APU AMD A8-7600 en test, cTDP, Turbo : Retour sur Kaveri

Le fonctionnement du Turbo dans les APU AMD a toujours été une question complexe. Dans ce test précédent, nous avions expliqué le fonctionnement assez particulier du Turbo d'AMD qui, et nous l'avons revu avec Kaveri, n'assure pas forcément une fréquence CPU minimale égale à la fréquence de base annoncée. Dans le cas des modèles 65 watts, le turbo CPU maximal annoncé était lui aussi rarement atteint.


Techniquement, AMD utilise côté CPU des P-States pour définir des couples de fréquence/tensions disponibles et applicables. Une unité présente dans le processeur évalue, via des compteurs internes, la consommation de l'APU puis éventuellement sa température pour déterminer le P-State à adopter comme vous pouvez le voir sur ce diagramme ci-dessus.

Une des différences de Richland par rapport à Trinity concernait l'ajout d'entrées supplémentaires de P-States turbo. Là où l'A10-5700 ne disposait que de deux P-State turbo, l'A10-6700 en comptait trois. Ce changement permettait d'améliorer sa granularité et maximiser les chances qu'un Turbo, même incomplet, soit appliqué.

Dans le cas de Kaveri, nous trouvons toujours ce nombre de trois pour les A10-7850K et les A10-7700K. Voici par exemple ci-dessous la table proposée par l'A10-7700K :

FID 0x16 - VID 0x1A - IDD 17 (19.00x - 1.387 V)
FID 0x15 - VID 0x22 - IDD 26 (18.50x - 1.337 V)
FID 0x14 - VID 0x26 - IDD 24 (18.00x - 1.313 V)
FID 0x12 - VID 0x32 - IDD 18 (17.00x - 1.237 V)
FID 0xF - VID 0x40 - IDD 15 (15.50x - 1.150 V)
FID 0xC - VID 0x4C - IDD 13 (14.00x - 1.075 V)
FID 0x8 - VID 0x5E - IDD 9 (12.00x - 0.962 V)
FID 0x118 - VID 0x6C - IDD 6 (10.00x - 0.875 V)

Ces valeurs sont relevées via l'excellent CPU-Z. Le multiplicateur appliqué est indiqué entre parenthèse (il faut multiplier par 200 pour obtenir la fréquence finale du processeur) ainsi que la tension appliquée. Nous notons en rouge les valeurs Turbo, et en bleu la valeur de base.

cTDP : Modification dynamique du Turbo

L'autre changement de Richland était l'introduction d'un cTDP, ou plus exactement un TDP configurable. Disponible uniquement pour les OEM, ce cTDP permet de changer le seuil de consommation maximal à partir duquel il faudra réduire les P-States. Ce qui est nouveau avec Kaveri, et plus précisément avec l'A8-7600, c'est que cette valeur est modifiable par l'utilisateur via le BIOS.

A quoi ressemblent donc les P-States en 65 et 45 watts sur un A8-7600 ?

FID 0x16 - VID 0x14 - IDD 21 (19.00x - 1.425 V)
FID 0x15 - VID 0x18 - IDD 22 (18.50x - 1.400 V)
FID 0x11 - VID 0x2C - IDD 15 (16.50x - 1.275 V)
FID 0xF - VID 0x36 - IDD 10 (15.50x - 1.212 V)
FID 0xC - VID 0x42 - IDD 8 (14.00x - 1.137 V)
FID 0x8 - VID 0x4E - IDD 7 (12.00x - 1.063 V)
FID 0x4 - VID 0x58 - IDD 6 (10.00x - 1.000 V)
FID 0x10C - VID 0x62 - IDD 4 (7.00x - 0.937 V)

Nous avons indiqué en bleu les deux fréquences de base, même si cette notion ne veut pas dire grand-chose chez AMD. Comme vous pouvez le voir, en pratique le cTDP ne fait que changer la formule dans l'équation du schéma un peu plus haut sur cette page. Les P-States disponibles sont exactement les mêmes, c'est simplement l'algorithme qui effectuera des choix différents. Contrairement à ce que l'on aurait pu penser, à 45 watts, les P-States au-delà de 3.3 GHz sont disponibles et nous avons vu en pratique le processeur y passer furtivement lors de nos essais.

Si l'on compare le 7700K au 7600, on notera en premier lieu l'arrivée d'un multiplicateur plus faible, permettant au CPU de rester à 1.4 GHz contre 2 GHz au repos. Une bonne idée même si l'on notera que la tension est plus élevée sur notre échantillon de 7600 ! L'autre changement concerne la répartition des P-States, si des fréquences de 3.7 et 3.8 GHz sont disponibles sur le 7600, il y a un trou qui nous emmène directement à 3.3 GHz. En mode 65 watts, le 7600 ne dispose donc que de deux états Turbo par rapport à sa fréquence de base annoncée. En 45 watts, on en dispose de trois en pratique, même si les deux plus hauts ne seront jamais vraiment pleinement utilisés.

