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Intel Core i7-3770K et i5-3570K : Ivy Bridge 22nm en test
Processeurs
Publié le Lundi 23 Avril 2012 par Guillaume Louel et Marc Prieur

URL: /articles/863-1/intel-core-i7-3770k-i5-3570k-ivy-bridge-22nm-test.html


Page 1 - La tactique du Tick - Tock

Un peu plus de quinze mois après le lancement de l'architecture Sandy Bridge, Intel lance aujourd'hui, non sans retard, une nouvelle génération de processeurs de bureau destinés au même socket 1155, les Core Ivy Bridge. Ces processeurs ont la lourde tâche de faire oublier des Sandy Bridge dont le succès ne s'est pas démenti depuis leur lancement en janvier 2011, malgré un gros retard à l'allumage lié à un bug sur les ports SATA des chipsets Intel Serie 6 B2. Pari réussi ?

La tactique du Tick - Tock

Lancer une toute nouvelle architecture processeur sur un tout nouveau processus de fabrication est un acte complexe qui peut engendrer de copieux retards du à l'accumulation, de chaque côté, de problèmes à résoudre dont on peine parfois à trouver la cause. Afin de lever les incertitudes, Intel a décidé d'opter depuis quelques années pour une nouvelle stratégie de développement.


Ainsi, tous les deux ans, Intel lance une nouvelle architecture processeur, sur un procédé de fabrication qui a déjà fait ses preuves. C'était le cas début 2011 des Core Sandy Bridge, fabriqués en 32nm sur un process mature, en production depuis plus d'une année. On parle alors de "Tock". Et tous les deux ans également, les années alternantes, c'est un nouveau procédé de fabrication qui apparait, accompagné côté processeur d'une adaptation de la nouvelle architecture lancée l'année précédente. On parle de Tick, c'est le cas cette année des processeurs Core Ivy Bridge, fabriqués dans ce nouveau process 22 nm.

Il ne s'agit cependant pas d'un simple die shrink puisque l'on passe de 995 millions de transistors pour Sandy Bridge à 1.4 milliards. Intel a cependant changé sa manière de compter les transistors entre les deux chiffres. Sans préciser plus de détails, Intel indique qu'Ivy Bridge comporte en pratique 20% de transistors en plus que son prédécesseur. La superficie du die diminue de son côté de 216mm2 à 160mm2.


Comme on peut le voir sur cette illustration à l'échelle qui compare les dies Sandy Bridge (en haut), à Ivy Bridge (en bas), c'est surtout au niveau du GPU que ces transistors additionnels ont été utilisés. A défaut de Tick, Intel évoque pour marquer ce changement, un Tick+. La partie graphique intégrée étant en effet historiquement le point le plus en retrait des processeurs d'Intel, vouloir y consacrer plus de transistors semble, sur le papier, faire sens.

Ivy Bridge reprend donc les grandes lignes de son prédécesseur, à savoir :
  • Le Socket LGA 1155, avec rétro compatibilité (via mise à jour de BIOS) avec les cartes mères lancées en 2011 (P67/H67/Z68)
  • Un contrôleur DDR3 double canal intégré ainsi qu'un contrôleur PCI Express 16 lignes
  • Un contrôleur graphique intégré
  • Trois niveaux de caches, le dernier (LLC) étant partagé avec le cœur graphique


Plusieurs modifications ont également été effectuées :
  • Des changements architecturaux pour augmenter l'IPC
  • Le contrôleur mémoire supporte (officiellement) la DDR3-1600
  • Le contrôleur PCI Express est désormais de type Gen 3
  • L'IGP évolue en proposant un support de DirectX 11 et des performances accrues
  • La gestion (sous conditions) de trois écrans en simultanée


En parallèle au lancement de ces processeurs, Intel a également lancé de nouveaux chipsets début avril, les Séries 7 dont la particularité principale est de gérer nativement l'USB 3.0. Ces chipsets, associées à leurs cartes mères permettent également la prise en compte du PCI Express 3.0 même si certains constructeurs proposaient déjà des modèles de la génération précédente annoncés comme compatibles. Nous vous renvoyons pour plus d'informations à ce sujet à notre comparatif de cartes mères Z77.


Page 2 - 22 nm et Tri-gate

22 nm

L'arrivée de ce nouveau procédé est donc la première grande nouveauté de ces processeurs Ivy Bridge. Comme à son habitude, Intel est le premier à lancer commercialement des puces fabriquées dans cette nouvelle finesse de gravure. L'intérêt de réduire cette finesse étant d'améliorer ce que l'on appelle les "performances" des transistors.


Les transistors peuvent être assimilés pour rappel à des interrupteurs. L'équivalent du bouton est la porte (Gate) et à la place de notre doigt pour appuyer dessus, c'est une tension qui est appliquée sur la gate et qui va laisser passer, ou non, le courant à l'intérieur du transistor. Sur le schéma ci-dessus, on peut voir tracé la tension qui passe dans le canal (le courant que laisse passer le transistor, à l'image du courant qui ira allumer votre ampoule) en fonction de la tension appliquée à la porte. En bas à gauche, le transistor est éteint et en haut à droite allumé.


Quand l'on parle de performances d'un transistor, on parle en pratique de la quantité de tension nécessaire à appliquer pour le faire changer d'état (non actif/actif). Dans le cas du 22nm d'Intel, schématisé ici en bleu, cela se traduit sur la courbe par une pente plus raide. De là, plusieurs possibilités sont offertes aux ingénieurs. Sur la ligne de droite, on ne touche pas à la quantité de tension nécessaire au niveau de la gate pour activer le transistor. Dans ce cas, on réduit la tension résiduelle dans le channel, ce que l'on appelle les courants de fuite, quelque chose de particulièrement important à réduire quand l'on veut proposer des processeurs mobiles.

A l'inverse à gauche, on peut décider de conserver la même quantité de courant de fuite que précédemment. Résultat, c'est la tension nécessaire à l'activation dans la gate qui réduit. On réduit donc la tension nécessaire pour alimenter les transistors, et l'on diminue le temps d'activation (le transistor est plus rapide). A chaque nouveau procédé de fabrication, les ingénieurs doivent donc décider de balancer, en fonction de leurs besoins, la question de la performance des transistors avec celle des courants de fuite.

Tri-Gate

La nouveauté principale du 22nm d'Intel ne tient cependant pas uniquement à la finesse de gravure, mais également à la forme même des transistors. Intel innove assez radicalement en étant le premier à lancer des processeurs utilisant des transistors dont la porte n'est plus construite sur un plan, mais dans l'espace, entourant un canal surélevé.


On parle alors de technologie FinFET, ou dans la nomenclature Intel, de Tri-Gate. Notez que plusieurs ailettes (Fins) peuvent être cumulées pour améliorer les performances des transistors.


Intel évoque ici un exemple des gains qui peuvent être obtenus par le Tri-Gate et qui caractérise ce type de transistors. En effet dans ce graphique qui indique le temps d'activation en fonction de la tension appliquée à la porte (plus la valeur est basse et plus le transistor est rapide), on notera un gain massif à basse tension, ce qui sous entend la possibilité de créer des puces fonctionnant à des fréquences élevées tout en maintenant une tension faible. Dans un processeur de bureau, cela peut indiquer une bonne propension à l'undervolting.

Bien entendu, les caractéristiques d'un transistor seul ne sont qu'une petite partie de l'équation. La variabilité du process de fabrication joue pour beaucoup et nous vérifierons en pratique si les gains annoncés se traduisent sur l'undervolting, l'overclocking ou la consommation.


Page 3 - Les améliorations côté CPU

Tick oblige, dans les grades lignes, l'architecture d'Ivy Bridge reprend celle de son prédécesseur à savoir Sandy Bridge. Nous vous renvoyons donc à notre article précédent pour les détails. Nous allons nous concentrer aujourd'hui principalement sur les différences et les nouveautés apportés par Ivy Bridge par rapport à son prédécesseur.

De nombreux points communs

Vu de haut, les choix techniques effectués par Intel pour Sandy Bridge sont confirmés dans Ivy Bridge. La première était l'intégration de ce que l'on appelait historiquement northbridge dans les cartes mères, la partie du chipset qui contenait les contrôleurs mémoires, PCI Express et éventuellement IGP.


Intel implémente cela dans Ivy Bridge sous la forme d'un die unique intégrant tout d'abord deux ou quatre cœurs selon le modèle de die, un cache de niveau 3 baptisé LLC pouvant aller jusqu'à 8 Mo, un cœur graphique, et la partie uncore qui regroupe le contrôleur mémoire DDR3, la gestion des écrans, le lien vers le southbridge (via un bus DMI, qui est l'équivalent d'un bus PCIe x4), ainsi que le contrôleur PCI Express x16. Tous ces blocs fonctionnels sont reliés par un bus interne de type ring bus qui permet par exemple le partage du LLC entre les cores x86 et le cœur graphique.


Améliorations de l'ISA

A l'intérieur des cœurs, on notera assez peu de changements. Pas de nouveau jeu de fonctionnalité complet à l'image d'AVX dans Sandy Bridge (AVX2 arrivera avec Haswell l'an prochain) mais l'on retrouve tout de même quelques petits changements.

