NVIDIA nForce 790i Ultra SLI - version imprimable

NVIDIA nForce 790i Ultra SLI
Cartes Mères
Publié le Mardi 18 Mars 2008 par Marc Prieur

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Page 1 - Introduction

Après un nForce 780i en demi-teinte, ce dernier faisant en fait plutôt office de nForce 690, Nvidia revient sur le devant de la scène 3 mois après avec son nForce 790i. Au menu des nouveautés, on trouve entre autre une gestion native du PCI Express 2.0 ainsi que l’intégration d’un contrôleur mémoire DDR3 – une première chez NVIDIA.

Une nouvelle puce

Alors que le nForce 780i n’était en quelque sorte qu’un nForce 680i affublé d’une puce additionnelle, le nForce 790i intègre cette fois un tout nouveau SPP. Ce SPP, qui est la dénomination officielle de NVIDIA pour le northbridge, gère cette fois le PCI-Express 2.0 en natif.

Pour rappel, sur nForce 780i SLI le PCI-E 2.0 était géré par une puce additionnelle, le nForce 200, qui était reliée via un PCI-E 1.0 « overclocké » au SPP : en pratique, les performances n’étaient pas au niveau de celles offertes par le bus PCI-E du X38. Cette fois la gestion du PCI-E 2.0 est native, cette nouvelle version permettant pour rappel d’atteindre sur chaque lien un débit de données de 500 Mo /s, contre 250 Mo /s pour la première version. Deux ports PCI Express 2.0 x16 sont ainsi gérés.

NVIDIA met également en avant des améliorations dans la gestion du PCI-Express sur le SPP utiles dans une configuration multi GPU : le GPU-to-GPU Direct Link, d’une part, qui permet aux cartes de communiquer entre elles directement sans passer par le contrôleur mémoire, et le Broadcast, qui permet au CPU de n’envoyer qu’une fois des informations qui sont ensuite répliquées à tous les GPU. Reste à voir si ces améliorations auront un impact notable dans le cadre du Quad SLI par exemple, soit le SLI de 9800 GTX qui sera lancé d'ici une semaine.

Le PCI-E 2.0 n’est pas la seule nouveauté offerte par le nForce 790i puisqu’il s’agit du premier chipset non-Intel gérant la DDR3. Introduit il y’a bientôt un an, ce nouveau type de mémoire se distingue de la DDR2 part la tension d’alimentation qui passe à 1.5V, contre 1.8V en DDR2 et 2.5V en DDR, ainsi que le prefetch. Ce dernier, qui était passé de 2n à 4n bits lors du passage de la DDR à la DDR-2, passe désormais à 8n bits. L’organisation interne des cellules mémoire a donc été modifiée pour obtenir un débit doublé sans augmenter leur fréquence au dépend de celle du buffer d’entrées / sorties et du bus mémoire externe.

DDR2 au dessus, DDR3 en dessous

Outre le gain de consommation, cette mémoire apporte donc un gain sensible côté bande passante puisque qu’elle est officiellement disponible dans des versions comprises entre la DDR3-800 et la DDR3-1600, soit le double de la DDR2 qui va de DDR2-400 à DDR2-800, et que les fabricants vont maintenant jusqu’à la DDR3-2133. Seul problème, son prix, qui est très élevé. La gestion de la DDR3 sur nForce 790i est assortie de l'EPP 2.0, le 2.0 étant uniquement lié à la gestion de la DDR3. Pour rappel, l'EPP est une sorte de SPD plus évolué permettant aux fabricants de mémoire de transmettre par son intermédiaire plus d’informations à la carte mère, ceci afin de permettre une meilleure utilisation de la mémoire en fonction des profils EPP qu’ils intègrent : par exemple un profil avec les meilleurs timings, et l’autre avec la meilleure fréquence.

NVIDIA lance deux versions du nForce 790i, la SLI et la Ultra SLI. Si la première est officiellement « limitée » à la DDR3-1333, la seconde va plus loin et NVIDIA annonce un support de la DDR3-2000, chose possible sans o/c du FSB du fait de la flexibilité offerte par les chipsets NVIDIA qui permettent de régler la mémoire et le FSB de manière asynchrone (sans un nombre limité de coefficient FSB:DRAM). La version Ultra est également annoncée comme étant plus overclockable, sans que des chiffres précis soient fournis.