Notez enfin que notre BIOS beta permettait de changer le TDP sur nos processeurs A10. Nous ne savons pas si AMD permettra aux constructeurs de cartes mères de laisser exploiter cette possibilité sur ces puces. En pratique, cela n'est pas forcément aussi intéressant du fait du placement différent des P-States, mais théoriquement rien n'empêche que cette fonctionnalité soit disponible un jour.

Influence du Turbo sur les fréquences CPU et GPU

Afin d'essayer d'y voir plus clair sur le fonctionnement pratique exact du Turbo, nous avons utilisé l'excellentissime utilitaire hwinfo64 . Outre des informations systèmes très détaillées, le logiciel dispose en plus d'une fonctionnalité de monitoring des différents compteurs et sondes disponibles dans le matériel. Nous avons utilisé cette fonctionnalité pour mesurer l'évolution de la fréquence CPU et GPU sur l'intégralité de nos processeurs, et ce dans plusieurs scénarios.


Nous remercions son auteur, Martin Malik qui nous aura fourni pour l'occasion une version beta qui nous aura permis de réaliser ces mesures.

Nous avons retenus tout d'abord Luxmark qui permet d'obtenir au choix une charge CPU, GPU, ou CPU + GPU. Nous avons également mesuré les fréquences sous le jeu F1 2013 afin d'obtenir une comparaison dans un scénario plus traditionnel, ce dernier cumulant évidemment une charge processeur (moins forte) et une charge GPU (forte). Dans le cas de la fréquence CPU, nous indiquons une moyenne des quatre cœurs afin de rendre plus lisibles nos graphiques.

Regardons tout d'abord ce que nous obtenons sous Luxmark ou nous notons la fréquence CPU et GPU dans deux cas. D'abord en foncé, lorsque l'on lance les tests CPU et GPU seuls, et en clair, lorsque l'on lance le test cumulé CPU+GPU.


[ A8-6500T 45W ][ A10-6700 65W ][ A10-6800K 100W ]
[ A8-7600 45W ][ A8-7600 65W ][ A10-7700K 95W ][ A10-7850K 95W ]
[ i3-4130 54W ][ i5-4430 84W ]

Tout ceci est un peu compliqué, nous allons essayer de prendre le temps de déchiffrer clairement ce qui se passe. On passera d'abord rapidement sur le cas des processeurs Intel dont le comportement est assez normal, que l'on utilise le test processeur seul ou cumulé au test GPU, la fréquence du processeur reste la même tout le long du test. Cumuler une charge CPU + GPU n'a ici aucun impact sur les fréquences, du fait d'une marge importante par rapport au TDP.

Si l'on regarde du côté de Richland, les choses deviennent beaucoup plus intéressantes. On notera sur le 6800K qu'avec le temps, et malgré des tests réalisés hors boitier, on note une petite érosion de la fréquence qui reste assez mineure. Elle est cependant légèrement plus appuyée lorsque l'on applique une charge CPU et GPU. Là encore, il y a une certaine logique : la consommation de la puce est forcément plus importante. Sur le modèle 45 watts, on retrouvera le même phénomène de manière plus appuyée.

Les choses deviennent réellement intéressantes sur l'A10-6700. En charge cumulée CPU+GPU, sa fréquence plonge drastiquement à 2.3 GHz. A titre de rappel, voici la table des P-States du 6700 :

FID 0x1B - VID 0x18 - IDD 17 (21.50x - 1.400 V)
FID 0x1A - VID 0x1C - IDD 20 (21.00x - 1.375 V)
FID 0x17 - VID 0x2C - IDD 16 (19.50x - 1.275 V)
FID 0x15 - VID 0x36 - IDD 12 (18.50x - 1.212 V)
FID 0x12 - VID 0x40 - IDD 10 (17.00x - 1.150 V)
FID 0xB - VID 0x4A - IDD 8 (13.50x - 1.087 V)
FID 0x7 - VID 0x5C - IDD 6 (11.50x - 0.975 V)
FID 0x2 - VID 0x6E - IDD 4 (9.00x - 0.862 V)

Ici, l'A10-6700 tombe non seulement sous sa fréquence de base, mais quasiment à son P-State le plus faible ! Cela peut se comprendre quand l'on reprend le mécanisme du calcul du Turbo. AMD donne (presque) toujours la priorité au GPU, et ne baissera (presque) jamais sa fréquence. Avec un TDP réglé à 65 watts, l'algorithme du Turbo est obligé de composer et l'on se retrouve avec une fréquence CPU très basse. Notez que nous avons trouvé une exception à ce cas. Si en plus de LuxMark en mode CPU+GPU, qui charge le CPU entre 96 et 98% environ, nous lançons un autre test CPU gourmand en simultanée afin d'atteindre les 100% de charge CPU, l'algorithme du Turbo inverse les priorités en baissant la fréquence du GPU à 353 MHz sur Kaveri et peut du coup augmenter la fréquence CPU à des niveaux plus classiques. AMD favorise ainsi les performances dans les jeux qui ne chargent pas en général complètement tous les cœurs.