Intel ajoute quelques instructions d'abord pour convertir rapidement des données de type flottantes 32 bits simple précision vers un format Float16 compressé (1 bit de signe, 5 bits d'exposant, 10 bits significatifs). Ces instructions (VCVTPH2PS et VCVTPS2PH) sont disponibles dans des variantes vectorielles SSE/AVX 128 et 256 bits. On notera également de manière plus anecdotique de nouvelles instructions qui permettent de lire les segments FS/GS, ces derniers étant d'habitude plutôt réservés au système d'exploitation.

On trouvera par contre un générateur de nombres aléatoires numériques. On parle de générateur numérique car la puce intègre une source d'entropie (la partie purement aléatoire, que certains outils de cryptage simulent à la génération des clefs en vous demandant de bouger la souris dans tous les sens). Ici, Intel indique un débit de 2 à 3 Gb/s ce qui devrait offrir des performances intéressantes pour les applications qui le requiert. Le tout est englobé dans un bloc fonctionnel auquel on accède par une instruction (RDRAND) qui pourra ainsi fournir à la demande un nombre aléatoire (conforme ANSI X9.82, NIST SP800-90 et NIST FIPS 140-2/3 niveau 2) 16, 32 ou 64 bits.

On notera enfin comme dernier changement au niveau du jeu d'instruction une modification des opérations de déplacement/remplissage de blocs mémoires. Il ne s'agit pas ici de nouvelles instructions, mais de l'optimisation des instructions REP MOVSB et REP STOSB dont la rapidité a été optimisée pour des blocs de plus de 64 octets. Intel indique ainsi vouloir supprimer les algorithmes spécifiques à chaque processeur que l'on retrouve dans les bibliothèques utilisées par les compilateurs ou les runtime. Un pas en avant intéressant pour l'avenir (ces algorithmes optimisés par processeur le sont souvent de manière partielle, créant des écarts de performances qui pourraient être évités, nous vous renvoyons à notre dossier sur le sujet) s'il est suivi dans la durée, et si AMD embraye également sur cette voie. Les REP MOVSB/STOSB n'étant pas jusqu'ici la manière privilégiée pour ces opérations sur les processeurs K10 et suivants.

En sus de ces changements dans l'ISA proprement dite, Intel a également effectué quelques petites optimisations dans le pipeline pour améliorer l'IPC. Ainsi Intel a amélioré la performance de ses instructions de divisions et rajouté des améliorations pour détecter et supprimer des MOV inutiles. Certaines modifications qui jouent sur l'IPC ne sont cependant pas forcément incluses directement dans le pipeline mais directement dans l'uncore.

Améliorations de l'uncore

En ce qui concerne la latence, nous avons noté un progrès aussi bien au niveau du cache LLC que de la mémoire. Ainsi à 4.5 GHz nous avons noté 4.3ns pour Sandy Bridge contre 3.4 pour Ivy Bridge.

Côté mémoire, avec de la mémoire DDR3-1600 9-9-9 la latence mesurée via AIDA64 diminue de 45.1ns à 39.3ns.

Outre sa vitesse, le LLC évolue également dans son modèle de remplissage, retravaillé. Baptisé Adaptative Fill Policy, elle joue plus particulièrement sur la manière dont IGP et codes x86 se partagent cette ressource commune qu'est le LLC. Intel dit avoir travaillé sur la base d'heuristiques récupérées via Sandy Bridge pour optimiser le fonctionnement d'Ivy Bridge. Cela pourrait limiter les effets de collisions que nous avions pu noter au lancement de Sandy Bridge lorsque l'on utilise en simultanée une application qui stresse les cores x86 et l'IGP. Nous vérifierons cela en pratique.

L'algorithme LRU qui permet de dater l'ancienneté des données présentes dans le cache devient un peu plus flexible en passant sur deux bits pour améliorer la granularité. L'unité de prefetch mémoire dispose également désormais mécanisme de throttling qui permet de limiter son agressivité lorsque les accès mémoires sont déjà trop nombreux. Pour cela, ce mécanisme se base sur la bande passante mémoire en temps réel actuellement utilisée.

On notera enfin deux changements additionnels dans l'uncore. Le premier concerne la gestion d'un power gating au niveau du processeur pour la tension VccP utilisée pour les I/O DDR. Cette dernière est réduite dans les C-states les plus élevés (C3 package et supérieurs). Intel espère ainsi obtenir 100mW d'économie d'énergie lorsque la machine est au repos, ce qui peut être intéressant sur les plateformes portables. Au niveau du contrôleur mémoire Intel ajoute deux changements, le premier étant la gestion de la DDR3 basse tension sur les versions mobiles d'Ivy Bridge, la seconde étant un support "officiel" de la mémoire DDR3-1600 avec deux barrettes mémoires par canal. Pour rappel nous avons utilisé dans notre dernier comparatif de cartes mères quatre barrettes DDR3 2133 avec un processeur Sandy Bridge sans aucun problème.


En orange, les modifications effectuées au contrôleur original (vert). Les modifications en bleu indiquent les changement des buffers

La dernière modification concerne la gestion du PCI Express 3.0 qui a été ajoutée. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, elle ne reprend pas l'implémentation utilisée par Intel pour SNB-E (la plateforme X79), il s'agit d'une implémentation distincte qui se base sur celle originale de Sandy Bridge. Seuls les buffers développés pour SNB-E ont été repris dans la nouvelle implémentation qui, selon les ingénieurs d'Intel, doit améliorer significativement les performances par rapport à la plateforme SNB-E en PCI Express 3.0. Les performances brutes que nous avions relevées à l'époque n'étaient pour rappel pas exceptionnelles.

TDP Variable sur les versions mobiles

Au rang des changements originaux, on notera l'arrivée de TDP variables pour les machines mobiles. En plus d'une version nominale, deux modes de fonctionnements distincts, baptisés TDP down et TDP up ont été intégrés. Le premier pourra par exemple être activé uniquement lorsque la machine est branchée sur secteur tandis que le dernier représenterait un mode d'économie d'énergie maximale. L'implémentation n'est que très peu détaillée par Intel et semble avant tout là pour donner un peu plus de flexibilité derrière Speedstep qui était utilisé jusque là pour cela. L'implémentation des modes TDP up/down sera à la discrétion des intégrateurs, il faudra attendre l'arrivée des versions mobiles d'Ivy Bridge pour en savoir plus.


Page 4 - Les améliorations côté GPU

Un GPU DirectX 11

Si les améliorations côté CPU concernent principalement des détails d'implémentations, du côté du core graphique intégré à Ivy Bridge les changements sont beaucoup plus notables. Pour rappel, les processeurs de la famille Sandy Bridge utilisaient au choix deux modèles de cœurs graphiques, les HD 3000 et HD 2000 qui avaient la particularité d'être limités à DirectX 10.1. Pour 2012, Intel propose enfin un support officiel de DirectX 11 ce qui nous ravit.

Côté architecture le GPU d'Intel reprend globalement les grandes lignes de la version précédente avec quelques adaptations. Intel a joué avant tout la carte de la flexibilité sur l'architecture afin qu'elle s'adapte au mieux aux coupes effectuées sur le nombre de blocs d'unités de shaders (Execution Units). Ainsi si les HD 2000 et 3000 disposaient respectivement de 6 et 12 blocs, le HD 4000 dispose de 16 EU contre 6 pour le 2500.


DirectX 11 oblige, on retrouve une unité de tesselation ainsi que le support des compute shaders qui ont demandé plusieurs changements dans les blocs EU : l'ajout d'une mémoire locale et la prise en charge d'accès mémoires plus flexibles grâce aux opérations de scatter gather. Intel a par ailleurs optimisé les EU pour en augmenter le rendement en profitant mieux du parallélisme au niveau de leurs unités de calcul.

D'autres petits changements sont opérés. Les Geometry Shaders voient leurs performances de traitement accélérés tout comme le Stream-Out, tandis que la partie setup est capable d'éjecter plus rapidement les triangles qui sont en dehors du champ de vision de la caméra. Les unités de textures gagnent également en efficacité et Intel annonce un filtrage anisotrope de meilleure qualité. Dernier changement à noter au niveau de l'architecture, la présence d'un cache de niveau 3 à l'intérieur de l'IGP afin de limiter les recours au LLC. La taille de ce cache n'est pas précisée.

Décodage/Encodage vidéo

A l'image de SandyBridge, Ivy Bridge propose également dans son IGP un bloc dédié à la décompression et à la compression vidéo. Côté décodage vidéo, aucun changement n'est annoncé par Intel, on retrouvera toujours le décodage accéléré complet des formats MPEG2, VC1 et AVC.

Côté encodage, l'unité QuickSync est de retour avec un encodage matériel total du format AVC ainsi qu'un encodage partiel du MPEG 2 et du VC1. Si le MVC (version 3D du standard AVC) semble avoir été évoqué à l'IDF, nous n'en avons pas trouvé trace dans les documentations fournies par Intel. Soit la fonctionnalité n'est pas supportée, soit elle sera implémentée dans une prochaine version de MediaSDK. Car en effet pour pouvoir profiter de l'encodage vidéo accéléré par QuickSync, les développeurs d'applications doivent utiliser une bibliothèque d'Intel (MediaSDK) qui permet d'utiliser cette unité. L'unité est annoncée comme plus rapide, sans un mot sur un éventuel changement sur la qualité. Nous vérifierons ces points ultérieurement.


