 et DirectX 10, de manière à pouvoir afficher des données comparables pour Windows XP :


Comme vous pouvez le constatez, en moyenne, les résultats sont en général proches entre les différents systèmes d’exploitation avec un avantage global à Windows 7, légèrement devant. Dans les conditions extrêmes d’utilisation mémoire, celui-ci prend cependant l’avantage d’une manière plus marquée.

Si Windows XP produit encore de bons résultats avec les cartes mono-GPUs (merci à ArmA 2), il est en revanche en retrait avec les cartes bi-GPU.

Nous noterons enfin qu’il n’y a pas de différence de performances significative entre les versions 32 bits et 64 bits de Windows, à l’exception de Crysis Warhead qui utilise une version différente de son moteur suivant la version de l’OS utilisée.

Page 10 - Influence des 4 cores

Influence des 4 cores
Nous avons désactivé 2 des 4 cores du Core i7 975, de manière à observer le gain lié aux cores supplémentaires dans les différents systèmes d’exploitation :


Maintenez la souris sur le graphe pour afficher les performances absolues avec 2 cores actifs.


Maintenez la souris sur le graphe pour afficher les performances absolues avec 2 cores actifs.

En dehors de Crysis 32 bits qui profite mieux des cores supplémentaires, il n’y a pas de tendance générale importante qui se dessine. Les gains entre OS sont un petit peu plus élevés quand les performances sont un petit peu plus faibles avec seulement 2 cores.

Page 11 - Influence de l’hyperthreading

Influence de l’hyperthreading
Nous avons ensuite activé l’hyperthreading de manière à observer le comportement des différents systèmes d’exploitation face à cette technologie. Notez que Windows 7 innove quelque peu à ce sujet puisque son scheduler va mettre au repos les threads logiques tant que la charge sur les threads physiques n’atteint pas un certain seuil (qui n’est pas précisé par Microsoft). Autrement dit, Windows 7 évite d’avoir recours à l’hyperthreading tant que ce n’est pas utile, pour profiter un maximum de tous les cores CPU. Son effet négatif sur les performances pourrait ainsi être réduit. Est-ce le cas en pratique ?


Maintenez la souris sur le graphe pour afficher les performances absolues avec l’hyperthreading actif.


Maintenez la souris sur le graphe pour afficher les performances absolues avec l’hyperthreading actif.

Globalement oui, les petites baisses de performances liées à l’activation de l’hyperthreading se réduisent avec Windows 7. Cependant, ce n’est pas toujours le cas, loin de là, dans les jeux les plus gourmands en CPU.

ArmA 2 affiche ainsi une baisse de performances énorme sous Windows 7 quand l’hyperthreading est activé. La faute aux développeurs ? Probablement compte tenu son comportement étrangement peu efficace en dehors de Windows XP.

Dans S.T.A.L.K.E.R. Clear Sky, les performances varient aléatoirement (peu importe le système d’exploitation) avec soit un gain soit une perte sur la Radeon HD 4890 et en mode DirectX 9. Ce comportement ne se retrouve pas avec la GeForce GTX 285.

L’hyperthreading entraîne une perte dans Crysis Warhead DirectX 10 avec la Radeon HD 4890 et DirectX 9 avec la GeForce GTX 285. Ceci uniquement sous Windows Vista.

Page 12 - Conclusion

Conclusion
Après avoir parcouru tous ces chiffres, il apparait évident que Windows 7 ne va pas souffrir d’un démarrage difficile sur le plan des performances vidéoludiques qui sont d’ores et déjà à la hauteur et même plus que cela. Les joueurs n’ont pas de crainte à avoir et pourront migrer directement vers Windows 7. Même si nous ne pouvons pas exclure l’absence de tout problème tel qu’un jeu qui refuserait de se lancer (nous remercierons Securom d’inciter les joueurs et les testeurs au piratage), à notre connaissance les quelques rares cas ont déjà été corrigés.


Tant AMD que Nvidia sont prêts au niveau des pilotes graphiques et ce, en CrossFire et en SLI également. Nous sommes donc à un monde de différence par rapport au lancement de Windows Vista qui a vu Windows XP rester préférable du point de vue des performances pendant très longtemps. Par rapport à l’enthousiasme général envers Windows 7, il aurait été malvenu de laisser une telle situation se reproduire, autant pour AMD et Nvidia que pour Microsoft lui-même qui aurait vu au final son système d’exploitation une nouvelle fois boudé par les joueurs.

Dans ce domaine, Windows 7 profite avant tout d’une gestion plus robuste et plus économe de la mémoire vidéo grâce aux pilotes WDDM 1.1. Dans les jeux et conditions qui saturent la mémoire vidéo des cartes graphiques, il est ainsi capable de tirer son épingle du jeu. Bien entendu, très souvent ces conditions représentent un niveau de performances tel que le jeu est injouable, même en les doublant. Dans quelques cas cependant, cette efficacité de Windows 7 se montre très utile, probablement quand sous Windows Vista la carte graphique est dépassée d’un rien, ce qui suffit à massacrer les performances.

Windows 7 profite également d’un scheduler plus efficace quand il s’agit de jongler avec les threads physiques et logiques sur les CPUs équipés de l’hyperthreading. Malheureusement, il n’est pas capable d’en éviter les effets négatifs dans les cas les plus importants, qui sont probablement liés à une négligence de la part des développeurs, ce qui est un réel problème puisqu’il n’est pas possible de désactiver cette technologie uniquement pour une application. C’est tout ou rien et le choix est souvent difficile. Avec sa généralisation sur les CPUs Intel, il serait temps que les développeurs trouvent une parade à ces problèmes !
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