Le southbridge reste le même et offre donc deux ports Gigabit Ethernet, qu’il est possible de coupler via la technologie DualNet, et 6 ports SATA configurables en RAID 0, 1, 0+1 ou 5. C’est également lui qui gère le dernier port PCI Express x16, qui reste donc de type 1.0.

Page 2 - Le test, PCI-E 2.0

Le test

Pour ce test, nous avons pu mettre la main sur deux cartes mères. La première est la carte nForce 790i SLI de référence, qui sera entre autre vendue par EVGA. Par rapport à la carte nForce 780i SLI, on notera l’ajout d’une puce ajoutant la gestion de deux SATA supplémentaires, le premier étant situé près du premier port PCI-E, le second étant un port eSATA. Le refroidissement a été revu : toujours à base de caloduc, il fait le tour du Socket et refroidit le chipset mais également les blocs d’alimentations CPU et DRAM. Le ventilateur, optionnel, est le même que sur 780i et est donc très bruyant. On nous a toutefois assuré qu’il ne s’agissait pas de la version définitive, tant mieux ! En sus des fonctionnalités gérées par le chipset on retrouve une puce FireWire.

Si c’est cette carte mère que nous avons utilisé pour les tests de performances, nous avons également pu obtenir à la dernière minute une carte ASUSTeK Striker II Extreme que nous avons utilisée pour les tests d’overclocking. Basée sur le nForce 790i Ultra SLI, c'est-à-dire la version la plus overclockable du chipset, elle est dotée d’un refroidissement de type « Fusion », c'est-à-dire fonctionnant aussi bien en refroidissement passif qu’en watercooling.

Spécifiquement destinée aux bidouilleurs, cette carte propose entre autre des boutons pour l’allumage et le redémarrage, mais aussi un ensemble de LED passant du vert au rouge en fonction de la tension d’alimentation du CPU, de la mémoire, du chipset, ou encore de la fréquence du FSB : inutile donc indispensable ? Chacun est libre de juger. Une puce FireWire et deux eSATA sont également de la partie, alors que la partie audio est déportée sur une carte PCI-Express afin de réduire les interférences pouvant intervenir sur les sorties analogiques.

Côté X38, nous avons utilisé une carte mère ASUSTeK P5E3.

PCI-Express 2.0

Qu’apporte en pratique la gestion du PCI-Express 2.0 ? C’est ce que nous avons voulu voir à l’aide de Crysis, dernier jeu mis au point par Crytek et qui dispose du moteur graphique le plus poussé à l’heure actuelle. En effet en résolution standard, 1680*1050, le réglage de qualité élevé met à mal les cartes 256 Mo qui sont obligées d’utiliser la mémoire centrale pour compenser.

C’est uniquement dans ce genre de situation que la bande passante supplémentaire du PCI-E 2 devrait permettre de faire la différence, et c’est ce que nous avons vérifié sur une GeForce 8800 GT 256 Mo :

Les tests ont été faits sur le premier port PCI Express, et le troisième, le second offrant les mêmes débits que le premier. Sur nForce comme sur X38, le troisième port est relié au southbridge et en PCI-E 1.0, mais respectivement en x16 et en x4. Ce que l’on doit remarquer ici est le gain entre nForce 780 et 790i sur le premier port : on était auparavant notablement derrière le X48, on est maintenant devant, signe que la gestion bancale du PCI-E 2.0 sur nForce 780 fait partie du passé. Dans ce type de configuration le dernier port du X38 fait plus office de décoration qu’autre chose.

Avec une carte équipée de 512 Mo de mémoire telle que la Radeon HD 3870, l’impact du PCI Express 2.0 est toutefois quasi nul. Même le PCI-E 4x du X38 ne s’en tire pas trop mal même si contrairement à ce qui se passe sur nForce les performances baissent tout de même sensiblement.