Trois écrans, ou presque

Notez enfin une autre modification au niveau de l'interface de gestion des écrans (FDI). Intel propose désormais deux liens indépendants basés sur DisplayPort directement intégrés dans le processeur qui peuvent être partitionnés en trois sorties indépendantes. En théorie, Ivy Bridge est donc capable de gérer trois écrans. Cependant pour être utilisée, cette possibilité requiert de casser la compatibilité avec les processeurs Sandy Bridge et comme nous l'avons vu dans notre comparatif de cartes mères Z77, aucun modèle sur le marché ne propose la possibilité d'utiliser trois sorties en simultanée. Cette possibilité devrait cependant être utilisée sur les plateformes mobiles pour gérer jusque trois écrans, seule condition, deux écrans doivent utiliser une connectique DP (ce qui peut être l'écran inclus dans la machine s'il est connecté via le standard eDP).


Page 5 - Gamme et plate-forme Ivy Bridge

Gamme et plate-forme Ivy Bridge

Le lancement du jour concerne uniquement les versions quatre cœurs d'Ivy Bridge, il faudra attendre cet été pour voir débarquer les déclinaisons deux cœurs. Pas moins de 6 processeurs pour portables sont lancés contre 9 modèles pour PC de bureau, et leur commercialisation réelle n'interviendra que le 29 avril prochain (un dimanche!). Voici leurs caractéristiques :


Le TDP maximal des processeurs passe de 95 sur Sandy Bridge à 77 watts sur Ivy Bridge, ce qui était attendu suite au passage en 22nm. Au passage, il faut préciser que les boites de ces processeurs indiqueront 95w, il ne s'agit pas du TDP du processeur mais de la plate-forme nécessaire pour supporter ce processeur, puisqu'il n'existe que des plates-formes 65w ou 95w.

Les versions basse consommation "S" restent par contre à 65 watts, et les T à 45 watts avec la présence inédite mais également exclusive d'un i7 dans cette gamme. Histoire de compliquer les choses, on notera que les Core i7-3770K et 3770 n'ont pas la même fréquence de base, ce qui n'était pas le cas entre 2600K et 2600.


En comparant les caractéristiques principales des Core i7 et i5 classiques Sandy Bridge et Ivy Bridge, on voit que l'i7-3770K est placé au niveau de prix d'un i7-2700K et que l'i5-3570K est au prix d'un i5-2550K. Les i5-2500K et i7-2600K, plus abordables, n'ont malheureusement pas d'équivalents dans la nouvelle gamme.

Au passage on notera que le Turbo diffère légèrement sur les Ivy Bridge puisqu'il offre une marge de 200 MHz sur 4 core, contre 100 MHz sur Sandy Bridge, de quoi leur donner un petit avantage de 2-3% supplémentaire à fréquence de base équivalente.


Bonne nouvelle côté plate-forme, les Core i5 et i7 Ivy Bridge fonctionneront sur n'importe quelle carte mère LGA 1155 à base de chipset Intel Serie 6 de type H61, H67, P67 et Z68 à condition que le constructeur de cartes mères fournisse un bios à jour. Seules les cartes mères à base de Q65, Q67 et B75 sont incompatibles. A ce jour ASUSTeK et Gigabyte proposent déjà des bios pour l'intégralité de leur gamme, alors que les mises à jours arrivent au fur à et mesure chez ASRock et MSI. Notez qu'il est impératif de mettre à jour le bios avec un processeur Sandy Bridge avant d'y installer un Ivy Bridge, une carte mère sans bios adéquat ne démarrera pas avec un Ivy Bridge !


Intel a lancé comme à son habitude une nouvelle ligne de chipset accompagnant les Ivy Bridge, les Z77 Express, Z75 Express et H77 Express sur les gammes grand public. Nous avons déjà publié un comparatif de cartes mères Z77 Express, le principal ajout par rapport à la Serie 6 étant le support natif de l'USB 3.0.


Segmentation oblige, le processeur ne pourra être overclocké que sur Z75 et Z77 alors que seul ce dernier permet d'utiliser la possibilité de gérer 3 ports PCI-Express 3.0. Seuls les H77 et Z77 supportent les technologies Smart Reponse (cache d'un HDD via SSD), Rapid Start (permet de placer le fichier d'hibernation sur le SSD de cache) et Smart Connect (sortie de veille régulière pour récupération des emails).

Bien entendu les cartes Z77, Z75 et H77 ont également l'avantage de disposer d'office d'un bios capable de fonctionner avec Ivy Bridge, de plus la compatibilité PCI Express 3.0 est systématique alors qu'elle est variable sur les cartes d'ancienne génération. En dehors de cela il n'y a pas d'avantage du côté des performances, un Ivy Bridge sera aussi rapide côté CPU ou GPU quel que soit le chipset !


Page 6 - HD Graphics 4000 et 2500 : consommation et 3D

HD Graphics 4000 et 2500
Avant de passer aux tests CPU a proprement parler nous commençons par l'évaluation des performances GPU. Afin de réaliser ce test, Intel nous a fourni deux processeurs relativement similaires, les Core i5 3570K et Core i5 3550, équipés respectivement des IGP HD 4000 et HD 2500. Leur fréquence de base diffère de 100 MHz, mais dans les tests GPU nous ne sommes pas limités par les CPU du fait des performances encore relativement faibles des IGP.

Consommation

Nous avons souhaité mesurer tout d'abord la consommation de l'IGP, rapportée par l'excellent logiciel hwinfo . Il s'agit ici de la mesure des compteurs internes des CPU ce qui peut expliquer des valeurs qui parraissent très optimistes particulièrement au repos ! Nous mesurons la consommation en charge sous Furmark.


Intel indique avoir beaucoup travaillé pour optimiser la consommation de son IGP et cela se ressent, malgré les unités supplémentaires la consommation n'augmente ici que de 3 watts en charge par rapport au HD 3000 du 2700K. La consommation du HD 2500 est très modeste.

Passons aux performances !

Performances 3D

Nous avons ensuite voulu mesurer les performances 3D. Pour cela, nous avons utilisé trois titres, F1 2011 (en mode DX9 et DX11), Battlefield 3 (Mode DX10) et Civilization V (Mode DX10). En plus de comparer à la génération précédente, nous avons également ajouté l'APU A8-3850 d'AMD. Ses performances côté processeurs sont moindres, mais les GPU intégrés à toutes ces solutions étant modestes, nous ne sommes pas limités par les performances processeur. Les pilotes Intel refusant de nous autoriser les modes 1280x720 et 1920x1080, nous avons utilisé à leur place les résolutions 1366x768 et 1920x1200.

Nous utilisons les plateformes suivantes :
  • Intel Core i7 2700K (HD 3000), Core i5 3550 (HD 2500), Core i5 3570K (HD 4000), Asus P8Z77-V Pro, 8 Go de DDR3 1600.
  • AMD A8-3850 (HD 6550D), Asrock A75 Pro4, 8 Go de DDR3 1600.

Nous avons également mesuré sur la première plateforme, à titre indicatif, les performances d'une Radeon HD 6570 (GDDR5). Les efforts consentis sur le HD 4000 lui permettront-ils de dépasser l'actuel Llano, à quelques encablures de Trinity ?

F1 2011

Les réglages graphiques sous ce jeu de Codemasters sont sur le preset Medium. Nous effectuons les mesures en mode DX9 et DX11. Pour rappel, le HD 3000 ne supporte pas DirectX 11 !



[ DirectX 9 ]  [ DirectX 11 ]

En basse résolution, on notera que le HD 4000 n'arrive pas à se démarquer du HD 3000. Une fois que l'on augmente la résolution cependant l'écart se creuse significativement avec 44% de gains. L'APU d'AMD reste malgré tout copieusement devant dans ce test.

Une fois DirectX 11 activé, on gagne quelques images par secondes, principalement en basse résolution sur les IGP DX11 d'Intel. Le 3570K se rapproche ainsi de l'APU d'AMD, qui reste devant. On est encore loin des résultats de la modeste HD 6570.

Civilization V

Nous utilisons le benchmark intégré au jeu qui fonctionne en mode DirectX 10/11. Tous les détails sont réglés au minimum.


Dans ce titre, le HD 4000 peine à se démarquer nettement du HD 3000 avec seulement 18% d'écarts en 1920 par 1200. Le problème vient surtout du niveau de performances bien trop modeste lorsque l'on compare à l'A8-3850 ! L'APU d'AMD corrige le HD 4000 en doublant ses scores… Le HD 2500, une fois de plus, ne brille pas.

Battlefield 3

Nous utilisons le profil "Faible" du jeu, en DirectX 10.


Première constatation, ici tous les IGP souffrent et aucun n'est réelement jouable. Le HD 4000 décroche cependant ici une petite victoire en faisant jeu égal avec l'APU A8-3850 d'AMD.

Globalement les augmentations de performances apportées par le HD 4000 sont bienvenues, mais ne suffisent pas à concurrencer l'architecture APU Llano d'AMD, ce qui reste une petite déception à quelques semaines de l'annonce de son successeur, Trinity. Les gains pourront cependant être appréciables sur les configurations mobiles.


Page 7 - HD Graphics : CPU vs IGP, QuickSync

CPU vs IGP

Nous avons tenté de mesurer l'impact du partage des ressources entre cœur graphique et cœurs x86 en mesurant les performances cumulées IGP et CPU.

Pour rappel nous mesurons le score obtenu sous Cinebench tout en mesurant le nombre d'images par secondes affichées sous Tom Clancy's H.A.W.X.

