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Après l'arrivée plus ou moins discrète de la GeForce 820M, Nvidia présente une famille GeForce 800M complète. Au menu de ce mélange de générations Maxwell, Kepler et même Fermi, des hausses de fréquences et l'introduction du système Battery Boost pour réduire la consommation en mode nomade.

C'est devenu une habitude chez Nvidia, en dehors de quelques renommages qui interviennent en décembre ou janvier, c'est en mars, juste avant l'arrivée du printemps qu'est introduite la nouvelle famille de GPU mobiles. Après les GeForce 600M et 700M, nous passons ainsi aux GeForce 800M. Il ne faut pas chercher de lien entre cette dénomination commerciale et une génération technologique, cela fait quelques temps déjà que les deux ne sont plus liées, raison pour laquelle 3 générations prennent part à cette famille de cartes graphiques.

Nvidia insiste fortement sur son écosystème logiciel dont GeForce Experience est devenu la pierre angulaire. Pour rappel, à sa base il permet de configurer automatiquement les jeux suivant des paramètres prédéfinis par Nvidia qui effectue des batteries de tests en interne pour déterminer le meilleur compromis pour chacun de ses GPU. De quoi permettre au néophyte de ne passer par le panneau d'options graphiques de jeux tout en profitant de réglages plus adaptés aux possibilités de sa machine. GeForce Experience a par la suite intégré ShadowPlay, pour enregistrer et diffuser des séquences de jeu, et GameStream, pour pouvoir jouer sur son PC depuis la console Shield.

Une nouvelle fonctionnalité propre aux GeForce 800M fait son apparition : Battery Boost. Sous cette appellation, Nvidia a implémenté différentes options qui permettent de limiter la consommation des portables en phase de jeu. L'option principale est un limiteur de fps, par défaut à 30 fps mais configurable, qui associé avec le mécanisme de contrôle du GPU permet à ce dernier de tourner à une fréquence/tension réduite. Un compromis fluidité (quoique la régularité à 30 fps peut être appréciable) contre consommation qui autorise des économie d'énergie substantielles.


Il était déjà possible de faire de même avec d'autres outils sur les GPU précédents, mais Battery Boost permet à cette option de s'enclencher automatiquement (sauf quand le jeu est déjà lancé) quand le portable passe sur sa batterie. Nvidia indique aller plus loin que le simple limiteur de fréquence, à travers des "algorithmes innovants" mais sans donner plus de détails. La réduction de fréquence pourrait par exemple être plus agressive à moins qu'il ne s'agisse de l'activation d'une autre possibilité de Battery Boost : réduire la qualité graphique en mode batterie (là aussi le tout est configurable jeu par jeu, option par option). Le GPU travaille alors moins et consomme moins. En résumé, Battery Boost permet de conserver les pleines performances quand l'alimentation est raccordée mais d'étendre l'autonomie quand le portable est sur batterie, à travers divers compromis.

L'aspect logiciel étant traité, passons à la partie matérielle :


Sur le haut de la gamme, nous retrouvons le GPU GK104, génération Kepler, qui sévit depuis près de 2 ans, en tant que GeForce GTX 600M puis GeForce GTX 700M et maintenant GeForce GTX 800M. Il profite à chaque fois d'une sélection et d'une configuration plus précises, ce qui permet à Nvidia de pousser les fréquences. Le GK106, par contre utilisé dans de nombreuses GeForce GTX 700M disparaît de la gamme.

La GeForce GTX 880M profite d'une fréquence GPU (de base, Nvidia ne communique aucune fréquence turbo) en hausse de 15% par rapport à la GeForce GTX 780M. A noter que cette carte graphique mobile pourra exister en version 2 Go GDDR5, mais également en version 4 Go GDDR5 peu utile et surtout en version spéciale "piège à pigeon" avec 8 Go GDDR5. Eurocom a d'ores et déjà annoncé intégrer cette version dans le X7, voire même en SLI avec 16 Go de GDDR5 au total !

La GeForce GTX 870M, qui devrait cette fois se contenter de 3 Go de GDDR5, représente une grosse évolution par rapport à la GTX 770M puisqu'elle utilise un GPU plus costaud, le GK104 au lieu du GK106. La GTX 860M "A" devrait pour sa part se rapprocher de cette GTX 770M. Elle exploite elle aussi le GK104 mais massivement castré, notamment au niveau de son interface mémoire limitée de 256 à 128-bit. Nous devons malheureusement préciser version "A" puisque Nvidia a eu la très mauvaise idée de proposer deux cartes graphiques totalement différentes sous cette même appellation.


