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AMD FX 9590 : 5 GHz, ou pas, en test
Processeurs
Publié le Jeudi 12 Septembre 2013 par Marc Prieur

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Page 1 - FX 9000 = FX 8300 220 Watts

AMD a profité de l'E3, le plus grand salon dédié aux jeux vidéo qui se déroulait en juin dernier, pour annoncer deux nouveaux processeurs 8 cœurs : les AMD FX 9370 et AMD FX 9590. L'annonce avait été des plus succincte, zappant la majeur partie des caractéristiques pour se contenter sur les fréquences Turbo qui sont respectivement de 4,7 GHz et 5 GHz, de quoi annoncer le premier processeur à 5 GHz. Qu'en est-il vraiment en pratique ?

FX 9000 = FX 8300 220 Watts
Derrière les FX 9590 et FX 9370 se cachent en fait des processeurs Vishera intégrant une architecture Piledriver. Jusque-là rien de nouveau donc, les Vishera ayant été introduits sur la gamme FX en octobre 2012, cf. notre dossier consacré au FX 8350.

La base de l'architecture Piledriver reste le Cluster Multi-threading (CMT). Un processeur 8 cœurs basés sur le CMT est en fait basé sur 4 modules, et au sein de chaque module 2 cœurs se partagent un certain nombre de composants. Chacun de ces cœurs n'est donc pas complet ce qui a bien entendu un impact sur leur comportement en pratique, deux cœurs d'un module obtenant environ 80% des performances de deux cœurs complets selon AMD.


Piledriver a ajouté à l'architecture Bulldozer de nouvelles instructions avec le FMA3 (Fused Multiply/Add sur 3 opérandes, a = a * b +c) et des instructions de conversion flottantes 16/32 bits F16C. Grâce à de petites touches à tous les niveaux, AMD s'est de plus attelé à améliorer significativement l'efficacité de l'architecture. En pratique nous avions noté un gain moyen de 7,7% en applicatif et 13,5% en jeux à fréquence égale.


Les FX 9590 et 9370 sont donc basés sur la même puce Vishera que les FX 8350 et 8320, une puce assez imposante de 315mm² gravé en 32nm chez Global Foundries. La différence se fait bien sûr au niveau de la fréquence, mais pas seulement :


En plus d'une fréquence plus importante, le TDP explose pour passer de 125 à 220 watts ! Nous avions déjà remarqué lors de nos sessions d'overclocking sur les processeurs FX que pour grimper en fréquence il fallait augmenter sensiblement la tension ce qui augmentait fortement la consommation, ces processeurs FX 9590 et 9370 n'y échappent pas et atteignent en conséquence des TDP records. Course à la fréquence, TDP en hausse… voilà qui nous rappelle l'époque du Pentium 4, mais nous sommes en 2013 !
Pour les OEM et en bundle, mais pas pour les tests
Vous aurez noté que notre tableau de spécifications ne comporte pas de prix, pour cause ces processeurs sont absent de la liste de prix officielle publiée sur le site d'AMD. Uniquement vendus en version "WOF" (WithOut Fan, sans ventirad), ces processeurs sont en effet réservés officiellement uniquement aux intégrateurs pour des PC complets.

C'est tout de moins ce qui était prévu initialement, puis rapidement AMD a autorisé la vente du processeur hors d'un PC… mais à condition qu'il soit vendu avec une autre pièce, par exemple une carte mère compatible ou une alimentation de 1000 watts ou plus ! Une vente liée pour le moins incompréhensible, voire inacceptable. (MAJ du 06/10/2013 : AMD autorise désormais la vente de ces processeurs à l'unité, une bonne chose !)

Autre point, nous n'avons pas pu obtenir d'échantillon de FX 9590 auprès d'AMD malgré une première demande d'échantillon en juillet et une relance en août. Il faut savoir que d'habitude, AMD tout comme Intel sont très réactifs quand il s'agit de fournir un processeur haut de gamme pour un test, seuls les processeurs d'entrée de gamme sont parfois difficiles à obtenir.