Nous mesurons les performances Cinebench en faisant varier le nombre de threads, allant de 1 à 4 pour les Core i5, nous mesurons également le mode 8 threads avec HyperThreading pour le Core i7 2700k :


Premier point à noter, Intel semble avoir corrigé une partie des problèmes… dans ses drivers ! Avec ce même scénario et le Core i7 Sandy Bridge, nous obtenions des baisses bien plus prononcées, proches du slideshow (voir notre test original). Aujourd'hui il n'y a qu'en mode 8 threads que les performances baissent, et ce dans des proportions encore respectables. Nous pensons donc qu'il s'agit d'une évolution dans les pilotes graphiques pour mitiger le problème.

Mais si le problème est mitigé, la limitation des performances continue cependant d'exister et on la retrouve également sur Ivy Bridge ou avec quatre threads nos performances baissent d'environ 24%. Cet écart est un peu plus marqué sur Sandy Bridge avec HyperThreading ou l'on perd 37% de performances environ. On notera qu'ici le Core i5 équipé du HD 2500 n'est que très peu affecté, ses performances moindres n'engendrant pas le même trafic auprès des ressources mémoires du processeur.

Globalement Intel a donc en partie corrigé le problème, même s'il reste présent dans une moindre mesure et ne disparait pas sur notre Core i5 de test équipé du HD 4000, bien au contraire.

QuickSync

Ivy Bridge incluant une nouvelle version de QuickSync annoncée comme plus rapide, nous avons mesuré les performances via le logiciel Media Espresso de Cyberlink dont une version optimisée pour les Ivy Bridge nous a été fournie par Intel. Le logiciel permet d'utiliser au choix un décodage hardware (de la vidéo source), un encodage hardware (de la vidéo destination) ou les deux en cumulé. Ce mode est bien entendu le plus intéressant.

Avant de présenter les résultats nous nous devons de rappeler que les rendus des trois modes évoqués précédemment ne sont pas identiques dans le logiciel. Un sujet que nous avions abordés précédemment dans ce test.


Ivy Bridge propose bel et bien un gain de performances significatif par rapport à Sandy Bridge puisque l'on diminue le temps d'encodage, déjà très rapide, de 27%. Si l'on regarde les performances de l'encodage seul, on notera des scores sensiblement identiques. En effet MediaSDK est ici tellement rapide que c'est le décodage côté CPU (il est non multithreadé) qui peut devenir un facteur limitant. Lorsque l'on active le décodage hardware cependant, c'est bizarrement le Core i7 2700k qui passe devant.

Bien entendu, le gain de vitesse massif vient de la conjonction des unités de décodage et d'encodage matériel et leur capacité à travailler la main dans la main. Reste une question, la qualité d'encodage est elle équivalente entre les trois IGP Intel ?

Les trois fichiers produits sont différents. Et les résultats ne sont pas identiques !

Nous avons comparé les encodages réalisés avec MediaEspresso sur nos trois plateformes, commençons par notre scène rapide tirée du film Inception. Un navigateur compatible HTML5 est requis pour utiliser notre comparateur d'images.


Cliquez ici pour afficher le comparateur dans un nouvel onglet

Quelques petites surprises à remarquer. Commençons d'abord par ce qui n'est pas évident. Visuellement les encodages 3550 et 3570 semblent proches. Cependant il y a de petites nuances, nottament au niveau des couleurs : l'encodage HD 3550 est légèrement plus clair que la version HD 3570K. Cela nous laisse penser qu'Intel applique via son MediaSDK des filtres différents sur l'image avant l'encodage. On ne peut cependant pas dire qu'une des deux colorimétries est ici plus fidèle à l'originale. Ensuite en ce qui concerne la comparaison face au 2700k, on retrouve globalement les mêmes types de problèmes, à savoir une quantité massive d'artefacts sous la forme de carrés de couleurs. L'algorithme d'encodage semble être le même mais il nous semble que c'est sur la phase de décodage qu'un changement s'opère. Cependant vu la qualité du résultat sur cette image on ne peut décemment déclarer aucun vainqueur.


Cliquez ici pour afficher le comparateur dans un nouvel onglet

Sur notre seconde image de test, tirée d'une scène avec très peu de mouvements, les choses sont un peu plus nettes. Visuellement on remarquera que dans les trois cas, l'image encodée n'a pas la même dynamique que la source, plus lumineuse. Ceci mis à part, dans ce cas on voit un avantage plus net pour la version Ivy Bridge qui préserve un peu plus de détails.

Globalement l'encodage vidéo proposé par MediaSDK pour Ivy Bridge semble, aumoins sur ces scènes, être équivalent ou un peu meilleur que celui de Sandy Bridge. Cependant la qualité reste au global très passable et cela ne gomme pas réellement les défauts que nous avions notés précédemment dans notre dossier sur le sujet de la compression vidéo.


Page 8 - Core i5-3570K et 3770K, DZ77GA-70K et protocole

Les Core i5-3570K et 3770K
Pour les tests dédiés au processeur à proprement parler nous avons utilisés un Core i5-3570K et un Core i7-3770K.


A gauche un Ivy Bridge, à droite un Sandy Bridge

Ces processeurs LGA 1155 sont assez proches à l'œil de leurs homologues Sandy Bridge en dehors des résistances à l'arrière qui diffèrent. Le VID en charge de notre i5-3570K est de 1.16v, contre 1.19v pour l'i7-3770K. La tension réelle reportée sur le screenshot CPU-Z est moindre du fait du phénomène classique de Vdrop.


[ Core i5-3570K ]  [ Core i7-3770K ]
La DZ77GA-70K
Côté carte mère nous avons utilisé un modèle Z77 Intel, la DZ77GA-70K. Nous utilisons généralement les cartes mères Intel lors des lancements ces dernières étant souvent plus matures en termes de bios et étant exemptes de fonctionnalités destinées à "tricher" sur les performances comme c'est parfois le cas sur les cartes tierces.


Pour la maturité nous n'avons cette fois pas été gâtés puisque si le bios propose une nouvelle interface UEFI utilisable à la souris très agréable, il reste assez problématique pour un usage pointu et ne reconnait pas par exemple correctement d'autres processeurs que les 3570K ou 3770K au niveau du Turbo (il faut le régler manuellement) alors que les ratios mémoire élevés tels que DDR3-2133 ne sont pas fonctionnels sur Sandy Bridge et que l'enveloppe thermique du Turbo n'est pas modifiable dans le bios (il faut passer par le logiciel Intel XTU).

En dehors de ces petits inconvénients logiciels qui seront on l'espère rapidement résolus la carte mère c'est plutôt bien comportée si on omet son temps de boot assez long. C'est dommage car du point de vue hardware la carte mère est très bien équipée avec notamment :

- Un port Gigabit (Z77 + PHY Intel WG82576V)
- Un port Gigabit (Intel WG82574L)
- 8 port USB 3 (4 internes et 4 à l'arrière via Z77 + 2 hub Genesys Logic GL3520)
- 4 SATA 6G (Intel Z77 + Marvell 88SE9172)
- 1 eSATA 6G (Marvell 88SE9172)
- FireWire (TI TSB43AB22A)
- Codec HD Audio (Realtek ALC898)
- Module WiFi 802.11n / Bluetooth 2.1 USB
- Boutons pour l'allumage / le redémarrage
- Un afficheur LED de codes pour la phase de boot

Son étage d'alimentation est notamment constitué de 8 phases pour les cœurs CPU (VCC) et des LEDs sont présentes sur le PCB afin de voir le nombre de phases actives. En termes de slots d'extensions on retrouve bien entendu 4 DIMM DDR3 capables de supporter 32 Go de DDR3, 2 ports PCI-Express x16 reliés au CPU (en Gen2 sur Sandy Bridge et Gen3 sur Ivy Bridge) et fonctionnant en x16/x0 ou x8/x8, 2 ports PCI-E x1 Gen2, 2 ports PCI et 1 port PCI-E x4 Gen2. Afin de ne pouvoir utiliser tous les ports Gen2 et les puces additionnelles avec les 8 lignes du Z77 Express Intel fait appel à un switch PLX PEX8606.
Protocole de test

Pour le protocole de test nous reprenons celui mis en place pour le test des AMD FX dont nous avions détaillé les évolutions sur cette page. Sauf mention contraire les tests sont effectués sur les plates-formes suivantes.

- ASUSTeK P5QC (LGA775)
- Intel DP55KG (LGA1156)
- Intel DP67BG (LGA1155 Sandy Bridge)
- Intel DZ77GA-70K (LGA1155 Ivy Bridge)
- ASUS M5A99X EVO (AM3+)
- 2x4 Go DDR3-1066 7-7-7 (Q6600)
- 2x4 Go DDR3-1333 7-7-7 (Q9650)
- 2x4 Go DDR3-1600 9-9-9
- GeForce GTX 580 + GeForce 280.26
- SSD Intel X25-M 160 Go + SSD Intel 320 120 Go
- Alimentation Corsair AX650 Gold


Par principe nous avons bien entendu vérifié si avec un même processeur et les mêmes réglages mémoire les performances étaient identiques sur les cartes mères DP67BG et DZ77GA-70K, ce qui est le cas.


Page 9 - Consommation, efficacité énergétique

Consommation, efficacité énergétique
Pour le test de consommation nous essayons d'utiliser un test qui est pour toutes les architectures assez représentatif de ce que nous obtenons dans les applications en termes de performances et de consommation. Notre choix se porte actuellement sur Fritz Chess Benchmark, qui a de plus l'avantage de pouvoir facilement fixer le nombre de threads à utiliser.