Dans le milieu de gamme, la nouvelle génération Maxwell, introduite sur PC de bureau avec les GeForce GTX 750 et 750 Ti, fait cette fois son apparition. Nous retrouvons le GPU GM107 dans la variante "B" de la GeForce GTX 860M. Par rapport à la variante "A" en génération Kepler, la puissance de calcul est en nette baisse, mais il est important de rappeler que la génération Maxwell exploite mieux les ressources disponibles. Sur base de nos observations avec les GeForce GTX 750, nous estimons que les performances pratiques seront proches entre les 2 versions de la GTX 860M. La seconde devrait par contre être plus efficace sur le plan énergétique. Malheureusement, Nvidia a estimé préférable que le consommateur ne puisse pas faire de différence à ce niveau.

La GeForce GTX 850M est similaire à la GTX 860M "B" mais avec une fréquence GPU revue à la baisse. La tension devrait avoir suivi le même chemin ce qui devrait en faire une carte graphique mobile au rendement énergétique particulièrement intéressant. Le gain de performance sera important par rapport aux GTX 755M et GTX 750M qui étaient équipées d'un GPU nettement moins véloce mais tout aussi gourmand.


Enfin, dans le bas de la gamme nous retrouvons tout d'abord la GeForce 820M, déjà disponible. Etonnamment, il s'agit d'un ancien GPU de la génération Fermi que nous pensions abandonnée. Ce GPU a selon nous peu d'intérêt par rapport aux solutions graphiques intégrées aux CPU. A noter que Nvidia abandonne le préfixe GT en entrée de gamme.

Plus intéressant, Nvidia introduit les GeForce 840M et 830M basées sur un nouveau GPU Maxwell : le GM108. Nous n'en saurons pas plus à leur sujet, Nvidia refuse de communiquer les spécifications de ces produits en estimant que le consommateur peut se contenter de faire confiance à son estimation : un indice de performances de 3.5 à 5x en comparaison au HD Graphics 4400 d'Intel. Dans l'immédiat, nous vous conseillerons de ne pas faire confiance à ces accélérateurs graphiques tant que leurs spécifications ne seront pas connues. Ils pourraient tout aussi bien représenter une solution d'entrée de gamme intéressante qu'une taxe Maxwell avec autocollant GeForce sans plus-value utile par rapport aux GPU intégrés. C'est à Nvidia de le démontrer et pas au consommateur de lui faire confiance en achetant des spécifications surprises.

Ceci étant dit, sur le plan de l'architecture, nous supposons que ce GPU GM108 est similaire au GK208, bus 64-bit, bus PCI Express 8x, mais avec 2 ou 3 SMM Maxwell (256 à 384 unités de calcul) à la place de 2 SMX Kepler (384 unités de calcul moins efficaces). Nous confirmerons cela dès que possible.

La grosse limitation de ces GeForce 840M/830M semble venir du bus mémoire limité à la DDR3 pour tous les modèles. Il est possible que Nvidia ait simplifié ses contrôleur mémoire en supprimant le support de la GDDR5 mais également que ce support soit bien là mais non utilisé. En 64-bit, implémenter 2 Go de GDDR5 coûte relativement cher puisqu'il faut avoir recours aux modules de plus haute densité du moment. Se contenter de 1 Go de GDDR5 serait une bonne idée, malheureusement difficile à vendre au grand public par rapport à 2 Go de DDR3.

Au final, la GeForce GTX 850M semble être le dérivé le plus intéressant de la gamme et Battery Boost est une fonction bienvenue qui permettra aux joueurs de faire quelques compromis pour gagner en autonomie. Nous somme par contre déçus de ne pas retrouver de variante mobile de G-Sync annoncée avec ces GeForce 800M, probablement parce que Nvidia peut plus difficilement imposer une solution propriétaire quand la coopération d'Intel est nécessaire. Rappelons que ce sont les GPU intégrés HD/Iris Graphics qui pilotent l'affichage sur la plupart des plateformes via Optimus.

C'est aujourd'hui que Nvidia inaugure officiellement son architecture Maxwell à travers deux nouvelles GeForce GTX 700 d'entrée / milieu de gamme. En attendant l'arrivée d'un dossier complet, voici quelques premières informations.

