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AMD Athlon 64 FX-57
Processeurs
Publié le Lundi 27 Juin 2005 par Marc Prieur

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Page 1 - Introduction

Après avoir lancé les Athlon 64 X2 en mai dernier, AMD revient sur le devant de la scène avec une nouvelle version de son processeur haut de gamme monocore, l’Athlon FX. Nommé FX-57, ce processeur atteint désormais 2.8 GHz, grâce à l’utilisation du nouveau core « San Diego » gravé en 90nm.

Nouvelle politique commerciale d’AMD

Dans notre article consacré à l’Athlon 64 X2, nous vous proposions déjà un avant goût de ce que devait être la nouvelle politique commerciale d’AMD :

« AMD a apparemment décidé, au moins dans un premier temps, que le P-Rating des dual core serait supérieur à celui des simple core, ce qui explique d’ailleurs qu’aucun nouvel Athlon 64 simple core ne sortira – il s’agira uniquement d’Athlon 64 FX. Décidément, le P-Rating a tout pour nous déplaire sur ce coup ! »

Ces propos sont aujourd’hui vérifiés avec l’annonce de l’Athlon 64 FX-57. En effet, AMD a décidé de ne pas démocratiser la fréquence de 2.6 GHz du FX-55 en lançant un Athlon 64 4200 ou 4300+. Le FX-57 ne remplace pas non plus le FX-55, qui reste donc au sein de la gamme AMD. AMD a également décidé de ne pas baisser son prix, qui reste donc à 827$. Dans ces conditions, à quel tarif peut bien être lancé le FX-57 me direz-vous ?

1031$ ! Avec le FX-57, AMD décide de franchir la barre psychologique des 1000$ pour un processeur monocore Desktop. Autant-vous dire que pour nous, ceci ne va pas dans le bon sens. Lancé en octobre 2004, le FX-55 ne voit donc toujours pas son prix baisser, et AMD enfonce aujourd’hui le clou avec ce FX-57. On aurait pu s’attendre à un lancement du FX-57 au prix du FX-55, et à un FX-55 au prix en baisse ! Il faut espérer qu’une baisse des prix AMD viendra rapidement remettre ces tarifs à des niveaux plus raisonnables.

Page 2 - Nouveau processeur, nouveau core

Nouveau processeur, nouveau core

Les Athlon 64 Socket 754/939 ont déjà connus plusieurs changements de core au cours de ces dernières années. Le SledgeHammer et ClawHammer (1 Mo de cache L2) et le Newcastle (512 Ko de cache L2) étaient gravés en 130nm. L’arrivée du 90nm s’est faite petit à petit, via le core Winchester. Doté de 512 Ko de cache L2, il ne dépasse pas les 2.2 GHz sur un produit commercial, l’Athlon 64 3500+ Socket 939.

Depuis quelques mois maintenant, on voit arriver des Athlon 64 basés sur un nouveau core. De révision « E », celui-ci est décliné sur Athlon 64 en une version avec 512 Ko de cache L2, le Venice, et une version avec 1024 Ko de cache L2, le San Diego. Contrairement au Winchester, les Venice et San Diego ne sont pas limités aux processeurs les plus bas de gamme mais sont désormais utilisés sur toute la gamme. Le San Diego ne se limite donc pas au nouvel FX-57, mais est également utilisé pour les autres A64 1 Mo, soit les FX-55, 4000+ et 3000+.

Diverses améliorations sont apportées par ce nouveau core, la première se situant au niveau de la fabrication et de l’utilisation du Dual Stress Liner. Cette technique, mise au point par AMD et IBM est de type « strained silicon » et permet d’augmenter la vitesse de déplacement des électrons dans le transistor et donc de faciliter la montée en fréquence et/ou de réduire la consommation.

Le contrôleur mémoire a également été amélioré. Auparavant, dans le meilleur des cas, 4 barrettes simple face (8 puces) étaient gérées en DDR400 2T, et 4 barrettes double faces (16 puces) en DDR333 2T. Dorénavant, il est possible d’être respectivement en mode DDR400 1T et DDR400 2T avec ce type de barrettes. Pour rappel, 2T ou 1T signifie une latence de 2 cycles d’horloge ou de 1 cycle d’horloge pour le Command Rate, qui est la latence séparant la sélection de la RAM de l’envoi d’une commande à celle-ci. Il ne s’agit pas de la seule amélioration puisque AMD a également amélioré le pré chargement des données, ainsi que le nombre de write combining buffers.