Les mesures de consommation ne sont donc pas à prendre comme des valeurs maximales absolues mais plutôt typiques d'une charge lourde, puisque des logiciels spécialisés dans le stress processeur tels que Prime95 peuvent consommer environ 20% de plus. Toutes les fonctionnalités d'économie d'énergie, y compris celles des cartes mères comme l'EPU d'ASUS, sont activées pour ce test du moment qu'elles n'impactent pas négativement les performances.

Nous donnons pour rappel deux types de relevés, la première à la prise 220V via un wattmètre pour la configuration de test dans son intégralité, et la seconde sur l'ATX12V via une pince ampèremétrique. Cette mesure permet d'isoler le gros de la consommation du processeur, mais elle n'est malheureusement pas exactement comparable d'une plate-forme à une autre puisque dans certains cas une petite partie de la consommation du CPU est issue de la prise ATX 24 pins standard.

Il faut noter que par rapport à la carte mère Intel DP67BG précédemment utilisée pour le LGA 1155 l'Intel DZ77GA-70K est en l'état actuel très peu économe, au repos tout d'abord avec un surplus de consommation de 15 watts à la prise mais aussi 4.8 watts sur l'ATX12V, ce qui semble être lié à ces nombreuses puces additionnelles et une faible efficacité de son étage d'alimentation à bas régime. Il faut dire qu'au repos une phase est active d'après les LEDs présente sur la carte mère mais les autres ne sont pas non plus complètement éteintes puisque leurs LEDs scintillent ce qui laisse penser qu'elles ne sont pas complètement au repos. Pourtant au repos le rendement optimal serait obtenu avec une seule phase active.

En charge également l'écart est notable, notamment du fait d'un vDrop moins important, avec sur le Core i7-2600K 17 watts de plus à la prise et 9.6w sur l'ATX12V contre 16 et 7.2 watts sur l'i5-2500K. Du coup pour ces deux processeurs nous donnons les valeurs obtenus sur chacune des plates-formes, les autre Sandy Bridge n'étant mesurés que sur P67 et les Ivy Bridge que sur Z77, ce qui permet d'avoir une base comparable pour les Ivy Bridge.


[ Prise 220V ]  [ ATX12V ]

La consommation relevée au repos est similaire entre les Core i5-2500K / i7-2600K et les i5-3570K / i7-3770K, avec un comportement toutefois assez étrange lié à la carte mère DZ77GA-70K. Si on s'en tient du coup à comparer les données obtenue sur cette carte, on peut voir qu'avec 1 seul thread le gain est réduit puisqu'on passe sur l'ATX12V de 25.2 à 24w sur les i5 et de 28.8 à 25.2w sur les i7.

Lorsqu'on utilise le processeur à 100% l'écart se creuse puisqu'on passe de 60 à 51.6 watts sur i5 entre Sandy Bridge et Ivy Bridge et de 73.2 à 64.8w sur i7. Des baisses de consommations respectives de 14% et 11,5%.

Nous avons donc fait le choix d'utiliser deux méthodes de calcul pour isoler la consommation de processeur :

- Consommation sur l'ATX12V
- 90% du delta de consommation à la prise entre charge et repos

Nous utilisons les 90% afin d'exclure le rendement de l'alimentation à proprement parler. Il faut noter que si la première mesure favorise les processeurs tirant une petite partie de leur énergie via la prise ATX classique, la seconde favorise ceux qui ont une consommation élevée au repos. Malheureusement aucune méthode n'est parfaite.


[ Prise 220V ]  [ ATX12V ]

Sur la DZ77GA-70K l'efficacité énergétique sur l'ATX12V des processeurs est logiquement en régression notable étant donné le surplus de consommation face à la DP67BG. A charge maximale et carte mère identique Ivy Bridge apporte un gain de 20% environ (20.8% et 19.2% sur i5 et i7 en 90% du delta à la prise, 23.7% et 19.9% sur l'ATX12V), mais il faut noter que Fritz ne profite pas vraiment des améliorations d'IPC d'Ivy Bridge comme nous le verrons dans les tests à fréquence égale.


Page 10 - Température

Température
Avant de passer à l'overclocking nous tenons à aborder les températures des Ivy Bridge. En effet, si leur consommation est en baisse, la température reportée pour les cores par les différents outils de monitoring est en nette hausse. Pour rappel les processeurs Intel sont dotés d'un Digital Thermal Sensor (DTS) pour chaque cœur qui reporte dans un registre l'écart de température avec la température maximale supportée (TJmax). La fiabilité de ces sondes est sujette à caution lorsqu'on s'écarte du TJmax et même si elle a été améliorée au fil des générations on reste encore à une marge maximale de +/- 5°C avec un objectif de +/- 2°C ce qui explique une partie des écarts parfois importants mesurés entre plusieurs cœurs. Nous tenons au passage à remercier Martin de HWiNFO  pour son aide dans ce domaine.

Sur Ivy Bridge Desktop la température maximale (Tjmax) a été relevée par Intel puisqu'elle passe à 105 °C, contre 98°C sur Sandy Bridge Desktop. Jusqu'à présent de telles températures maximales se retrouvaient surtout sur des puces mobiles ou serveur. Une fois cette température atteinte, des mécanismes d'abaissement de la fréquence interviennent, c'est ce qu'on appelle le Throttling, afin de ne pas endommager le processeur. En pratique c'est aux environs de 95°C sur Sandy Bridge et 102°C sur Ivy Bridge que nous avons vu ces mécanismes se mettre en route après avoir coupé les ventilateurs sur processeurs overclockés. Ces valeurs sont bien supérieures à ce que beaucoup s'autorisent par peur d'abimer leur CPU malgré les spécifications officielles d'Intel. Sachez que ce n'est que vers 120-130°C que le processeur se coupera complètement afin d'éviter d'être endommagé définitivement.


[ Avant Throttling ]  [ Après Throttling ]

Voici les valeurs relevées sur différents processeurs en charge sous Prime95 avec une température ambiante de 25°C en charge sous Prime95 avec un Noctua NH-U12P SE2 (tests hors boîtier). Nous effectuons la moyenne des 4 sondes ce qui permet de réduire l'influence de la marge d'erreur par sonde :

- Core i5-2500K : 48°C (23°C de delta T, 50°C de marge vs Tjmax)
- Core i7-2600K : 51°C (26°C de delta T, 47°C de marge vs Tjmax)
- Core i7-2700K : 53°C (28°C de delta T, 45°C de marge vs Tjmax)
- Core i5-3570K : 56°C (31°C de delta T, 49°C de marge vs Tjmax)
- Core i7-3770K : 59°C (34°C de delta T, 46°C de marge vs Tjmax)

Malgré la baisse de la consommation, les températures sont donc en hausse notable, avec 8°C de plus sur l'i5 et 6 à 8° de plus sur l'i7. Le premier coupable semble évident, c'est l'augmentation du nombre de watts à dissiper par mm².

En effet en charge sous Fritz, nous avons ainsi relevé pour les core seuls sous HW Monitor 61,2 watts sur l'i7-2600K contre 49,8 watts sur l'i7-3770K. Seulement du fait de la nouvelle finesse de gravure ces derniers n'occupent plus que 45mm² environ sur Ivy Bridge, contre 70mm² environ sur Sandy Bridge, soit environ 36% de moins. Un écart plus grand que celui de die à die, qui est de 26% (160mm² vs 216mm²) du fait l'augmentation de taille de l'IGP. On arrive donc aux résultats suivants :

- Sandy Bridge : 0.87 watts par mm²
- Ivy Bridge : 1.11 watts par mm²

Bien entendu le refroidissement se fait sur des surfaces plus importantes : le die est plus grand que les coeurs seuls et il est en contact avec l'IHS du CPU (la coque métallique), lui-même étant en contact avec le radiateur processeur, mais avec chaque fois des pertes en termes de conductivité thermique. Mais de ce côté il semble également y avoir un recul puisque Pt1t , qui a décapsulé un Ivy Bridge, a noté que le contact entre die et IHS était fait avec de la simple pâte thermique au lieu d'un joint métallique en indium qui offrait une meilleure conductivité thermique.

Reste qu'en portant la température maximale supportée des Ivy Bridge desktop à 105°C, Intel compense cette hausse de température et on dispose au final d'une marge quasi identique entre Sandy Bridge et Ivy Bridge avec un même ventirad, ce qui permet de ne pas augmenter les besoins en refroidissement d'Ivy Bridge. Mais ceux qui aiment avoir une température plancher pour leur CPU en seront pour leurs frais.


Page 11 - Overclocking et undervolting

Overclocking et undervolting
Ivy Bridge conserve le même mode de fonctionnement que Sandy Bridge pour ce qui est de l'overclocking. L'overclocking par le bus est très limité (5 à 7% environ), et seuls les processeurs « K » disposent d'un coefficient multiplicateur libre nécessaire à une bonne montée en fréquence.

Sur Ivy Bridge le coefficient maximal passe à x63, contre x59 sur Sandy Bridge, soit une fréquence maximale de 6.3 GHz sans overclocker le bus qui n'intéressera que les adeptes d'overclocking via LN2. L'IGP aussi gagne un peu de marge et peut désormais être passé en x60 au lieu de x57, soit 3 GHz dans le meilleur des cas (cran de 50 MHz).