Page 3 - Mémoire, RAID 5

Performances mémoires

Nous nous intéressons maintenant au contrôleur mémoire, testé à l’aide de ScienceMark 2 pour le débit et la latence, mais aussi via le framerate mesuré sous Crysis et le temps de compression de fichiers obtenus avec WinRAR 3.7. Ces deux applications « pratiques » ont été choisies car elles sont assez sensiblement impactées par la vitesse du sous système mémoire, ce qui n’est pas toujours le cas. Les tests sont effectués en FSB1600, vitesse à laquelle le nForce 780i montrait quelques signes de faiblesses, en DDR2-800 4-4-4-12, DDR2-1066 5-5-5-15, DDR3-1066 7-7-7-21 et DDR3-1333 7-7-7-21.

Voici tout d’abord le résultat des tests sous ScienceMark :

C’est le nForce 790i qui affiche la plus faible latence, avec 5 à 6ns de moins que le X38. Côté bande passante, ce dernier dispose d’un léger avantage en DDR3-1066 mais les résultats sont similaires en DDR3-1333. Ce sont toutefois plus les performances en pratique qui nous intéressent :

Si le 780i montrait ici une certaine faiblesse, il n’en est rien avec le 790i. Les performances sont en effet de premier ordre, 1 à 2% devant le X38. On notera cependant que la DDR2 fait de la résistance et que couplée à ce dernier la DDR2-1066 fait aussi bien que la DDR3-1333 pourtant bien plus onéreuse.

Sous Crysis c’est le X38 qui s’affiche devant le nForce 790i, avec un écart ne dépassant toutefois pas les 0.5%. La encore la DDR2 est plus que compétitive.

Comme vous pouvez le voir, alors qu’avec le nForce 780i NVIDIA proposait un chipset affichant des performances en retrait par rapport au X38, le nForce 790i permet de remettre les pendules à l’heure.

RAID 5

Si le MCP n’a pas changé, nous avons toutefois voulu vérifier si des améliorations ont été apportées via les drivers à la gestion du RAID 5 sur le nForce 790i SLI.

IOMeter est utilisé ici pour simuler la charge dans un environnement multi utilisateur, en l’occurrence en utilisant une charge de type serveur de fichier constituée à 80% de lecture et 20% d’écriture le tout de manière 100% aléatoires sur le disque. Dans le cadre de ce test nous avons mesuré les performances, exprimées en entrées / sorties par seconde (IO/s) avec 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 et 128 commandes simultanées. Nous testons les deux chipsets avec des disques Raptor 150 Go.

Sur nForce 780i comme sur nForce 790i, on note qu’un pallier est atteint au delà de 4 commandes concurrentes. Ce comportement n’étant présent qu’en RAID, il dénote d’une limite lié à ce mode qui n’est pas présent sur X38. Bien entendu, le nForce 790 est loin d’être destiné à un environnement serveur, toutefois on peut se demander d’où vient cette limitation.

Nous passons maintenant à la copie de fichier. Sont relevés les débits en écriture, mais aussi en copie sur la même partition des différentes configurations sur un ensemble de fichiers composé de la sorte : 2 gros fichiers pour un total de 4.4 Go, plus 2620 fichiers pour un total de 2 Go et enfin 16046 fichiers pour un total de 733 Mo. La source pour l’écriture est un RAID 0 de deux Raptor 74 Go.

Comme sur nForce 780i et sur X38 ce type de test n’est pas à l’avantage des configurations RAID 5. Ce type d’écriture impliquant de petits fichiers n’est donc pas la panacée pour les configurations RAID 5 software offerte sur les chipsets.

Page 4 - Conso, overclocking

Consommation

Nous mesurons ensuite la consommation des cartes via un ampèremètre mesurant les intensités arrivant sur les différentes lignes au niveau du bloc ATX. Ceci nous permet d’écarter de la mesure la consommation processeur, ce dernier étant alimenté via l’ATX12V, ainsi que celle des divers périphériques directement connectés à l’alimentation. Les tests sont effectués avec un Q6600, une 8800 GTX et 2x1 Go de DDR3-1066.

Par rapport à une X38, la carte mère de référence nForce 790i SLI affiche avec 69,8w au repos et 74,5w en charge une consommation supérieure de 11,4 et 8,4w à une X38. Un delta notable mais qui reste somme toute raisonnable donc.

