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La vraie consommation de 73 cartes graphiques
Cartes Graphiques
Publié le Mercredi 24 Février 2010 par Marc Prieur

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Page 1 - Introduction



Depuis le mois de juin 2005 et la publication de notre test de la GeForce 7800 GTX de NVIDIA, nous mesurions systématiquement, en sus bien entendu des performances, la consommation des nouvelles cartes graphiques proposées les fabricants.

A l’époque comme jusqu’à ce jour, il s’agissait d’une mesure relativement simple puisqu’au lieu de mesurer la consommation de la carte graphique seule, nous mesurions celle de la configuration à la prise via un wattmètre. Afin de lisser la consommation CPU, qui peut varier en fonction des performances de la carte graphique, nous utilisions en sus d’une charge GPU une charge CPU.

Si les résultats obtenus permettaient de classer les cartes graphiques entre-elles, ce protocole ne nous permettait pas de donner de manière précise la configuration de la seule carte graphique.
Un nouveau protocole
Obtenir cette valeur est assez complexe, puisque pour rappel une carte graphique tire son alimentation de deux sources :

- Le port PCI-Express x16, qui est capable de fournir jusqu’à 75W
- Les connecteurs d’alimentations PCI-Express additionnels, pouvant fournir 75W en version 6 broche et 150W en version 8 broches

Mesurer ce qui est consommé via les connecteurs d’alimentations PCI-Express additionnels est relativement simple, puisqu’il est possible de mesurer la tension directement sur le PCB de la carte graphique et l’ampérage via une pince ampèremetrique.

Pour le port PCI-Express, c’est plus compliqué et nous avons enfin pu mettre en place un protocole nous permettant de mesurer la consommation tirée par la carte graphique par ce biais, que ce soit par le 3.3V (généralement négligeable et de quelques W) ou par le 12V.


Nous vous livrons donc ici nos mesures. Pas moins de 79 cartes sont représentées, dont 6 sont des cartes déjà présentes sous une autre dénomination. Ce sont donc 73 cartes qui ont été mesurées ! Près de 1500 mesures d’intensité et de tensions permettent ainsi de vous donner précisément leur consommation dans 4 cas de figure :

- En 2D, sous le bureau Windows
- En lecture Blu-ray H.264 (Power DVD + Chapitre 3 de I-Robot)
- Sous le test Pixel Shader de 3DMark06 en 1920*1200
- Sous le Stability Test en mode Xtreme de FurMark en 1920*1200

Nous utilisons deux tests de charge 3D lourde, car selon les architectures nous avons obtenu des consommations plus importantes sous l’un ou l’autre de ces tests. Les résultats sont donc complémentaires.


Page 2 - Listes des cartes

Liste des cartes
Voici la liste des solutions mesurées (les cartes en GDDR3/DDR3 sont indiquées comme étant en DDR3) :