Comme sur Sandy Bridge ce sont les coefficients en Turbo que l'on modifie pour l'overclocking et il faudra donc veiller à augmenter l'enveloppe thermique du Turbo en parallèle afin de ne pas voir les fréquences redescendre en charge à celle de base. Ces coefficients sont désormais modifiables en temps réels sous Windows.

Le côté mémoire reçoit également son lot de nouveautés puisqu'en sus d'un support officiel de la DDR3-1600 Ivy Bridge permet désormais d'aller en overclocking jusqu'en DDR3-2667, contre DDR3-2133 sur Sandy Bridge. En pratique ASUS par exemple va plus loin et propose jusqu'à un ratio DDR3-3200.


La granularité se fait désormais par pas de 200 ou 267 MHz, mais bizarrement sur sa propre carte mère DZ77GA-70K seuls les ratios réglages suivants étaient accessibles : DDR3-1067, 1333, 1600, 1867, 2133, 2400, 2667. Chez ASUS par contre les pas de 200 MHz sont bien disponibles.

Nous avons overclocké sur la carte mère Intel 4 processeurs refroidis par un Noctua NH-U12P SE2 avec une température ambiante de 25°C (tests hors boîtier) :

- Core i7-2600K (ancien, janvier 2011)
- Core i7-2700K (récent)
- Core i5-3570K
- Core i7-3770K

On commence donc par nos Sandy Bridge, pour lesquels nous avons réglé le V-Drop sur Low au lieu de High par défaut lors des réglages manuels (sauf pour le réglage permettant d'obtenir 0.96v). Nous nous sommes limités à 1.42v à la sonde par pas de 0.05v, Intel ne communiquant plus vraiment depuis quelques temps sur la tension maximale supportée sur ses processeurs. En 32nm, il est conseillé de ne pas dépasser les 1.4v, et logiquement cette valeur devrait être encore inférieure en 22nm (1.3v ?).


Le Core i7-2600K est logiquement assez réticent à une forte montée en fréquence. Pour 3.5 GHz nous avons utilisé une tension de 1.06v, puis 1.21v à 4 GHz et 1.35v à 4.5 et 4.6 GHz. Malgré une tension de 1.42v les 4.7 GHz n'ont pu être stabilisés. A 4.5 GHz la température des core est de 67°C, contre 51°C par défaut soit +16°C.


Le Core i7-2700K était plus souple malgré un undervolting similaire avec 1.06v à 3.5 GHz. A 4 GHz seulement 1.16v étaient nécessaires, pour 1.31v à 4.5 / 4.6 GHz, 1.36v à 4.7 / 4.8 GHz et 1.42v à 4.9 GHz. A 4.5 GHz la température était de 66°C contre 51°C par défaut soit +15°C.


Premier Ivy Bridge testé, l'i5-3570K supporte l'undervolting avec 0.96v à 3.5 GHz. Nous n'avons pas pu descendre en dessous sur la carte mère DZ77GA-70K. Les 4 GHz ont été atteints avec seulement 1.01v, par contre 1.26v étaient nécessaires pour 4.5 GHz et 1.36v pour 4.6 GHz. A cette fréquence la température est de 72°C au lieu de 56°C par défaut soit +16°C.


L'i7-3770K fonctionne comme l'i5 à 0.96v pour 3.5 GHz. Il a par contre fallu passer à 1.06v pour 4 GHz alors que les 4.5 GHz passaient comme l'i5 à 1.26v. Pour gagner 100 MHz de plus nous avons dû augmenter de 0.05v puis encore de 0.05v pour passer à 4.7 GHz. A 4.5 GHz la température des core est de 76°C, contre 59°C par défaut soit +17°C.

En terme de fréquence ces premiers Ivy Bridge ne semblent pas des foudres de guerres. Certes, l'overclocking n'est pas une science exacte et il est difficile de généraliser sur un si petit échantillon, néanmoins ils sont concordants avec les premiers retours d'autres personnes en possession d'Ivy Bridge : alors qu'on pouvait s'approcher voir atteindre les 5 GHz avec un Sandy Bridge récent, il faut plutôt viser un peu plus de 4.5 GHz avec un Ivy Bridge.

Par rapport à la consommation ATX12V de base les fréquences de 3.5 GHz, 4.0 et 4.5 GHz ont pu être stabilisées avec la baisse ou la hausse de consommation suivante :

- i7-2600K : -26% / +9% / +64%
- i7-2700K : -26% / +0% / +50%
- i5-3570K : -29% / -14% / +61%
- i7-3770K : -30% / -9% / +61%

Les Ivy Bridge actuels semblent à l'aise avec une fréquence de l'ordre de 4 GHz puisqu'on peut malgré cet overclocking avoir une consommation plus basse que celle initiale. A 4.5 GHz on est par contre trop près de leur maximum et la hausse de tension entraine une hausse de consommation importante.


Page 12 - Performances à fréquence égale, DDR3-2133, PCI-Express 3.0

Performances à fréquence égale
Avant de passer aux tests des modèles commerciaux nous avons bien entendu voulu vérifier les performances à fréquence égale afin de mesurer en pratique les gains d'IPC annoncés. Pour se faire, nous overclockons à 4.5 GHz un Core i7-2600K et un Core i7-3770K sur une carte mère DZ77GA-70K. Ils sont accompagnés de 2x4 Go de DDR3-1600 9-9-9.


Le gain applicatif moyen est de 3.7% à fréquence égale. Certaines applications gagnent beaucoup avec par exemple 7.7% de mieux sous Adobe Lightroom, 6.8% de mieux sous x264 et 6.1% sous Bibble. A contrario Fritz Chess ne gagne que 0.6%, contre 1.3% pour Visual Studio 2010 et 1.7% pour WinRAR.

Dans les jeux le gain moyen est de 2.8% mais Crysis 2 est a priori GPU limited dans ce cas. Sans lui on passe à 3.2%, avec seulement 1.2% de mieux sous F1 2011 mais 5.9% sous Starcraft II. Vous l'aurez compris à fréquence égale Ivy Bridge en tant que "Tick" ne fait pas de miracles en matière d'IPC… il faut dire que Sandy Bridge est déjà très bon en termes d'efficacité !
Intérêt de la DDR3-2133
Pour ce test G.Skill nous a fournit un kit de 16 Go de DDR3-2400 RipjawZ certifiées en 11-11-11 à 1.65v.


Malheureusement ce mode n'a pas pu fonctionner sur la carte mère DZ77GA-70K, néanmoins nous avons effectué sur Ivy Bridge notre suite de test, toujours à 4.5 GHz, en DDR3-2133 10-10-10 afin de vous montrer les gains contre de la DDR3-1600 9-9-9 classique.

On commence par la mesure de la latence mémoire sous AIDA64 et la bande passante mutlithread sous RightMark Multi-Threaded Memory Test :

- Latence : 33.7ns au lieu de 39.3ns
- Lecture : 30.67 Go /s au lieu de 23.52 Go /s
- Ecriture : 29.14 Go /s au lieu de 22.37 Go /s

Comment cela se traduit-il en pratique ?


En applicatif le gain moyen est de 3,7% … le même que celui offert par Ivy Bridge sur Sandy Bridge ! Trois applications tirent en fait fortement ce chiffre vers le haut : 7-zip avec +13.8%, Lightroom à +11.4% et WinRAR qui affiche un gain de 7.1%. Dans 8 autres cas on gagne moins de 2%.

Dans les jeux le gain moyen est de 5.7% et même Crysis 2 en profite ce qui est assez étonnant puisqu'on pensait qu'il était complètement GPU limited. Starcraft 2 est le plus sensible à la mémoire avec 7.7% de mieux.

En ces temps de mémoire vive très abordable, l'acquisition d'un kit plus véloce n'est donc pas à exclure complètement. Certes, un kit DDR3-2133 est environ 50% plus onéreux qu'un DDR3-1600, mais sur 8 Go cela n'alourdit la note d'une machine que de 25 € environ !
PCI Express 3.0

Nous terminons cette page par les performances du PCI Express 3.0. Nous avons comparé les performances obtenues en mode PCI Express 3.0 x16 et PCI Express 2.0 x16 avec une Radeon HD 7950 pour effectuer les mesures, en mode non paginable pour stresser au maximum l'interface et le contrôleur.


C'est une bonne surprise puisque nous mesurons ici des performances théoriques doublées en passant du mode 2.0 au 3.0. Le gain est particulièrement net dans le sens CPU vers GPU ou nous étions à 9.2 Go /s sur SandyBridge-E (voir notre test ici). Les performances 2.0 x16 entre Sandy Bridge et Ivy Bridge sont identiques, ce qui était attendu. Il faut toutefois noter qu'à ce jour une telle bande passante n'est pas vraiment utile comme nous l'avions vu dans cet article.


Page 13 - Rendu 3D : Mental Ray et V-Ray

3d Studio Max 2011 - Mental Ray

Nous passons aux tests pratiques avec pour commencer un rendu 3d sous 3d Studio Max 2011 en utilisant le moteur de rendu Mental Ray sur une scène d'Evermotion . Le rendu est effectué en 600*375 afin de garder un temps de test raisonnable.