A l'époque pourtant le FX 9370 et surtout le FX 9590 étaient vraiment très haut de gamme, puisqu'à environ 300 et 800 € si on retirait le prix de l'autre composant du bundle ! Des tarifs ramenés fin août à 250 et 350 € environ, une baisse de 450 € sur le FX 9590 qui a dû être appréciée par les éventuels acheteurs…

Si il était hors de question de dépenser la somme initialement demandée pour tester ce processeur, à défaut d'échantillon, suite à la baisse de prix nous avons donc décidé de sauter le pas et d'acquérir le "premier processeur à 5 GHz".


Page 2 - AM3+ 220W, Turbo-frein, Overclocking

AM3+, mais attention à la carte mère
L'AMD FX 9590 nous est parvenu livré dans une petite boite en carton, de l'extérieur rien ne permet donc de le distinguer d'un autre processeur AM3+ si ce n'est son marquage :


Jusqu'alors nous testions les processeurs AM3+ sur une carte ASUS M5A99X EVO, mais cette carte mère comme beaucoup de modèles d'entrée et moyen de gamme n'est pas annoncée comme compatible avec le FX 9590 du fait de sa consommation accrue et d'un étage d'alimentation côté carte mère qui n'est pas prévu pour faire face.


Pour ce test nous utiliserons donc une ASUS Sabertooth 990FX R2.0.
Un Turbo… qui freine
Avant de passer aux tests de performances et de consommation nous avons voulu observer de plus près le comportement du Turbo, qui est le sésame des 5 GHz promis par AMD. Voici pour commencer ce que rapporte AMD OverDrive comme information au niveau du processeur :


Contrairement aux FX 8320 et 8350 le FX 9590 ne dispose pas d'une fréquence de Turbo intermédiaire, c'est soit 4,7 GHz, soit 5 GHz, avec un maximum de 4 cœurs amplifiés. Comme vous pouvez le voir la tension demandée par le processeur (le VID) est en hausse notable, avec plus de 1.5V même à la fréquence de base ! Reste que les informations fournies par OverDrive sont sujette à caution, d'ailleurs la communication officielle d'AMD est en contradiction avec ces données puisque quand il y a deux palier de Turbo le premier devrait être pour tous les cœurs actifs et le second pour la moitié.

Qu'en est-il vraiment en pratique ? Les fréquences variant assez rapidement d'un cœur à l'autre, plutôt qu'un relevé de fréquences nous avons fait un relevé de performances avec ou sans Turbo sous Fritz Chess Benchmark, en faisant varier le nombre de thread et donc de cœurs utilisés. En sus des gains obtenus, nous reportons en vert dans le graphique le gain théorique lié aux niveaux de Turbo :


Chaque test a été effectué trois fois afin de réduire la marge d'erreur, qui est inférieure à 1%. C'est une vrai douche froide pour le FX 9590, puisqu'avec 1 ou 2 thread on est très loin du gain maximal théorique de 6,4% : avec 2,9% de gain au mieux, la fréquence moyenne en Turbo est plutôt de l'ordre de 4,85 GHz et non pas de 5 GHz. En observant la fréquence via des outils monitoring on voit bien que des cœurs passent rapidement à cette fréquence, mais c'est loin d'être soutenu.

Pire, pour la première fois sur la gamme FX nous observons une baisse des performances avec le Turbo actif sous 4, 6 ou 8 thread. La fréquence d'exécution varie en fait entre 4.5 et 4.7 GHz, on est en moyenne à 4.6 GHz. Comment expliquer ce phénomène ? La limite de consommation fixée par AMD au niveau du processeur est dépassée, et ce dernier réduit en fait sa fréquence afin de la limiter. Quand on désactive le Turbo, l'APM (Application Power Management) qui gère cette limite de puissance est également désactivé ce qui permet de la dépasser.

Nous avions déjà entrevu ce phénomène sur les CPU FX ainsi que les APU A-Series, mais uniquement dans des stress tests bien plus gourmands que Fritz jusqu'alors. C'était par exemple le cas sous Prime95, qui consomme plus, ce qui entraîne une baisse encore plus importante de la fréquence sur le FX 9590 puisqu'avec le Turbo activé elle varie entre 4 et 4.5 GHz selon les cœurs !