Radeon HD 2900 XT 512 Mo
Radeon HD 2900 GT 256 Mo
Radeon HD 2600 XT 256 Mo
Radeon HD 2400 XT 256 Mo
Radeon HD 3450 256 Mo
Radeon HD 3470 256 Mo
Radeon HD 3650 512 Mo
Radeon HD 3850 256 Mo
Radeon HD 3870 512 Mo
Radeon HD 3870 X2
Radeon HD 4350 512 Mo
Radeon HD 4550 512 Mo
Radeon HD 4650 512 Mo
Radeon HD 4670 1 Go DDR2
Radeon HD 4670 512 Mo DDR3
Radeon HD 4730 512 Mo
Radeon HD 4770 512 Mo
Radeon HD 4830 512 Mo
Radeon HD 4850 512 Mo
Radeon HD 4850 1 Go
Radeon HD 4870 512 Mo
Radeon HD 4870 1 Go
Radeon HD 4890 1 Go
Radeon HD 4850 X2
Radeon HD 4870 X2
Radeon HD 5450 512 Mo DDR2
Radeon HD 5450 512 Mo DDR3
Radeon HD 5570 1 Go
Radeon HD 5670 1 Go
Radeon HD 5750 512 Mo
Radeon HD 5750 1 Go
Radeon HD 5770 1 Go
Radeon HD 5850 1 Go
Radeon HD 5870 1 Go
Radeon HD 5970
GeForce 8400 GS 256 Mo
GeForce 8500 GT 256 Mo
GeForce 8600 GTS 256 Mo
GeForce 8800 GS 384 Mo (= 9600 GSO)
GeForce 8800 GT 256 Mo
GeForce 8800 GT 512 Mo
GeForce 8800 GTS 320 Mo
GeForce 8800 GTS 640 Mo
GeForce 8800 GTS 512 Mo
GeForce 8800 Ultra 768 Mo
GeForce 9400 GT 512 Mo
GeForce 9500 GT 512 Mo DDR2 64b
GeForce 9500 GT 512 Mo DDR2 64b
GeForce 9500 GT 512 Mo DDR3
GeForce 9600 GSO 384 Mo
GeForce 9600 GSO 512 Mo
GeForce 9600 GT 512 Mo
GeForce 9800 GT 512 Mo (= 8800 GT)
GeForce 9800 GTX 512 Mo
GeForce 9800 GTX+ 512 Mo
GeForce 9800 GX2
GeForce G100 512 Mo
GeForce 210 512 Mo DDR2
GeForce 210 512 Mo DDR3
GeForce 310 (= GeForce 210 DDR2)
GeForce GT 130 768 Mo
GeForce GT 220 512 Mo DDR2
GeForce GT 220 1 Go DDR2
GeForce GT 220 512 Mo DDR3
GeForce GT 220 1 Go DDR3
GeForce GT 240 512 Mo DDR3
GeForce GT 240 512 Mo GDDR5
GeForce GT 240 1 Go DDR3
GeForce GT 240 1 Go GDDR5
GeForce GT 340 512 Mo (= GT 240 GDDR5)
GeForce GT 340 1 Go (= GT 240 GDDR5)
GeForce GTS 250 512 Mo (= 9800 GTX+)
GeForce GTS 250 1 Go
GeForce GTX 260 896 Mo
GeForce GTX 260 216 896 Mo
GeForce GTX 275 896 Mo
GeForce GTX 280 1 Go
GeForce GTX 285 1 Go
GeForce GTX 295


Page 3 - Consommation en 2D

Consommation en 2D
Maintenez la souris sur le graphique pour classer les cartes en fonction de leurs consommation.

Maintenez la souris sur le graphique pour classer les cartes en fonction de leurs consommation.


La consommation mesurée en 2D varie entre 6.9 watts pour la carte la plus économe, la Radeon HD 5450 en GDDR3, et 85.2 watts pour la plus gourmande, la GeForce 9800 GX2. Depuis ce record, NVIDIA a fait des efforts sur la gourmandise en 2D de ces cartes puisque la GTX 295 n’atteint « que » 62.7 watts. Toutefois, si ATI était en retard sur NVIDIA sur la génération HD 4000, les HD 5000 se caractérisent par leur faible consommation au repos, puisque la HD 5870 atteint 19.6 watts contre 43.4 watts pour la 5970.


Page 4 - Consommation en lecture Blu-ray

Consommation en lecture Blu-ray
Maintenez la souris sur le graphique pour classer les cartes en fonction de leurs consommation.

Maintenez la souris sur le graphique pour classer les cartes en fonction de leurs consommation.


Logiquement la lecture de Blu-ray est plus gourmande, la consommation mesurée variant entre 9.9 watts pour les Radeon HD 4350 et 5450 GDDR3 et 89.9 watts pour la GeForce 9800 GX2. Seule une carte consomme moins dans qu'en 2D, la 4870 1 Go testée d'origine Gigabyte qui passe de 62.2W en 2.2 à 48.3W ici ! La faute à un bios dont les fréquences ne sont pas fixées correctement en 2D.

Là encore on note le bel effort fait par ATI au niveau des Radeon HD 5000 qui malgré leurs performances restent assez économe dans cette tache, contrairement à la génération précédente (exception faite de la HD 4850 1 Go d’origine Sapphire qui est surprenante).