Maxwell : Kepler au régime

Nvidia continue son effort, entrepris lors du passage de Fermi vers Kepler, pour une meilleure efficacité énergétique. C'est d'autant plus nécessaire que pour ce premier GPU Maxwell, le procédé de fabrication n'évolue pas et reste la même variante du 28 nanomètres que pour l'ensemble des GPU Kepler.

Pour ce lancement, Nvidia a décidé de ne communiquer d'une manière générale qu'un nombre très limité de détails, tout en nous donnant l'opportunité de creuser le sujet en envoyant des questions aux responsables techniques, que nous remercions au passage d'avoir pris le temps de nous répondre durant le weekend... a contrario des responsables marketing qui ont fait le choix initial. Le délai pour tout cela a cependant été très très court, entre vendredi après-midi, fin de la présentation et maintenant. Les réponses à nos questions sont d'ailleurs toujours en train de nous parvenir au compte goutte.

Dans sa communication globale, Nvidia présente Kepler comme architecturé autour de SMX monolithiques face à Maxwell dont les SMM ont été partitionnés pour plus d'efficacité :


Cette présentation des choses n'est cependant pas tout à fait correcte. Plus que d'une réalité technique, il s'agit en fait d'une histoire technique simplifiée, facile à vendre et préparée par le marketing pour décorer les différents articles, ce qui risque d'induire en erreur de nombreux journalistes.

La réalité est différente et plus complexe. Les SMX des GPU Kepler sont déjà partitionnés en 4 comme les GPU Maxwell, la différence principale à ce niveau étant à chercher du côté des ressources que se partagent par paires ces partitions. Pour représenter cela, nous avons modifié des diagrammes d'architecture de Nvidia de façon à nous rapprocher de la réalité, au mieux de nos connaissances des différentes architectures :

[ SMX – GK110 ]  [ SMX – GK10x ]  [ SMX – GK20x ]  [ SMM – GM10x ]

En plus grand :
[ SMX – GK110 ]  [ SMX – GK10x ]  [ SMX – GK20x ]  [ SMM – GM10x ]
Nvidia a en réalité simplifié le SMM sur 2 points principaux :
- mise en commun des unités de texturing par paire de partitions, comme sur le GK208 et le GK20A (Tegra K1), ce qui revient à augmenter le ratio d'unités de calcul par unité de texturing, une évolution naturelle
- suppression du bloc d'unités de calcul supplémentaire partagé entre 2 partitions sur Kepler, celui-ci boostait la puissance théorique de 50% mais avait un rendement plutôt faible en pratique

Ainsi quand Nvidia annonce un rendement par "cœur" en hausse de 35%, cela ne veut pas dire que les unités de calcul principales ont été améliorées, mais que ce bloc mal utilisé a été supprimé. Il en résulte un SMM nettement plus petit que le SMX alors que lors des tâches lourdes en calcul, ses performances sont très proches, de l'ordre de 90% selon Nvidia. Bien entendu, en jeu, quand le texturing prend plus d'importance, ce nouveau SMM pourra être amené à se contenter de 50% des performances du SMX.

D'autres petites optimisations ont été mises en place : réduction de la latence des unités 32-bit, fusion du cache L1 et du texture cache, mémoire partagée élargie, quelques instructions plus rapides… de quoi donner un coup de boost au GPU computing.

Le GM107

Le GPU GM107 intègre un ensemble de 5 SMM regroupés dans un unique GPC. Cela implique un débit limité à 1 triangle rendu par cycle mais permet de simplifier au maximum le tissu d'interconnexion, un peu comme cela a été fait sur Tegra K1.

Ce GM107 est alimenté par un bus mémoire de 128-bit, mais pour compenser l'absence d'évolution à ce niveau par rapport au GK107, Nvidia l'a accompagné d'un cache L2 relativement importante de 2 Mo.

Alors que le GK107 se contentait de 1.3 milliards de transistors, ce chiffre passe à 1.9 milliards pour le GM107 contre 2.5 milliards pour le GK106. Le positionnement du GM107 entre ces 2 GPU est ainsi évident, ce qui en terme de produit place les GeForce GTX 750 Ti et GTX 750 entre les GeForce GTX 660 et GTX 650.

Spécifications, la carte

La carte de référence est pour le moins compacte. Elle se contente d'un TDP de 60W (en pratique il est plutôt de 65W, Nvidia oubliant de compter le 3.3V), ce qui lui permet de se passer de connecteur d'alimentation.


Elle est relativement discrète puisque nous avons mesuré sur notre protocole habituel 23.2 dBA au repos et 30.6 dBA en charge lourde.

