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Nvidia GeForce GTX 550 Ti et Asus DirectCU TOP
Cartes Graphiques
Publié le Jeudi 17 Mars 2011 par Damien Triolet

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Page 1 - Introduction



Après la GeForce GTX 460, c’est au tour de la GeForce GTS 450 d’être retravaillée par Nvidia. Comme pour le reste de la gamme GeForce 500, la GeForce GTX 550 Ti qui en découle profite de fréquences revues à la hausse pour offrir plus de performances. De quoi proposer un modèle plus compétitif face aux Radeon milieu de gamme ? Une question à laquelle nous allons tenter de répondre à travers l’analyse du modèle DirectCU TOP d’Asus.


La GeForce GTX 550 Ti de référence.

GF116 et mémoire hétérogène
Le GF116 est au GF106 ce que le GF114 est au GF104. Autrement dit, il ne s’agit pas d’un nouveau GPU mais d’une nouvelle révision de la puce destinée à réduire les courants de fuite et à faciliter la montée en fréquence. Pour rappel, voici les grandes lignes de l’architecture interne des différents GPUs qui prennent place dans les gammes GeForce 400 et 500 :

- GF110 = 4 GPC x 4 SM x (32 unités de calcul + 8 unités de texturing)
- GF100 = 4 GPC x 4 SM x (32 unités de calcul + 4 unités de texturing)
- GF104/114 = 2 GPC x 4 SM x (48 unités de calcul + 8 unités de texturing)
- GF106/116 = 1 GPC x 4 SM x (48 unités de calcul + 8 unités de texturing)

Le GF106/116 est grossièrement un demi GF104/114, à ceci près qu’il dispose d’un bus mémoire de 192 bits contre 256 bits pour son grand frère. Alors que la GeForce GTS 450 devait se contenter d’un bus mémoire castré à 128 bits, la GeForce GTX 550 Ti profite de la totalité de bus de 192 bits… et affiche pourtant une quantité de mémoire équivalente de 1 Go. Comment est-ce possible ? En principe un bus mémoire de 192 bits devrait induire une mémoire vidéo de 768 Mo ou de 1.5 Go.

Nvidia indique ici avoir retravaillé légèrement son contrôleur mémoire pour supporter une densité mémoire variable. Les GPUs travaillent plus ou moins tous avec un ou plusieurs contrôleurs mémoire de 64 bits. Dans le cas du GF116, 3 de ces contrôleurs se partagent donc l’accès à la mémoire vidéo. La nouveauté provient du fait qu’il est maintenant possible d’utiliser des puces offrant une densité différente pour chaque contrôleur. Voici la configuration type de la GeForce GTX 550 Ti :

- contrôleur mémoire 0 : 2x 128 Mo
- contrôleur mémoire 1 : 2x 128 Mo
- contrôleur mémoire 2 : 2x 256 Mo

La GeForce GTX 550 Ti embarque ainsi 4 puces mémoire de 128 Mo et 2 autres puces de 256 Mo. En pratique, son GPU dispose ainsi d’une mémoire « rapide » de 768 Mo, accessible en 192 bits et d’une mémoire « lente » supplémentaire de 256 Mo accessible en 64 bits. Nous supposons donc qu’il s’agit avant tout d’optimisations au niveau logiciel et que le bon fonctionnement de tout ceci reposera sur l’habilité des pilotes à placer les données qui ont le plus besoin de performances en priorité dans l’espace mémoire accessible en 192 bits.

Vous remarquerez que Nvidia a décidé de revoir l’utilisation des suffixes et préfixes dans la nomenclature de cette nouvelle déclinaison. Le fabricant nous a indiqué avoir l’intention de se focaliser dorénavant sur 2 marques : GeForce pour l’entrée de gamme et GeForce GTX pour le milieu et le haut de gamme. L’utilisation du suffixe Ti reste encore peu claire, mais nous pouvons supposer qu’il sera réservé aux plus gros modèles de chaque série dans le cas où d’autres déclinaisons venaient à voir le jour.


Page 2 - Spécifications, le test

Spécifications

Avec une fréquence GPU en hausse, la GeForce GTX 550 Ti affiche un gain de puissance de calcul de 15% par rapport à la GeForce GTS 450 et profite de son bus mémoire élargi pour afficher une bande passante en hausse de pas moins de 70% !