Overclocking – CPU

Nous passons maintenant à l’overclocking du chipset avec un Core 2 QX9770. Ne sont reportées ici que des fréquences validées par 4 instances de Prime95 pendant 15 minutes.

Sur nForce 790i SLI, nous avons du augmenter la tension chipset dès le FSB1640, pour finalement atteindre FSB1800 à 1.5V. Le X38 atteint la même limite mais il ne faut augmenter sa tension d’alimentation que pour cette dernière valeur. Enfin, le nForce 790i Ultra SLI équipant la carte mère ASUS n’a pas eu besoin d’augmentation de tension pour atteindre la même limite. La différence vient-elle du chipset, censé être meilleur pour l’overclocking, du bios, ou de la carte mère ? Difficile à dire.

On notera par ailleurs un comportement bizarre sur la carte mère de référence et sur la carte ASUSTeK : avec un Q6600 (Stepping B3), nous n’avons pas pu dépasser le FSB1400 ! Au-delà, la carte mère de référence ne bootait pas, alors que la carte ASUSTeK désactivait les deux derniers core du CPU. Les résultats obtenus avec un QX6850 (toujours un 65nm mais en FSB1333 par défaut) sont pour leur part meilleurs avec un FSB1760 obtenu sur la carte ASUSTeK, mais une instabilité en FSB1600. Sur la carte de référence, le FSB1560 n’a pas pu être dépassé dans ces conditions. Etant donné les résultats obtenus avec le QX9770, on peut penser qu’il s’agit uniquement d’une problématique de bios.

Overclocking – Mémoire

Nous concluons ce test avec la montée en fréquence avec 4 barrettes de DDR3, en l’occurrence des Kingston PC3-14400 CL8. Il s’agit ici de passer en mode synchrone, FSB1600/DDR3-1600, puis de monter en fréquence avec 2 puis 4 barrettes.

Comme vous pouvez le voir, le nForce 790i SLI a ici un peu de mal puisque le fait d’installer 4 barrettes met à mal la montée en fréquence. A contrario, sur X38 les résultats sont les mêmes avec 2 ou 4 barrettes, et il en va de même sur le nForce 790i Ultra SLI. La encore, difficile de savoir si le mérite est à attribuer à la carte, au bios ou au chipset.

Page 5 - Conclusion

Conclusion

Si le nForce 780i était décevant, ce n’est pas le cas du nForce 790i qui affiche d’excellents résultats. L’intégration d’un nouveau SPP gérant en natif le PCI-Express 2.0 fait ses preuves, et la gestion de la mémoire DDR3 est un plus pour le futur, même si il faut dire que pour le moment elle a du mal à s’imposer. On regrette tout de même l’absence d’une gestion de la DDR2, contrairement aux X38 et P35 qui gèrent les deux générations de mémoire.

Ce nouveau SPP permet à NVIDIA de rattraper, voir même de dépasser Intel en terme de performances, tout en offrant la gestion du SLI, en version 2, 3 et 4 GPU. Les résultats en overclocking sont également de bon niveau, hormis le problème de montée en FSB sur Q6600 qui est a priori plus une question de bios que de chipset vu les résultats obtenus sur QX9770. Le chipset est nouveau, les bios aussi et il faudra donc attendre qu’ils gagnent un peu en maturité pour tirer tout le potentiel de la puce NVIDIA.

Il faut noter la carte mère ASUSTeK à base de nForce 790i Ultra SLI est notablement meilleure en overclocking que la carte de référence à base de nForce 790i SLI, mais il est pour l’heure difficile d’en tirer quelques conclusions que ce soit : est-ce lié au chipset qui est annoncé comme meilleur pour l’overclocking, ou tout simplement à la carte et/ou du bios ?

Au final le nForce 790i Ultra/SLI est promis à devenir un met de choix pour quiconque voulant monter une configuration ultra haut de gamme. Une niche dans laquelle ce chipset risque toutefois d’être confiné étant donné le prix de la DDR3 et celui des premières cartes nF790i Ultra SLI - 300 à 350 € - : il faut espérer que le temps et l’arrivée en avril des cartes nF790i SLI feront passer le prix des cartes en dessous des 200 €.