A noter que ces cartes supportent GPU Boost dans sa version 2.0, avec monitoring de la consommation et de la température. Nvidia ne nous a pas encore donné plus de détails, mais il semblerait qu'au moins une partie du circuit ait été intégrée dans le GPU, ce qui facilite son utilisation sur des cartes d'entrée de gamme.

Aperçu des performances

En attendant des résultats complets, voici un petit aperçu sous Battlefield 4 (DirectX 11 uniquement) :


La GeForce GTX 750 Ti se place ici au niveau de la Radeon R7 260X 2 Go (quand celle-ci est aux spécifications d'origine) et de la GTX 650 Ti Boost alors que la GeForce GTX 750 est au niveau de la GTX 650 Ti.

En pratique sur un set de 10 jeux, la GeForce GTX 750 Ti est en moyenne quelque peu derrière la GTX 650 Ti Boost mais légèrement devant la Radeon R7 260X 2 Go. Quant à la GeForce GTX 750 elle devance de quelques points la GTX 650 Ti et est très proche d'une Radeon R7 260X 1 Go en version "pas de chance".

Consommation

Comme prévu, la consommation est le point fort de ces GeForce GTX 750 Ti et GTX 750.

Des tarifs trop élevés ?

Sans aucun doute, le GM107 est le GPU le plus efficace du moment sur le plan énergétique mais il a fort à faire sur le plan du rapport performances/prix face à la concurrence… Affaire à suivre dans un dossier qui ne devrait pas trop tarder !

Depuis le début de cette semaine, plusieurs rumeurs sur l'arrivée prochaine de la future génération de GPU Nvidia, nom de code Maxwell, ont fait surface et ont été reprises par différents médias. Selon nos propres informations, s'il y a du vrai à la base de ces rumeurs, extrapolations rapides et téléphone arabe ont probablement quelque peu déformé le message initial.

Plusieurs sources nous indiquent ainsi effectivement que Maxwell va arriver rapidement avec une disponibilité au premier trimestre 2014 et peut-être même une annonce ou du teasing au CES qui se tiendra à Las Vegas début janvier. Par contre il n'est question dans un premier temps que d'entrée de gamme toujours fabriquée en 28 nanomètres avec un premier GPU dont nous pouvons supposer qu'il s'appellera GM107 ou GM108.

Nous nous attendons à ce que Maxwell poursuive le développement entrepris par Nvidia avec Kepler, c'est-à-dire pas de changement radical d'architecture mais une optimisation (de son organisation et d'autres petits détails) destinée à augmenter le rendement énergétique des GPU. C'est la raison pour laquelle Maxwell trouvera comme première cible un GPU d'entrée de gamme dont l'intérêt devrait être particulièrement évident dans le monde mobile.

L'approche n'est pas totalement différente de celle du lancement de l'architecture Kepler pour laquelle Nvidia avait commencé par lever le voile sur le GPU GK107 en version mobile, soit sur la GeForce GT 640M. Mais alors qu'il n'y avait que quelques jours entre cette première annonce et celle de la GeForce GTX 680, sur la génération Maxwell, il n'est pas impossible qu'il y ait plusieurs mois voire plusieurs trimestres.

Nous ne savons pas encore si les plus gros GPU Maxwell seront également fabriqués en 28 nm ou si Nvidia attend patiemment la disponibilité en volume et rendement décents du 20 nm de TSMC. Même avec un gain en efficacité énergétique, la première option, bien que possible, ne laisserait qu'une marge de manœuvre limitée pour faire mieux que le GK110 qui équipe la GeForce GTX 780 Ti. La seconde option serait par contre une bonne explication pour une arrivée plus tard dans l'année de la prochaine génération de GeForce GTX desktop, avec pourquoi pas du teasing voire une présentation à la presse lors du forum technologique de Nvidia, GTC 2014, qui se tiendra à San José du 24 au 27 mars.

Au final ce dont nous sommes convaincus c'est de l'arrivée au premier semestre d'un petit GPU Maxwell principalement destiné au monde mobile. Dans un premier temps, attendez-vous par exemple à une "GeForce GT 840M" entourée d'autres GeForce 800M issues d'un renommage, mais en aucune manière à une "GeForce GTX 880" qui viendrait remplacer la récente GeForce GTX 780 Ti. Il faut par ailleurs garder en tête que les GeForce GTX 700 se vendent très bien et dominent largement le marché face aux Radeon R9. Aucune raison donc pour Nvidia de s'empresser de les remplacer…