La faute revient aussi aux caractéristiques choisies par AMD pour le GPU : il reste identique entre le 6800K, à savoir 384 unités à 844 MHz. Pour l'A8-6500T, AMD est plus conservateur avec seulement 256 unités et 720 MHz, ce qui limite la casse et l'algorithme turbo s'en sort mieux.

Avec tout cela à l'esprit, il est assez surprenant de voir les résultats des A10-7850K et A10-7700K, APU annoncés comme 95 watts par AMD et qui se comportent cependant beaucoup plus comme l'APU A10-6700 65 watts. Là aussi on descend sous la barre des fréquences annoncées de base, et pas qu'un peu : 3.0 GHz au lieu de 3.7 et 2.8 au lieu de 3.4.

Le cas du 7600 est là aussi assez équivoque. En charge CPU pure, on peut voir la différence assez nettement entre le réglage 65 et 45 watts, même si l'on note une érosion des fréquences au fil du test. Par contre dès que l'on cumule la charge CPU+GPU, on retombera dans les deux cas à 2.4 GHz pour le processeur. On notera d'ailleurs que l'algorithme Turbo en 45 watts baisse parfois la fréquence du GPU pour redonner la priorité à la fréquence GPU, ce que l'on voit avec ces pics inversés. A la fin du test, la fréquence GPU baisse cependant elle aussi.

Pour illustrer l'impact de ces sauts de fréquences sur les performances, nous avons calculé le pourcentage de performance que représente le score CPU+GPU par rapport aux scores obtenus individuellement. Voici les résultats :


Pas de surprise ici, là où l'on est au-delà de 90% d'efficacité sur les plateformes Intel et sur l'A10-6800K, on est bien en dessous sur l'A10-6700… et sur tous les Kaveri. Certes, ce n'est pas aussi catastrophique que sur le modèle 65 watts en Richland, mais en pratique la perte de performances est notable. Si l'on pouvait s'y attendre sur le modèle 65 watts, ceci est tout de même anormal pour les modèles 95 watts qui, si vous vous référrez à notre page précédente, sont excessivement loins d'atteindre leur TDP dans LuxMark. En mode CPU+GPU, la consommation totale de la plateforme est de seulement 99.4W !

Si LuxMark est pratique pour mettre en avant ces comportements, on peut légitimement se demander ce qui se passe dans un test plus pratique. C'est ce que nous avons voulu vérifier avec F1 2013.


[ A8-6500T 45W ][ A10-6700 65W ][ A10-6800K 100W ]
[ A8-7600 45W ][ A8-7600 65W ][ A10-7700K 95W ][ A10-7850K 95W ]
[ i3-4130 54W ][ i5-4430 84W ]

Nous notons ici en couleur foncée la fréquence de base annoncée par le constructeur. Il ne s'agit pas, pour les processeurs qui en dispose, de la fréquence turbo maximale. Nous notons en clair la fréquence obtenue.

La charge processeur dans F1 2013 n'est pas excessive et des mécanismes d'économie d'énergie peuvent s'enclencher. C'est d'ailleurs ce que l'on voit sur les processeurs Intel. Leur GPU intégré obtient un niveau de performances réduit dans F1 2013 et le CPU travaille finalement assez peu. Ceci n'est pas anormal.

Concentrons-nous plutôt d'abord sur l'A10-6800K. Dans ce test on retrouve le comportement attendu normalement, à savoir une fréquence au-delà de celle de base même si l'on note quelques petites baisses qui ne sont pas forcément anormales conformément à ce que l'on avait vu au-dessus.

Pour l'A8-7600 par contre aucun doute, on reste bloqué quasiment à 2.3 GHz tout du long, soit exactement ce que l'on voyait sous LuxMark. De la même manière, les Kaveri 95 watts se retrouvent là aussi sous leurs fréquences de base, 3.0 et 2.8 GHz, comme dans le test précédent. Les choses sont identiques pour l'A8 bloqué indépendamment de son TDP à 2.4 GHz, mais l'on notera surtout que pour rester sous les 45 watts, c'est ici le GPU qui est throttlé par l'algorithme Turbo d'AMD.