Le dernier ajout est celui des instructions SSE3 d’Intel. Les instructions SSE3 ne sont pas un nouveau jeu d’instructions à part entière mais plutôt un complément aux jeux d’instructions existants :

- 1 instruction x87 (FPU) pour la conversion de flottants en entiers (fisttp)
- 3 instructions SIMD 128 bits pour la duplication de données (movsldup, movshdup, movddup)
- 1 instruction SIMD 128 bits pour le chargement de données non alignées (lddqu)
- 2 instructions SIMD 128 bits pour l’addition en calcul vertical (addsubps, addsubpd)
- 4 instructions SIMD 128 bits pour l’addition / soustraction en calcul horizontal (haddps, hsubps, haddpd, hsubpd)

On notera que deux autres instructions SSE3 destinées à la synchronisation des threads, monitor et mwait, n’ont pas été intégrées par AMD au sein de ses Athlon 64 ainsi que de ses Athlon 64 X2 basés sur le core « E ».

Au final, tout ceci entraîne un nombre de transistors plus conséquent : avec 1 Mo de cache, on passe de 105 à 114 millions de transistors, et avec 512 Ko de cache, de 68.5 à 76 millions. Du fait de la réduction de la finesse de gravure, les dies sont toutefois moins gros : on passe respectivement de 193 à 115mm² et de 144 à 84mm². Ceci entraîne bien entendu une baisse des coûts de production à taux de rendement équivalent puisqu’il est possible de graver plus de processeurs sur une même galette de silicium.

Page 3 - Le FX-57, 130nm vs 90nm, Overclocking

Le FX-57

Du point de vue extérieur, rien ne distingue un Athlon 64 FX-55 130nm de ce nouvel Athlon 64 FX-57. On notera que la semaine de fabrication de ce processeur est la 13è de l’année 2005, soit fin mars / début avril : AMD a donc pris son temps !

Consommation, température

Comme à notre habitude, nous avons mesuré la consommation de la totalité d’une même configuration en charge sous Prime95, avec un FX-55 130nm (1.5V) et un FX-57 90nm (1.4V). Avec le FX-55, on atteint 186 Watts, contre 167 Watts pour le FX-57. On voit donc clairement ici que la finesse de gravure en 90nm porte ses fruits.

Toutefois, la surface du die étant moins importante, la dissipation des Watts consommés doit se faire sur une plus petite surface. Du coup, le die du FX-57 n’est qu’1°C moins chaud que celui d’un FX-55 : 52°C après 15mn de charge sous Prime95 avec notre ventilateur de test (XP120+Textorm DB Killer 120mm).

ClawHammer vs San Diego

Voici les gains de performances obtenus en passant d’un FX-55 130nm à un FX-55 90nm :

C’est surtout dans les applications ludiques que les améliorations du contrôleur mémoire portent leurs fruits, avec 3.4% de mieux sous Far Cry et 3% sous Pacific Fighters. Le gain enregistré sous TMGPEnc est pour sa part lié en très grande partie au SSE3, puisqu’une fois cette option désactivée le FX-55 90nm est à 1626 secondes, soit 1.5% de mieux que la version 130nm.

Overclocking

En refroidissement à air et à une tension non excessive, l’Athlon 64 FX-55 n’a jamais été une bête d’overclocking. Ainsi notre Athlon FX-55 130nm, qui date de l’annonce de ce processeur en octobre 2004, ne dépasse pas les 2691 MHz en 1.65V, contre 2600 MHz par défaut. Soit un gain de … 3.5%.

De ce côté l’Athlon 64 FX-57, certes fournis par AMD, nous a agréablement surpris. Nous avons pu atteindre sans le moindre souci 3.0 GHz (+7.1%) de manière totalement stable, et ceci en augmentant simplement la tension d’alimentation de 1.4 à 1.45V ! Voici un aperçu des gains de performances obtenus, qui sont donc celles du futur « FX-59 » :

Comme tous les Athlon 64 FX, le FX-57 n’est pas bloqué au niveau du coefficient multiplicateur en montée, comme en descente (c’est également le cas en descente sur A64 standard). Cet overclocking s’est donc fait simplement en le passant de x14 à x15. Nous avons pu aller un peu plus loin que 3 GHz de manière stable, 3050 MHz exactement. Au-delà, le système n’était pas stable, même en augmentation la tension.