Le test
Pour ce test, nous avons opté pour 3 résolutions : 1680x1050 sans et avec MSAA 4x ainsi que 1920x1200 sans MSAA, à l’exception de Crysis Warhead et de Far Cry 2 qui ont été testés dans plus de modes. Nous avons opté pour une qualité graphique élevée, mais pas maximale dans les jeux les plus gourmands.

Nous n’affichons plus les décimales dans les résultats de performances dans les jeux pour rendre le graphique plus lisible. Ces décimales sont néanmoins bien notées et prises en compte pour le calcul de l’indice. Si vous êtes observateurs vous remarquerez que c’est également le cas pour la taille des barres dans les graphes.

Les Radeon et les GeForce ont été testées avec le filtrage des textures réglé sur « qualité ». Toutes les Radeon ont été testées avec le pilote Catalyst 11.4 beta (8.84.3 beta2) et toutes les GeForce ont été testées avec les pilotes beta 267.59 beta.


Configuration de test
Intel Core i7 980X (HT désactivé)
Asus Rampage III Extreme
6 Go DDR3 1333 Corsair
Windows 7 64 bits
Forceware 267.59 beta
Catalyst 11.4 beta (8.84.3 beta2)


Page 3 - Asus GTX 550 Ti DirectCU TOP

La GeForce GTX 550 Ti DirectCU TOP d’Asus
Asus a pu nous fournir un exemplaire de son modèle DirectCU TOP :




La GeForce GTX 550 Ti DirectCU TOP d’Asus reprend un design similaire à celui de la Radeon HD 6850 de la même série que nous avions testée il y a peu. Son PCB est bien entendu différent et plus court, mais reste cependant plus long que celui des GeForce GTX 460 et GTS 450 de référence avec 22.5cm contre 21cm. L’encombrement est donc similaire à celui d’une GeForce GTX 560 Ti de référence. Asus a opté pour un étage d’alimentation qui dispose de 4 phases dédiées au GPU, mais dépourvu de radiateur.

Comme à son habitude, Asus a placé une barre de renfort sur le dessus de la carte de manière à garantir une bonne rigidité à l’ensemble puisque son ventirad n’est fixé que par les 4 vis placées aux 4 coins du GPU. Comme son nom l’indique, ce ventirad dispose de 2 heatpipes en cuivre en contact direct avec le GPU. Ils passent à travers un radiateur un aluminium refroidi par un ventilateur central. Un design qui n’est donc pas fait pour extraire l’air chaud en dehors du boîtier, mais plutôt pour le disperser sans introduire trop de nuisances sonores.

La mémoire GDDR5 est signée Hynix et certifiée à 1.25 GHz (2.5 GHz pour les données). Comme prévu, nous retrouvons 4 modules de 1 Gb (128 Mo) et 2 modules de 2 Gb (256 Mo) pour former l’espace mémoire de 1 Go interfacé en 192 bits. Notez que l’arrière du PCB est prévu pour doubler cet espace mémoire et passer à 2 Go.

Au niveau de la connectique, Asus a opté pour une sortie DVI, une sortie HDMI et une sortie VGA. Un seul connecteur d’alimentation 6 broches est nécessaire.

Modèle TOP obligé, il est overclocké : 975 MHz pour le GPU contre 900 MHz pour les fréquences de référence, soit un gain de 8%. La mémoire n’est par contre pas overclockée. De notre côté nous avons pu atteindre une fréquence GPU maximale de 1050 MHz, voici le gain observé en pratique dans Crysis Warhead en 1920x1200 :

Asus GeForce GTX 550 Ti DirectCU TOP @ 900 MHz : 31.5 fps
Asus GeForce GTX 550 Ti DirectCU TOP @ 975 MHz : 33.6 fps
Asus GeForce GTX 550 Ti DirectCU TOP @ 1050 MHz : 35.6 fps

Le modèle TOP d’Asus apporte ainsi un gain de 7% sur la carte de référence alors qu’une fois overclocké nous gagnons encore 6% pour un gain total de 13%.


Bien qu’introduite à pas moins de 170€, Asus s’est contenté d’un packaging similaire à celui de ses produits d’entrée de gamme : un manuel d’installation, un CD contenant les pilotes et un câble convertisseur d’alimentation double molex vers PCIe 6 broches.