Les 5 GHz sont bien loin, tout comme la fréquence "de base" de 4.7 GHz, qui n'est pas maintenue par défaut mais seulement en désactivant le Turbo.
Undervolting et Overclocking
On passe maintenant à l'undervolting et à l'overclocking. Si le FX 9590 est basé sur la même puce Vishera, peut-être qu'il bénéficie d'un tri spécial lui conférant de bonnes propension dans ces domaines. Pour ce test nous désactivons le Turbo de manière à éviter tout passage sous la fréquence de base lors de notre charge de validation effectuée sous Prime95 pendant 15 minutes.

L'overclocking est effectué sur l'ASUS Sabertooth 990FX R2.0 , le changement de tension (à la hausse par cran de 0.05v) et de fréquence (par cran de 100 MHz puis 200 MHz quand on s'approche d'une tension trop élevée) étant effectué sous Windows via AMD OverDrive. Le processeur est refroidi par un Noctua NH-D14.


Par défaut le processeur fonctionne avec une tension de 1.44v du fait du vDrop, et la consommation sur la prise ATX12V est tout de même de 242 watts. L'undervolting s'est avéré être un échec puisqu'il n'était pas possible de l'effectuer de manière notable par rapport à cette valeur par défaut.

Côté overclocking, nous avons dû modifier la courbe de vDrop dans le bios ASUS pour qu'elle soit moins importante puisqu'à 4.8 GHz la carte ne fournit pas assez de tension par défaut au VID maximal d'overdrive (1.55v). Nous avons réglé l'option LLC sur High au lieu d'Auto, de quoi fournir en charge au processeur 1,476v. Les 4.8 GHz étaient stables mais la consommation passe à 266 watts sur l'ATX12V.

Le passage à 4.9 GHz a nécessité une hausse de la tension, rapportée à 1,524v à la sonde, ce qui entraine une consommation de 312 watts sur l'ATX12V seul. Les 5 GHz n'ont pour leur part pas pu être stabilisés malgré une tension réelle de 1,546v déjà peu raisonnable, avec des erreurs de calculs qui survenaient plus ou moins rapidement sous Prime95. Nous avons quand même fait une capture CPU-Z pour le principe :


Sur notre exemplaire la marge de manœuvre est donc très faible, preuve que pour sortir ce FX 9590 AMD a vraiment poussé Vishera dans ses derniers retranchements. Au final les couples de tension et de fréquence atteints ne sont pas notablement meilleurs que ceux atteignables avec un FX 8350 : il n'y a pas de magie !


Page 3 - Consommation et efficacité énergétique

Consommation et efficacité énergétique
Pour le test de consommation nous essayons d'utiliser un logiciel 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.

Voici les configurations utilisées :

- Intel DP67BG (LGA1155)
- Intel DZ87KL-75K (LGA1150)
- Intel DX79SI (LGA2011)
- ASUS M5A99X EVO ou Sabertooth R2.0 (AM3+)
- Gigabyte F2A85X-UP4 (FM2)
- 2x4 Go DDR3-1600 9-9-9
- 4x4 Go DDR3-1600 9-9-9 (LGA 2011, environ 1 watts de plus au repos et 3 en charge)
- GeForce GTX 680 + GeForce 306.97
- SSD Intel X25-M 160 Go + SSD Intel 320 120 Go
- Alimentation Corsair AX650 Gold
- Noctua NH-D14 (AMD FX 9590)
- Noctua NH-U12P SE2 (autres)

- Windows 7 SP1


[ Prise 220V ]  [ ATX12V ]

Comme indiqué dans la configuration de test, la configuration intègre une GTX 680 ce qui entraine environ 18 watts de plus de consommation à la prise au repos.

Nous avons testé le FX 9590 à la fois avec Turbo actif et inactif. La consommation atteint un niveau record avec tout de même 79,2 watts de plus sur l'ATX12V que le FX 8350, avec et sans Turbo. Avec un seul thread actif la configuration à base de FX 9590 consomme à la prise un peu plus que la configuration en i7-4770K ... avec 8 thread.