Configurations de test

Les configurations utilisées étaient les suivantes :

Intel Socket 775 :
- Carte mère D955XBK
- ATI Radeon X850 XT PE
- 2 x 512 Mo DDR2-667 4-4-4
- 2 x Raptor 74 Go
- Windows XP SP2 Français

AMD Socket 939
- Carte mère ASUS A8N SLI
- ATI Radeon X850 XT PE
- 2 x 512 Mo DDR-400 2-2-2
- 2 x Raptor 74 Go
- Windows XP SP2 Français

Page 4 - 3d studio max 7, Maya 6

3d studio max 7

Pour 3d studio max, nous effectuons le rendu via le moteur de rendu interne de 3ds (scanline) d’une scène mise au point par Studio PC qui fait fortement appel à la radiosité. Ce type de rendu plus réaliste au niveau des éclairages est aussi plus lent, et 80% du temps de rendu est passé sur ce type d’effet au sein de cette scène.

Le FX-57 s’avère ici 7.2% plus rapide que le FX-55 à core équivalent, alors que le gain entraîné par le changement de core est très négligeable. On reste toutefois loin des performances obtenues sur les processeurs dualcore, les logiciels d’image de synthèse tirant particulièrement partie du multi processeur. A noter la très bonne tenue du Pentium 4 670, qui parvient à rester légèrement plus rapide que le FX-57 dans ce test.

Maya 6

Nous utilisons une scène mise au point par Yann Dupont de 3DVF que nous remercions, rendue via Mental Ray.

Comme sous 3ds7, les processeurs monocore ne font clairement pas le poids face aux processeurs dual core, et le FX-57 ne fait pas exception malgré un gain de 7.7% lié à l’augmentation de fréquence. Le FX-57 est ici le processeur mono core le plus performant.

Page 5 - Mathematica 5.1, WinRAR 3.5

Mathematica 5.1

Voici venue l’heure des calculs scientifiques, avec Mathematica 5.1 de Wolfram Research et la suite de tests développée par Stefan Steinhaus.

Mathematica ne tirant pas de base partie de plusieurs processeurs, ce sont logiquement les monocore qui sont en tête. AMD accentue donc ici son avance sur Intel avec le FX-57.

WinRAR 3.5

Un total de 588 Mo de fichiers, répartis en 493 fichiers Word & Excel (69 Mo), 22 fichiers de boite e-mail Eudora (251 Mo) et 1 fichier audio au format wav (268 Mo), sont compressés via WinRAR 3.5 en utilisant la compression la plus poussée.

Du fait notamment de leur contrôleur intégré, les processeurs AMD dominent sous WinRAR, qui n’est pas multi-threadé comme vous pouvez le voir.

Page 6 - TMPGEnc 3, Vdub + DiVX 5

TMPGEnc 3.0 Xpress

Sous TMPGEnc 3.1.5.8, nous encodons un fichier DV de 10 minutes 16 secondes au format MPEG-2, en 720x576 avec un bitrate moyen de 4500 kbits /s et en 2 passes. L’affichage de la vidéo en mode preview est désactivé pendant ce test.

Particulièrement optimisé pour le multi thread mais aussi pour le SSE (version 3 incluse), TMPGEnc profite ici pleinement du nouveau core Athlon. Ainsi, un 4000+ 0.09µ est plus rapide qu’un FX-55 0.13µ ! Ce gain important n’est toutefois pas suffisant pour contrer les performances des Pentium 4, qui sont ici pleinement exploités du fait notamment de l’HyperThreading.

DiVX 5.2.1 & VirtualDub 1.6.5

VirtualDubMod, dont le développement est en retard sur VirtualDub, est abandonné au profit de ce dernier en version 1.6.5. Nous compressons la même vidéo que sous TMPGEnc en mode Fast recompress et via le codec DiVX 5.2.1 en une passe avec un bitrate moyen de 1500 kbits /s, b-frame et performance d’encodage standard. L’affichage de la vidéo en mode preview est désactivé pendant ce test.