Page 4 - Consommation, bruit

Consommation
Nous avons mesuré la consommation de la carte graphique seule. Nous avons effectué ces mesures au repos, sous 3D Mark 06 et sous Furmark. Notez que nous utilisons une version de Furmark non-détectée par le mécanisme de limitation de la consommation dans les stress tests mis en place par Nvidia dans les pilotes pour les GeForce GTX 500.


Au repos, toutes les GeForce testées affichent une consommation similaire et très bien maîtrisée.

En charge, nous observons une consommation en nette hausse (de 24 à 29%) par rapport à celle de la GeForce GTS 450. Notez que si le modèle Asus est overclocké, il en va de même pour le modèle Calibre de Sparkle intégré à ce graphe. Du coup, la consommation de la GeForce GTX 550 Ti se rapproche de celle des GeForce GTX 460, laissant alors un gros avantage aux Radeon qui sont nettement moins énergivores.


Nuisances sonores
Nous plaçons les cartes dans un boîtier Antec Sonata 3 et mesurons le bruit d'une part au repos et d'autre part en charge. Le sonomètre est placé à 60cm du boîtier.


Asus a plutôt bien calibré son système de refroidissement DirectCU, ce qui permet de proposer une carte silencieuse au repos et très peu bruyante en charge.


Page 5 - Températures

Températures
Toujours placées dans le même boîtier, nous avons relevé la température du GPU rapportée par la sonde interne :


Le GF116 est ici bien refroidi avec des températures similaires à celles d’une GeForce GTX 460.

Voici ce que cela donne en image grâce à la thermographie infrarouge :


Asus GTX 550 Ti DirectCU TOP au repos


Asus GTX 550 Ti DirectCU TOP en charge

Au repos, nous pouvons remarquer un point chaud situé au niveau du contrôleur de l’étage d’alimentation alors qu’en charge c’est l’ensemble de l’étage d’alimentation qui monte en température. Rien de problématique cependant même si un petit radiateur dédié aurait probablement pu réduire ces températures.


Page 6 - Gains liés au bus 192 bits

Gains liés au bus 192 bits
Pour observer le gain apporté par l’architecture mémoire spéciale de cette GeForce GTX 550 Ti, pour laquelle Nvidia a placé 1 Go de mémoire sur un bus de 192 bits, nous avons cadencé la GeForce GTS 450 Calibre de Sparkle aux fréquences de la GeForce GTX 550 Ti. Nous obtenons donc deux solutions qui ne différent que par leur bus mémoire : 128 bits d’un côté et 192 bits de l’autre.

Cela nous permet de vérifier si la GeForce GTX 550 Ti est capable de profiter de la bande passante supplémentaire :


Les gains peuvent varier fortement d’un jeu à l’autre. Ainsi, il est complètement inexistant dans BattleForge alors qu’il dépasse les 20% dans Metro 2033. Nous observons également des gains en général plus importants avec antialiasing que sans, ce qui est logique puisque ce mode est plus gourmand en bande passante mémoire et souffre moins de la limitation du pixel fillrate lié à l’architecture Fermi.

Pour rappel, un goulet d’étranglement limite la quantité de données qui peuvent être transmises des unités de calcul vers les ROPs et les contrôleurs mémoire. Seuls 2 pixels simples peuvent être transmis par SM et par cycle, ce qui rend difficile d’exploiter pleinement la totalité de la bande passante mémoire offerte. Par contre l’utilisation de l’antialiasing ne limite pas ce débit puisque la charge supplémentaire prend place au niveau des ROPs. C’est la raison pour laquelle c’est avant tout avec antialiasing que la GeForce GTX 550 Ti profite de son bus mémoire de 192 bits.

Nous restons cependant encore loin du gain théorique de 50%, d’une part à cause de la limitation mentionnée ci-dessus et d’autre part parce que la puissance de calcul du GPU est un facteur limitant plus important dans de nombreuses situations. En d’autres termes, la bande passante mémoire de la GeForce GTX 550 Ti est quelque peu disproportionnée par rapport à la puissance du GPU.

Compte tenu des résolutions testées, nous estimons en revanche que l’organisation asymétrique de la mémoire n’est pas pénalisante par rapport à une utilisation classique d’un bus de 192 bits.