Avec 195,6 watts mesurés sur l'ATX12V à pleine charge, on est en dessous des 220 watts mais la consommation est pour rappel élevée sous un stress tel que Prime95, nous avions mesuré 242,4 watts sous Prime95 en page précédente avec Turbo désactivé !

Passons à l'efficacité énergétique du processeur. Pour se faire il s'agit de diviser la performance obtenue sous Fritz Chess Benchmark par la consommation du CPU. Seul problème, il n'est pas possible de connaitre exactement celle-ci : la mesure sur l'ATX12V n'est pas 100% comparable d'une plate-forme à une autre, et la mesure à la prise ne permet pas complètement d'isoler tout ceci.

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 ]

L'efficacité est en net repli en multithread, avec 76,6 à 82,1 Kilonoeuds par seconde selon le mode de calcul et le Turbo. Le FX 8350 était à 112-113, quant aux processeurs Intel mieux vaut ne pas en parler.


Page 4 - Performances applicatives

Performances applicatives


[ Mental Ray ]  [ V-Ray ]  [ Visual Studio ]  [ MinGW/GCC ]  [ WinRAR ]  [ 7-Zip ]
[ x264 ]  [ Rovi H.264 ]  [ Lightroom ]  [ Bibble ]  [ Fritz ]  [ Houdini ]

Le protocole de test est identique à celui d'Haswell décrit ici, avec plus de précision sur chaque test dans les pages de résultats ce même dossier. La plupart des tests, en dehors de WinRAR, sont capables de tirer parti de processeurs exposants de nombreux cœurs au système.

Nous avons décidé de faire les tests avec Turbo actif, comme c'est le cas par défaut, et également inactif puisque ce dernier abaissait les performances dans Fritz. Comme vous pouvez le voir l'impact est assez variable, mais en dehors de WinRAR et MinGW le FX 9590 va plus vite sans le Turbo, un non-sens ! Les gains les plus importants sont enregistrés sous V-Ray et Bibble, avec 3,5 et 4,3% de mieux. Sans le Turbo actif on observe régulièrement des gains entre 16 et 17% par rapport au FX 8350, c'est le cas sous Mental Ray, V-Ray, la seconde passe du test x264, Bibble, Fritz et Houdini.

Le FX 9590 est plus rapide qu'un Core i7-4770K sous 7-Zip, Rivo H.264, Fritz et Houdini, mais il faut préciser que sur la seconde passe seule de x264 il est également 6% plus rapide.


[ Standard ]  [ Par performance ]

En moyenne la désactivation apporte un gain de 1,1% sur les performances, ce qui permet de porter de 12,8 à 14,3% le gain entre un FX 8350 et un FX 9590. Le niveau de performance affiché par le FX 9590 est élevé, puisqu'on est quasiment au niveau d'un i7-4770K en moyenne. Un six cœur Intel tel que le 3930K reste par contre intouchable, preuve du placement tarifaire complètement inapproprié du FX 9590 avant la dernière baisse.


Page 5 - Performances jeux 3D

Performances Jeux 3D


[ Crysis 2 ]  [ Arma II ]  [ Rise Of Flight ]  [ F1 2012 ]
[ Skyrim ]  [ TW Shogun 2 ]  [ Starcraft II ]  [ Anno 2070 ]

Le protocole de test est identique à celui d'Haswell décrit ici, avec plus de précision sur chaque test dans les pages de résultats de ce même dossier.


Le FX 9590 reste par contre en net retrait par rapport au Core i7-4770K, sauf sous Crysis 2 a la faveur de la limitation précédemment indiquée. Les plus faibles écarts sont notés sous Total War Shogun 2 et F1 2012 ou l'i7 n'est "que" 25-27% plus rapide, a contrario sous Rise Of Flight, Skyrim, Starcraft 2 et Anno 2070 on est à 40-46% au-dessus.