Dans ce premier test le gain entre i5-2500K et i5-2570K est de 7,9%, contre 7,7% entre i7-2600K et i7-3770K. Cet avantage provient majoritairement de l'écart de fréquence qui est de 5,9 et 5,7% avec le Turbo. Logiquement les processeurs Intel à six cœurs LGA 1366 et surtout LGA 2011 dominent largement sur ce test, alors que l'AMD FX-8150 est derrière les quatre cœurs avec hyperthreading.
3d Studio Max 2011 - V-Ray 2.0

Toujours sous 3d Studio Max 2011, on change de moteur pour le moteur tiers le plus populaire, V-Ray 2. On utilise une autre version de la même scène préparée par Evermotion pour ce moteur, le rendu étant toujours effectué en 600*375. Les temps de rendu sont nettement plus rapides, toutefois il ne s'agit pas de comparer les moteurs entre eux puisqu'il faudrait également observer de manière très attentive la qualité des fichiers finaux.


Le passage au moteur de rendu V-Ray donne des résultats similaires avec 7,7% de gain sur i7 et 7,6% sur i5. Les Core i7 à six cœurs restent largement en tête dans cet exercice largement multithread alors que le FX-8150 s'intercale entre les nouveaux i5 et i7 LGA 1155.


Page 14 - Compilation : Visual Studio et MinGW/GCC

Visual Studio 2010 SP1

Nous compilons sous Visual Studio 2010 SP1 le code source du moteur 3D Ogre.


Nous notons cette fois un gain plus important sur i5 puisqu'il atteint 7.2% avec le passage à Ivy Bridge contre 6% sur i7. Là encore les six cœurs Intel dominent alors que le FX-8150 vient se placer à mi-chemin entre les nouveaux Ivy Bridge.
MinGW / GCC 4.5.2

Le même code source est cette fois compilé sous MinGW / GCC 4.5.2.


La compilation sous MinGW profite assez bien des améliorations introduites sur Ivy Bridge, nous l'avions noté dans le test à fréquence égale avec 4.5% de mieux. Du coup le gain passe la part des 10 points entre les Sandy Bridge et les Ivy Bridge avec 10% de mieux sur i5 et 11.2% sur i7. L'avantage des six cœurs LGA 2011 est du coup plus réduit alors que l'i5-3570K se rapproche dangereusement du FX-8150 d'AMD.


Page 15 - Compression : 7-zip et WinRAR

7-zip 9.2

7-zip rejoint notre protocole de test. Contrairement à WinRAR ce logiciel est fortement multithreadé si on utilise son algorithme le plus performant, LZMA2. Nous mesurons le temps nécessaire pour compresser un volume important de fichiers.


Sous 7-zip le gain lié au passage à Ivy Bridge est plus réduit avec 6,5% de gain sur i5 et 5,8% sur i7. Fortement multithreadé il continue donc à mettre en avant les Core i7 à six cœurs alors que l'AMD FX-8150 perd du terrain face à la nouvelle gamme i7 LGA 1155.
WinRAR 4.01


Les mêmes fichiers sont compressés sous WinRAR en utilisant l'algorithme RAR le plus poussé ("Best").


WinRAR ne tire pas vraiment parti de plus de 2 cœurs pour la compression et les gains sont assez réduits avec 6,1% de mieux sur i5 et 5,3% de mieux sur i7. Si le LGA 2011 tire encore ici son épingle du jeu c'est dans une très faible mesure et uniquement sur le processeur proposant 15 Mo de cache L3. Si l'AMD FX-8150 peut encore faire bonne figure en cas de multithread intensif il est ici nettement en retrait.


Page 16 - Encodage : x264 et MainConcept H.264

StaxRip - x264 build 2085

Pour l'encodage vidéo nous avons conservé le célèbre x264, ici dans sa build 2085. Nous utilisons l'interface StaxRip pour transcoder un extrait 1080p tiré du Blu-ray du film Avatar en utilisant 2 passes en mode fast avec un bitrate de 10 Mbits /s. Les temps des deux passes sont reportés, la 1ère étant moins multithreadée que la seconde et ne profitant pas de vraiment de plus de 3 à 4 cœurs.


[ Total ]  [ 1ère passe ]  [ 2nde passe ]

x264 adore Ivy Bridge, à moins que ce ne soit l'inverse, comme nous l'avions vu dans les tests à fréquence égale avec un gain de 6,8%. Du coup on observe ici une hausse des performances de 13,7% sur i5 et 12% sur i7. Du coup l'i7-3770K se rapproche fortement des six cœurs Intel alors que l'i5-3570K se rapproche d'un i7-2600K et est plus rapide qu'un FX-8150.

Si on prête attention au temps consacré à chacune des deux passes on note que les Ivy Bridge sont sans conteste les champions de la première passe qui est la moins multithreadée. A contrario dans la seconde passe il reste en retrait face aux six cœurs natifs et l'i5-3570K est cette fois derrière le FX-8150.
MainConcept Reference 2.2 H264 Pro

On passe maintenant à un autre codec H.264, celui de MainConcept. Nous utilisons l'interface MainConcept Reference H.264 pour effectuer le même type de transcodage que sous x264. Il faut noter que la 1ère passe est mieux multithreadée et nous ne reportons cette fois que le score global.


Les gains enregistrés sous cet autre codec H.264 sont également importants avec 12,4% de mieux sur i5 et 10,4% sur i7 si l'on compare les i5-3570K et 2500K et les i7-3770K et 2600K. Les Core i7 six cœurs restent dominateurs alors que le FX-8150 n'est devant l'i5-3570K que d'une courte tête.


Page 17 - Traitement photo : Lightroom et Bibble

Adobe Lightroom 3.4

Le traitement des photos par lot fait son apparition au sein de notre protocole. On commence par Lightroom au sein duquel nous exportons en JPEG un lot de 96 photos RAW issues d'un 5D Mark II tout en leur appliquant divers effets, tels que des corrections colorimétriques, d'objectif ou encore le traitement du bruit.


Lightroom profite de manière intéressante d'Ivy Bridge et les gains sont de 11,6% sur Core i5 contre 10,8% sur Core i7. Cela permet au Core i7-3770K de passer devant le Core i7-990X (six cœur LGA 1366) mais les six cœurs LGA 2011 restent hors d'atteinte. L'i5-3570K en profite pour creuser l'écart face au FX-8150.
Bibble 5.2.2

Sous Bibble nous traitons un lot de 48 photos RAW. Vous noterez que Bibble est plus lent que Lightroom, mais comme pour les moteurs de rendu ce test n'est pas là pour comparer les logiciels entre eux d'autant qu'il faudrait alors comparer minutieusement la qualité des sorties : un export plus lent peut aussi être plus qualitatif.


Sous Bibble les gains sont encore plus importants avec 11,7% de mieux sur Core i5-3570K par rapport au Core i5-2500K et 12,3% de mieux sur Core i7-3770K par rapport au Core i7-2600K. Cette fois les processeurs six cœurs LGA 1366 ne sont toutefois pas accessibles et on notera seulement que le FX-8150 est encore en retrait face à l'i5-3570K.


Page 18 - IA d'échecs : Houdini et Fritz

Houdini 2.0 Pro

Enfin nous terminons ce tour d'horizon applicatif par un type d'application assez particulier, à savoir des algorithmes d'intelligence artificielle destinée aux échecs. On commence par Houdini Pro 2, utilisé via l'interface Arena 3. La version 1.5 trustait les 1ères places des classements des moteurs d'échecs et la version 2 semble promise au même avenir. Nous laissons tourner le moteur jusqu'au 24è tour en début de partie et notons la vitesse exprimée en Kilonoeuds par secondes.


Avec peu de gain à fréquence égale le gain reste mesuré sous Houdini avec 7% de mieux sur i5 et 8.4% sur i7. Une fois de plus l'i5-3570K se positionne devant le FX-8150 d'AMD.
Fritz Chess Benchmark 4.3

Nous passons maintenant à Fritz Chess Benchmarking, de l'éditeur Chess Base. Là encore les chiffres sont exprimés en Kilonoeuds par secondes.


Sous Fritz le gain de la nouvelle gamme Intel est encore moins important avec 6,4% de plus sur i5 et 6,3% sur i7 : à fréquence égale nous n'avions noté que 0,6% de mieux. Une bonne nouvelle pour le FX-8150 qui reste devant l'i5-3570K.


Page 19 - Jeux 3D : Crysis 2 et Arma II : OA

Crysis 2 v1.9

Crysis 2 inaugure la partie jeux 3D de ce comparatif. Nous utilisions la dernière version 1.9 en DirectX 11 et mesurons le framerate obtenu en 1920*1080 Ultra à un emplacement précis au cours d'une fusillade.


Comme cela peut être le cas en fonction de la carte graphique, des réglages graphiques, du moteur de jeu et de la scène, le framerate est ici fortement limité par la carte graphique. L'écart offert par la nouvelle gamme par rapport à la précédente est non significatif avec 0,4% sur i5 et 0,6% sur i7, et on notera surtout la domination très notable de l'offre Intel face à l'offre AMD.
Arma II : Operation Arrowhead v1.59

Sous Arma II : Operation Arrowhead nous mesurons le framerate lors de la traversée d'un village lors de la première mission solo, toujours en 1920*1080 et toutes options poussées au maximum, y compris la distance de visibilité.


Cette fois les performances ne sont pas limitées par le GPU et le Core i5-3570K est 7% plus véloce que l'i5-2500K, contre 6,3% pour l'i7-3770K contre l'i7-2600K. Arma II ne tirant comme tous les autres jeux actuels aucun gain notable de la présence de six cœurs cela permet aux Ivy Bridge de prendre les commandes, creusant encore plus l'écart face à la gamme AMD.