Page 7 - Starcraft II

Starcraft 2

Pour tester Starcraft 2, nous lançons un replay et mesurons les performances en suivant la vue d’un des joueurs.

Toutes les options graphiques sont poussées au maximum. Le jeu n’intègre pas de support de l’antialiasing qui est donc activé par les panneaux de contrôle des pilotes AMD et Nvidia. Le patch 1.0.3 est installé.


Les GeForce s’en tirent un petit peu mieux que les Radeon dans ce premier test. Avec MSAA 4x, la GeForce GTX 550 Ti affiche un gain de 38% sur la GeForce GTS 450, ce qui témoigne de l’utilité de la bande passante mémoire supplémentaire dans ces conditions.


Page 8 - Mafia II

Mafia II

Le moteur de Mafia II confie la gestion de la physique aux bibliothèques PhysX de Nvidia et en profite pour proposer un niveau de détails physiques élevé qui peut être partiellement accéléré par les GeForce.

Pour mesures les performances, nous utilisons les benchmark intégré et toutes les options graphiques sont poussées à leur maximum tout d’abord sans activer les effets PhysX accélérés par le GPU :


La GeForce GTX 550 Ti se place ici globalement au niveau de la Radeon HD 5770.

Ensuite, nous passons les détails PhysX à leur niveau élevé :


Avec les effets PhysX poussés au maximum, les performances plongent. Notez qu’elles sont en partie limitées par le CPU, tous les effets PhysX supplémentaires n’étant pas accélérés. Les Radeon restent bien entendu derrière.


Page 9 - Crysis Warhead

Crysis Warhead

Crysis Warhead a remplacé Crysis dont il reprend le moteur graphique très gourmand à tous les niveaux. Nous le testons dans sa version 1.1 hotfix et en mode 64 bits puisque c’est la principale nouveauté apportée. Crytek a renommé les différents modes de qualité graphique, probablement pour ne pas heurter les joueurs déçus de ne pas pouvoir activer le mode très haute qualité pour cause de gourmandise excessive. Le mode haute qualité est ainsi renommé « Gamer », et le mode très haute qualité « Enthousiast », c’est le premier que nous avons testé.



La GeForce GTX 550 Ti fait jeu égal avec la Radeon HD 5770 en dehors des résultats avec MSAA 8x qui donnent un avantage à la Radeon.


Page 10 - Far Cry 2

Far Cry 2

La suite de Far Cry n’en est pas réellement une puisque Crytek était à l’origine du premier épisode. La licence appartenant à Ubisoft c’est ce dernier qui s’est chargé de son développement, Crytek optant alors pour Crysis. Pas facile de reprendre l’héritage de révolution graphique qui accompagne Far Cry, mais les équipes d’Ubisoft s’en sont bien tirées même si l’aspect graphique n’est pas aussi abouti que celui de Crysis. Le jeu est aussi moins gourmand ce qui n’est pas plus mal. Il supporte DirectX 10.1 pour améliorer les performances des cartes compatibles. Nous avons installé le patch 1.02 et utilisé le mode de qualité graphique « ultra élevé ».



Les GeForce apprécient particulièrement Far Cry 2.


Page 11 - H.A.W.X.

H.A.W.X.

H.A.W.X. est un jeu d’action qui se passe dans les airs. Il utilise un moteur qui prend en charge DirectX 10.1 pour optimiser le rendu. Parmi les effets graphiques supportés, notons la présence de l’occlusion ambiante qui est poussée à son maximum tout comme les autres options. Nous utilisons le benchmark intégré et le patch 1.2 est installé.


La GeForce GTX 550 Ti, comme c’est souvent le cas avec les GeForce 400/500, apprécie plus l’activation de l’antialiasing 4x que la montée en résolution.


Page 12 - BattleForge

BattleForge

Premier jeu à supporter DirectX 11, ou plus précisément Direct3D 11, il nous était difficile de ne pas l’intégrer à ce test. Une mise à jour déployée en septembre 2009 a en effet ajouté le support de la nouvelle API de Microsoft à BattleForge.