Page 5 - Consommation sous 3D Mark

Consommation sous 3D Mark
Maintenez la souris sur le graphique pour classer les cartes en fonction de leurs consommation.

Maintenez la souris sur le graphique pour classer les cartes en fonction de leurs consommation.


Dans ce premier des deux tests visant à obtenir la consommation maximale, les cartes atteignent 15.1 watts (Radeon HD 5450 DDR3) à … 321.8 watts pour la HD 4870 X2 ! Cette consommation gargantuesque va en fait au-delà de la norme PCI-Express qui définit à la base un maximum de 300W pour l’alimentation de cette carte (6+8 broches), mais ATI n’a pas reproduit la même erreur en restant dans les clous avec la HD 5970. On note également que la GT 240 en version 1 Go et GDDR5 arrive à la limite du port PCI-Express, puisque consommant 75.6 watts, contre 75W pour ce port.


Page 6 - Consommation sous FurMark

Consommation sous FurMark
Maintenez la souris sur le graphique pour classer les cartes en fonction de leurs consommation.

Maintenez la souris sur le graphique pour classer les cartes en fonction de leurs consommation.


Sous FurMark, certaines cartes consomment notablement moins que sous 3DMark, c’est notamment le cas des 4850 X2, 4870 X2 ainsi que des cartes à base de GT200 (GTX 260/275/280/285), exception faite de la GTX 295 bi-GPU. D’autres cartes consomment plus, c’est notamment le cas de cette dernière qui atteint les 294.5 watts, ainsi que de la HD 5970 qui est à 302.6 watts.

Voici également pour information la consommation uniquement tirée par le port PCI-Express :


Comme vous pouvez le constater, même si une carte consomme nettement plus de 75W, la puissance tirée du port PCI-Express est très variable et globalement bien en dessous de cette valeur. Une carte va toutefois au delà, la 8800 GT 512 Mo qui est à 81.3W !

Lors de notre test, nous sommes également tombés sur une carte à priori défectueuse, une GeForce GTS 250 1 Go d’origine PNY qui affichait une consommation globale de 211.3 W sous FurMark dont 130.9 sur le seul port PCI-Express (la seconde carte, d’origine ASUS, affichant une consommation globale plus classique de 162.2W) ! Dans le même genre, nous avons également eu une GT 220 DDR3 Club3D consommant 68.4w, contre 41.4w normalement …


Page 7 - Conclusion

Conclusion
La mise au point de notre nouveau protocole de mesure et son application sur pas moins de 73 cartes nous permet de vous présenter ce qui est le volume le plus important de données concernant la consommation des cartes graphiques à l’heure actuelle. Couvrant une grande majorité des gammes DirectX 10/11 de NVIDIA et ATI depuis maintenant 3 ans, ces données nous permettent de dégager quelques grandes lignes directrices.

La première, c’est que depuis près de 3 ans, la consommation des cartes graphique reste assez stable. Ainsi, si la GeForce 8800 Ultra atteignait 192.7 watts, la GTX 285 est à 208.3 watts et la Radeon HD 5870 à 195.4 watts. Seules les cartes bi-GPU sont allées au delà de ces valeurs, avec un triste record à 321.8 watts pour la 4870 X2.


A contrario, la consommation en 2D et en Blu-ray est un domaine dans lequel les constructeurs ont fait beaucoup d’efforts : les cartes haut de gamme de 2007 consommaient ainsi plus de 70 watts dans ces domaines, alors qu’une 5870 est à 19.6/42.8 watts et une GTX 285 à 29.5/62.2 watts.

Sur l’entrée de gamme, la consommation est également restée relativement stable. Globalement, NVIDIA et ATI ont poursuivi un même but, à savoir augmenter les performances au sein d'une même enveloppe thermique, plutôt que d’abaisser globalement la consommation. On notera toutefois les bonnes performances énergétiques des Radeon 5400, mais ces dernières se font, nous le verrons dans un prochain dossier abordant l'aspect performances / watts, grâce à un passage en 40nm qui n’est pas assorti d’une hausse notable des performances par rapport à la génération précédente.


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