[ Standard ]  [ Par performance ]

En moyenne la désactivation du Turbo n'a donc qu'un impact marginal sur les performances ludiques. Par rapport au FX 8350, le FX 9590 fait grimper la moyenne de 12,6%, de quoi s'intercaler faute de mieux entre un SNB et un IVB quatre cœur moyen de gamme, l'i5-4430 à base d'Haswell reste devant.


Page 6 - Conclusion

Conclusion
Nous avions conclu le test du Core i7-4960X en écrivant que s'il s'agissait du processeur "grand public" le plus rapide du moment, cela n'était pas suffisant pour en faire un bon produit. A contrario, l'AMD FX 9590 a tout ce qu'il faut pour en faire un … mauvais produit ! Rien ne permet en effet de sauver les meubles pour ce processeur, que ce soit sur le plan technique ou commercial, et on comprend mieux après l'avoir eu entre les mains pourquoi AMD évite de le fournir en test.


Sur le plan technique tout d'abord, si AMD s'est félicité d'avoir lancé le premier processeur disponible à 5 GHz, cette fréquence est assez illusoire. AMD profite en fait du flou se cachant derrière la notion de Turbo pour communiquer sur une fréquence qui est atteinte pendant de très courts instants, mais qui même avec 1 cœur actif est loin d'être maintenue.

Pire, par défaut avec le Turbo activé, la fréquence de 4.7 GHz annoncée comme étant celle de base n'est même pas soutenue dans des applications courantes mais lourdes, une première puisque jusqu'alors nous n'avions observé ce phénomène chez AMD que sous des charges plus importantes.

Si les 5 GHz sont assez illusoires, les 4.7 GHz peuvent être maintenus en désactivant le Turbo mais cela n'est pas sans contrepartie. Comme le laissait craindre le TDP annoncé à 220 Watts et qui n'est malheureusement pas surévalué, pour atteindre une telle fréquence sur Vishera AMD a en effet été obligé d'augmenter sensiblement la tension de fonctionnement, et donc la consommation. La marge de manœuvre permise sur notre processeur de test est de plus très faible, avec un undervolting quasi impossible et un overclocking très limité.

Les performances obtenues sont pour leur part assez logiques vu la fréquence, ce qui permet par rapport au FX 8350 de mieux lutter en applicatif contre un i7 Haswell, les i5 et i7 Haswell restant par contre supérieurs dans les jeux. Pour clore l'aspect technique, l'efficacité énergétique qui n'était déjà pas le point fort des AMD FX est par contre en net retrait, avec des chiffres 2 à 3 fois inférieurs à ceux d'Intel. Un gouffre !

Au-delà de l'aspect technique, ce processeur est également problématique sur le plan commercial. Les choses avaient déjà mal commencé avec un prix de vente complètement ubuesque vis-à-vis des prestations fournies, environ 800 € au lancement pour le FX 9590. Certes, Intel fait pire avec sa gamme Extreme Edition, mais un i7-3930K (ou un i7-4930K) est supérieur dans tous les domaines pour 500-550 €. Rien ne pouvait justifier le tarif de lancement, à moins qu'il ne s'agisse d'un appel aux dons sous couvert de la vente d'un processeur.

AMD a toutefois corrigé le tir fin Août en baissant de 450 € le prix du FX 9590, une tarification qui a défaut d'être vraiment avantageuse rend le rapport performance / prix moins incohérent. Ce que n'a par contre pas corrigé AMD, c'est la vente d'une carte mère ou d'une alimentation liée à celle du processeur, un non-sens ! (MAJ du 06/10/2013 : AMD autorise désormais la vente de ces processeurs à l'unité, une bonne chose !)

Alors que les rumeurs vont bon train concernant l'arrêt de la gamme FX 4 modules / 8 cœurs sur AM3+ au profit exclusif d'APU et CPU à 2 modules / 4 cœurs sur FM2+ en 2014, AMD aurait vraiment dû éviter cet ersatz de chant du cygne des FX qui vient gâcher un nom qui restait prestigieux malgré une histoire récente délicate. Espérons qu'il ne s'agisse pas de la vraie note de fin !


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