Page 20 - Jeux 3D : Rise of Flight et F1 2011

Rise Of Flight

Rise Of Flight, simulateur d'avions de chasses de la 1ère guerre mondiale, est utilisé en 1920*1080 avec un niveau de détail élevé. Pour ce test nous lançons une mission personnalisée avec un combat de 32 contre 32 appareils, le framerate étant mesuré en vue arrière sur nos 31 acolytes.


Sous Rise Of Flight on obtient 8,6% de mieux sur i7 et 6,2% de mieux sur i5. L'i7-3770K prend du coup l'avance d'une courte tête sur l'i7-3960X qui ne tire pas vraiment d'avantage de la présence de six cœurs alors que les processeurs AMD ne sont pas à la fête.
F1 2011

Le tout nouveau F1 2011 est utilisé en 1920*1080 avec les détails poussés au maximum. Nous mesurons le framerate durant le départ du GP de Monaco.


La nouvelle gamme Ivy Bridge permet de gagner environ 7% de performance sous F1 2011, mais elle laisse d'une courte tête la première place à l'i7-3960X. Les processeurs AMD sont une nouvelle fois très en retard. Il faut noter que dans ce jeu l'Hyperhtreading à un léger impact négatif sur les performances, ce qui explique l'écart de performance quasi nul entre i5 et i7 malgré l'écart de fréquence.


Page 21 - Jeux 3D : Total War Shogun 2, Starcraft II et Anno 1404

Total War : Shogun 2

Pour Total War : Shogun 2 nous utilisons une partie de l'immense bataille du test "DX9 CPU" modifiée pour utiliser DX11 en 1920*1080 avec un niveau de détail élevé.


On gagne cette fois 6,5% en passant d'un i5-2500K à un i5-3570K et 7,6% entre un i7-2600K et un i7-3770K. Ces nouveaux processeurs prennent les deux premières places, et une fois de plus les processeurs AMD sont en retrait.
Starcraft II v1.3.6

Sous Starcraft II, nous utilisons un replay spécialement enregistré par des utilisateurs du forum que nous remercions. Ce replay contient une attaque très (très) importante et nous mesurons le framerate durant cette dernière en 1920*1080 avec les détails poussés au maximum.


Starcraft 2 est le jeu qui profite le plus d'Ivy Bridge puisque nous avions mesuré 5,9% de mieux à fréquence égale face à Sandy Bridge. Combiné au delta de fréquence on arrive du coup à 10,8% de mieux sur Core i5 et 11,1% de mieux sur Core i7.
Anno 1404 v1.3

Enfin pour Anno 1404 nous chargeons une sauvegarde d'une cité de 46 600 habitants que nous visualisons depuis une vue éloignée, le tout en 1920*1080 détails poussés au maximum.


Sous Anno 1404 le gain est par contre plus réduit avec 6% de mieux pour l'i5-3570K face à l'i5-2500K et 5,5% pour l'i7-3770K face à l'i7-2600K.


Page 22 - Moyennes

Moyennes
Bien que les résultats de chaque application aient tous un intérêt, nous avons calculé des indices de performances en se basant sur l'ensemble de résultats et en donnant le même poids à chacun des tests. Nous présentons deux moyennes, l'une applicative intègre tous les tests en dehors des jeux 3D et l'autre est spécifique aux jeux 3D.


[ Standard ]  [ Par performance ]

En applicatif le Core i7-3770K fait 8,7% de mieux que l'i7-2600K, alors que l'i5-3570K est 9,1% au-dessus de l'i5-2500K. Cela n'entraine pas de grandes modifications sur le classement global qui reste logiquement dominé par les processeurs Intel six cœurs dans ces tests qui sont pour la plupart très multithreadés. On note par contre que l'i5-3570K est en moyenne très proche de l'AMD FX-8150 ce qui réduit encore le faible intérêt de cette solution. L'i7-3770K dispose d'un avantage de 23% face à l'i5-3570K, principalement du fait de la présence de l'Hyperthreading.



[ Standard ]  [ Par performance ]

Dans les jeux 3D le gain est plus faible puisque 6,9% entre i7-3770K et i7-2600K et 6,4% entre i5-3570K, mais les nouveaux arrivants prennent toutefois les commandes du classement. Les jeux n'exploitant pas vraiment plus de quatre cœurs, l'Hyperthreading n'est ici d'aucune aide pour l'i7-3770K qui n'a que 2,6% d'avantage sur l'i7-3570K malgré 2 Mo de cache supplémentaire et une fréquence de base supérieure de 2,9%. Les processeurs AMD sont ici relégués en seconde moitié de tableau.


Page 23 - Conclusion

Conclusion
Lorsqu'Intel a lancé Sandy Bridge en janvier 2011, l'accueil fut très favorable mais ce qui était un "Tock", c'est-à-dire une nouvelle architecture, était en quelque sorte également combiné à un "Tick", soit une nouvelle finesse de gravure. En effet le 32nm lancé un an plus tôt n'avait été utilisé jusqu'alors que sur des processeurs 2 et 6 cœurs, et la combinaison des deux permettait donc à Sandy Bridge de creuser un bel écart sur ces prédécesseurs LGA 1156 lancés en septembre 2009 et qui n'étaient eux-mêmes qu'une déclinaison plus grand public des Core i7 LGA 1366 de… novembre 2008 !


La situation n'est pas la même pour l'arrivée d'Ivy Bridge puisque ce dernier a la lourde tâche de faire oublier Sandy Bridge avec uniquement de menues améliorations micro architecturales et le passage au nouveau process 22nm et Tri-Gate. L'accent a de plus été mis par Intel sur la partie graphique d'Ivy Bridge, un mouvement de fond qui devrait perdurer dans les prochaines générations, et les nouveaux HD Graphics 4000 et 2500 offrent effectivement des gains importants en 3D face aux IGP précédents, même si AMD conserve encore un avantage qu'il devrait accentuer avec l'arrivée prochaine de Trinity.

Malgré ces gains, les performances restent tout de même insuffisantes pour une utilisation confortable en 3D, à moins de les utiliser sur des portables avec écrans de 1366*768 pixels qu'Intel lui-même souhaite faire disparaitre à moyen terme (cf. cette actualité). Sur PC de bureau le 1920*1080 est maintenant la norme et aucun HD Graphics ne permet d'exploiter correctement cette résolution en 3D, dès lors payer plus cher pour une version 4000 n'a que peu d'intérêt et le HD Graphics 2500 sera suffisant pour les autres usages.

Pour ce qui est de la partie CPU à proprement parler l'écart est logiquement bien moins important face à Sandy Bridge. Les gains à fréquence égale sont en moyenne à 3.4%, avec des pointes à 7% dans les domaines les plus favorables que sont l'encodage H.264 et le traitement photo, ce qui n'est pas si mal pour ce qui n'est qu'un "Tick" d'autant que Sandy Bridge était déjà très bon de ce côté.

Mais le point le plus problématique semble être le manque de maturité du 22nm Tri-Gate. En terme de consommation tout d'abord, la baisse bien que notable n'est pas si importante qu'escomptée ce qui entraine une montée de la température des cœurs du fait de la puissance dissipée par mm² en hausse. De ce côté on notera tout de même que le comportement de nos processeurs de test face à l'undervolting est prometteur, et que l'augmentation de la température maximale d'Intel à 105°C permet de ne pas augmenter les besoins en refroidissement.

L'autre point problématique c'est la montée en fréquence en overclocking qui n'est pas aussi bonne que sur les derniers Sandy Bridge. Ainsi, alors qu'avec un Sandy Bridge récent on pouvait s'approcher voir atteindre les 5 GHz, ils sont cette fois hors de portée et on se contente de 4.6 à 4.7 GHz sur nos 2 échantillons, une limite qui semble être dans la moyenne des premiers Ivy Bridge. De quoi annuler complètement le gain d'IPC pour qui cherche à utiliser un CPU dans ses derniers retranchements, surtout vu le léger mais réel surcoût tarifaire ! On peut cependant s'attendre à des améliorations dans les mois à venir de ce côté, comme c'est souvent le cas.


Succéder aux Core i5 et Core i7 Sandy Bridge n'est pas une mince affaire, surtout lorsque l'accent est mis sur l'IGP, et on attendait sans doute un peu trop des Core i5 et Core i7 Ivy Bridge. Si on regarde le tableau dans son intégralité, il reste positif puisqu'à tarification équivalente Intel offre avec ces nouveautés de meilleures performances, que ce soit via le gain d'IPC ou le Turbo un peu plus élevé, un IGP plus musclé et une consommation en baisse. On regrettera par contre le statut-quo du point de vue tarifaire et l'absence de processeurs K plus abordables, alors même que les Sandy Bridge n'ont pas baissés depuis leur lancement il y a plus d'un an ! Une première à laquelle le manque de compétitive de l'offre concurrente n'est pas étranger.

Au final les Core i5 et i7 Ivy Bridge sont donc de meilleurs choix que leurs prédécesseurs et constituent le meilleur compromis actuel, mais c'est d'une courte tête et l'évolution ne justifie pas un upgrade au sein d'une même gamme malgré la présence d'une compatibilité à saluer, comme passer d'un Core i5 Sandy Bridge à un Core i5 Ivy Bridge par exemple. Pour rappel il faudra attendre le 29 avril prochain (oui, un dimanche !) pour leur commercialisation officielle.


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