Ce sont les Compute Shaders 5.0 qui sont ici exploités par les développeurs pour accélérer le traitement du SSAO, soit de l’occlusion ambiante. Par rapport à l’implémentation classique, via les Pixel Shaders, la technique permet d’exploiter plus efficacement la puissance de calcul disponible en saturant moins les unités de texturing. BattleForge propose deux niveaux de SSAO : High et Very High. Seul le second, appelé HDAO (High Definition AO), exploite les Compute Shader 5.0.

Nous avons utilisé le benchmark intégré au jeu et installé la dernière mise à jour disponible à ce jour (1.2 build 304941).


La Radeon HD 5770 devance ici la GeForce GTX 550 Ti qui ne revient qu’avec antialiasing 4x.


Page 13 - Civilization V

Civilization V

Plutôt réussi visuellement, Civilization V exploite DirectX 11 d’une part pour améliorer la qualité et optimiser les performances du rendu des terrains grâce à la tessellation et d’autre part implémente une compression spéciale des textures grâce aux compute shader, compression qui permet de garder en mémoire les scènes de tous les leaders. Cette seconde utilisation de DirectX 11 ne nous concerne cependant pas ici puisque nous utilisons le benchmark intégré sur une carte de jeu. Nous zoomons légèrement de manière à réduire la limitation CPU qui est très forte dans ce jeu.

Tous les détails sont poussés à leur maximum et nous mesurons les performances avec ombres et réflexions. Le patch 1.2 est installé.


Les GeForce s’en tirent ici très bien. Alors que la GTS 450 égale la Radeon HD 5770, la GeForce GTX 550 Ti prend de l’avance et se rapproche de la Radeon HD 6850.


Page 14 - S.T.A.L.K.E.R. Call of Pripyat

S.T.A.L.K.E.R. Call of Pripyat

Cette nouvelle suite de S.T.A.L.K.E.R. repose sur une évolution du moteur, en version 1.6.02, et supporte Direct3D 11 qui est exploité d’une part pour améliorer les performances et d’autres part la qualité avec en option des ombres et des éclairages plus détaillés ainsi qu’un support de la tessellation.

Le mode de qualité utilisé est élevé et nous avons activé la tessellation. Le jeu ne supporte pas l’antialiasing 8x. Notre scène de test représente 50% en extérieur et 50% en intérieur et dans ce dernier cas nous sommes face à plusieurs personnages.


Radeon HD 5770 et GeForce GTX 550 Ti font globalement jeu égal dans Call of Pripyat, la première ayant un petit avantage en 1920x1200, la seconde avec MSAA 4x.


Page 15 - F1 2010

F1 2010

Dernier né chez Codemaster, F1 2010 reprend le même moteur que DiRT 2 et supporte ainsi DirectX 11, via le patch 1.1 que nous avons bien entendu installé. Ce patch ayant été développé en collaboration avec AMD, Nvidia nous a indiqué ne l’avoir reçu que tardivement et ne pas encore avoir eu l’opportunité d’optimiser ses pilotes pour ce jeu en version DirectX 11.

Pour mesurer les performances, nous poussons toutes les options graphiques à leur maximum et utilisons l’outil de test intégré sur le circuit de Spa-Francorchamps avec une seule F1.


Dans F1 2010, les Radeon sont particulièrement à l’aise et la Radeon HD 5770 termine au niveau de la GeForce GTX 460 1 Go. La GeForce GTX 550 Ti se place alors légèrement derrière la Radeon HD 5750.


Page 16 - Metro 2033

Metro 2033

Probablement le jeu le plus lourd du moment, Metro 2033 met à genoux toutes les cartes graphiques récentes. Il supporte GPU PhysX, mais uniquement pour générer des particules lors des impacts, un effet plutôt discret que nous n’avons donc pas activé pour les tests. En mode DirectX 11, il affiche des performances identiques au mode DirectX 10 mais propose 2 options supplémentaires : la tessellation pour les personnages et un effet de champ (Depth of Field) très évolué et très gourmand.

Nous l’avons testé en mode DirectX 11, avec une qualité élevée et la tessellation activée avec et sans MSAA 4x.


La GeForce GTX 550 Ti se place ici au niveau de la Radeon HD 5770.


Page 17 - Récapitulatif des performances

Récapitulatif
Bien que les résultats de chaque jeu aient tous un intérêt, nous avons calculé un indice de performances en nous basant sur l'ensemble de résultats et en attachant une importance particulière à donner le même poids à chacun des jeux. Mafia II est ici intégré avec les scores obtenus sans les effets GPU PhysX.