Virtualdub n’est pas multithreadé pour sa partie encodage vidéo, et ce sont donc les processeurs mono core qui sont en tête du fait de leurs fréquences supérieures. Le FX-57 permet à AMD de reprendre les devants sur Intel en terme de performance.

Il faut toutefois noter que la future sortie de DiVX Helium devrait changer cet état de fait. Première version multithreadée de DiVX, il offre des gains de performances notables sur Pentium 4 avec Hyperthreading et devrait ainsi permettre à ces processeurs monocore d’avoir un avantage similaire à celui observé sous TMPGEnc sur les Athlon 64. Bien entendu les dual core seront également aux premières loges pour profiter de DiVX Helium.

Page 7 - Far Cry, Pacific Fighters

Far Cry

Voici nos résultats sous Far Cry, sur une scène de test constituée d’un parcours sur la map training en exterieur.

Pour le moment les jeux ne sont pas multithreadés et cela se voit. La domination des processeurs AMD est ici insolente, du fait notamment de leur contrôleur mémoire intégré. Même si ces benchmarks sont fait en basse résolution, l’écart de performances entre Intel et AMD est largement suffisant pour être ressenti en pratique, surtout dans les passages extérieurs avec une large visibilité où le framerate à tendance à chuter sous ce jeu. Le FX-57 ne fait donc ici que creuser un écart déjà très important.

Pacific Fighters

Même si beaucoup de jeux sont comme Far Cry nettement plus rapides sur Athlon 64 que sur Pentium 4, ce n’est pas toujours le cas comme on peut le voir ici sous Pacific Figthers. Même si les Athlon 64 sont à la fête, l’écart est en effet bien moins important.

Page 8 - Conclusion

Conclusion

Après la vague des processeurs double cœur, le train-train des augmentations de fréquence reprend avec l’arrivée de cet Athlon 64 FX-57. Par rapport au FX-55, ce n’est que du bonus : des performances en hausse, une consommation moins élevée et une marge moins réduite pour l’overclocking. Toutefois, tout ceci a un prix … estimé par AMD à 1031$.

A nos yeux, cette tarification est clairement trop élevée. Il ne faut pas perdre de vue que ce processeur est clairement orienté par AMD vers les joueurs. D’un côté, il est vrai que l’Athlon 64 FX-57 est sans aucun doute le processeur le plus rapide pour les jeux. Mais au delà des benchmarks, qu’est-ce qu’apportent par exemple 10% de performances en plus dans les jeux par rapport à un 4000+ ? En pratique pas grand-chose : si une scène très lourde est à 30 images /s, le fait de passer à 33 ne la rendra pas nettement plus fluide.

Devant cette grille de prix et le surcoût par MHz proposé par AMD, qui ne fait certes que suivre les pas du précurseur en la matière à savoir Intel, il nous semble donc peu judicieux « d’investir » dans un tel processeur. Il est ainsi inopportun d’aller au delà de l’Athlon 64 4000+ du côté des monocore, et du 4400+ du côté des dualcore, quitte à les overclocker histoire d’atteindre un niveau de performance proche pour un tarif nettement inférieur aux FX-57 et 4800+.

Bien entendu ce type de remarque n’est pas uniquement valable pour AMD. Ainsi le Pentium 4 670 d’Intel, qui est à 851$, a encore moins d’intérêt. Dépassé par AMD dans les domaines ludiques et scientifiques, il l’est également par les processeurs dual core dans des domaines tels que la vidéo ou l’image de synthèse : bref, il n’a pas grand chose pour lui.

Plus généralement, ce sont donc les processeurs monocore haut de gamme qui ont beaucoup perdus de leur superbe, et il faudra une nouvelle politique tarifaire de la part d’AMD et d’Intel ou des gains de performances plus importants afin de leur redonner l’attention d’autrefois. Bien entendu cette conclusion ne saurait ternir les excellentes performances du nouveau core San Diego, et par extension celles du core Venice. L’apport du SSE3 et les améliorations du contrôleur mémoire sont un plus notable, et la démocratisation du 90nm à toute la gamme étend l’avantage thermique d’AMD sur Intel sur le haut de gamme. Que du bon !