Nous avons attribué un indice de 100 à la GeForce GTX 460 1 Go en 1680x1050 :


Maintenez la souris sur le graphe pour classer les cartes par performances en 1680x1050.

Il est intéressant de constater plusieurs matchs nuls entre solutions AMD et Nvidia : GeForce GTX 460 1 Go et Radeon HD 6850, GeForce GTS 450 et Radeon HD 5750… et GeForce GTX 550 Ti et Radeon HD 5770.

Ressort également de cette moyenne une tendance que nous avons remarqué avec les GeForce 400 et 500 : elles souffrent un petit peu moins lors de l’activation de l’antialiasing, mais un petit peu plus lors de la montée en résolution, ce qui s’explique par leur architecture interne qui induit un fillrate réduit.

Si la GeForce GTX 550 Ti affiche un gain sympathique par rapport à la GeForce GTS 450, de 19% sans MSAA et de 23% avec, ce n’est pas suffisant pour rattraper la GeForce GTX 460 dont la version 1 Go conserve un avantage de près de 30% ! La GeForce GTX 560 Ti affiche par ailleurs des performances en hausse de 70% par rapport à la nouvelle venue, ce qui crée un énorme gouffre dans la nouvelle gamme de Nvidia.

La petite GeForce GTX 460 SE est également plus performante que la GeForce GTX 550 Ti. Elle égale par ailleurs la GeForce GTX 460 768 Mo avec antialiasing qui est pénalisée par un manque de mémoire dans quelques cas.

Nous remarquerons enfin que la GeForce GTX 550 Ti DirectCU TOP d’Asus, avec une fréquence GPU en hausse de 8% par rapport au modèle de référence affiche un gain presque direct de 7% sans antialiasing. La fréquence mémoire n’augmentant pas, la carte doit se contenter d’un gain de 5% avec MSAA 4x.


Page 18 - Conclusion

Conclusion
Une fois de plus, Nvidia a beaucoup de mal à s’attaquer d’une manière compétitive aux Radeon HD 5770 et 5750, qui ne devraient d’ailleurs plus tarder à être renommées en Radeon HD 6770 et 6750. Avec une architecture plus lourde et aux avantages qui s’amenuisent dans les variantes de milieu et d’entrée de gamme, les derniers GPUs GeForce sont quelque peu désarmés face au rapport performances/prix de certaines Radeon. Limités en puissance, ils peuvent par ailleurs difficilement profiter du support de 3D Vision et de PhysX pour justifier des prix plus élevés.

Avec cette GeForce GTX 550 Ti, plutôt sympathique au premier abord, il est difficile de ne pas avoir l’impression que Nvidia a sacrifié la compétitivité sur l’hôtel de la rentabilité, en espérant profiter de l’aura orientée haut de gamme d’une dénomination de type « GTX Ti » pour faire passer la pilule. Même en laissant de côté la concurrence féroce d’AMD sur ce segment, la nouvelle GeForce affiche en conséquence un rapport performances/prix inférieur à celui des GeForce GTS 450 et GTX 460, sans apporter le moindre avantage.


Annoncée à 140€, avec quelques premiers prix qui pourraient être de 130€, la GeForce GTX 550 Ti est nettement plus chère que la Radeon HD 5770 qui affiche une prestation équivalente. Elle souffre également de la concurrence des GeForce GTX 460 premiers prix qui se placent un cran au-dessus en termes de performances. Si Nvidia veut rendre compétitive cette GeForce GTX 550 Ti, son prix devra être revu à la baisse de 10 à 20€.

Dans l’immédiat, nous ne pouvons que vous conseiller de vous tourner soit vers une GeForce GTX 460 1 Go ou une Radeon HD 6850 bon marché, des références pour les joueurs, soit vers une Radeon HD 5700 si votre budget est plus limité. Cette dernière vous permettra par ailleurs de profiter d’un rendement énergétique nettement supérieur en charge.

Quant aux cartes personnalisées et overclockées par les partenaires, telles que la GTX 550 Ti DirectCU TOP d’Asus annoncée à 170€, elles souffrent malheureusement encore plus de la comparaison avec la GeForce GTX 460 dont elles égalent le prix mais pas les performances…


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