AMD Radeon R9 285 : et voici Tonga !

Introduction

Lorsque nous avons pour la première fois entendu parler de la Radeon R9 285, nous devons bien admettre que nous étions plutôt pessimistes. Le nouveau GPU Tonga affiche des spécifications techniques quasiment identiques à celles du Tahiti de la Radeon R9 280 qu’il vient remplacer, mais avec une fréquence légèrement inférieure et un bus mémoire de 256 bits à peine. Bien que la mémoire de la Radeon R9 285 fonctionne à une fréquence un peu plus élevée (1375 MHz), cela ne nous donne au final qu’une bande passante de 176 Go/s, soit bien moins que les 240 Go/s de la R9 280. En outre, la nouvelle venue n’en dispose que de 2 Go, alors que la précédente en possédait trois. Nous vous laissons jeter un coup d’œil par vous-même aux spécifications techniques :

Bref, l’avenir semble bien sombre pour la Radeon R9 285. Certes, sa consommation annoncée est considérablement inférieure à celle de la R9 280, mais cela ne constituera qu’une bien maigre consolation pour les joueurs qui devront composer avec des performances revues à la baisse. Si seules importaient les spécifications techniques brutes, si le GPU Tonga n’était qu’un remaniement du Tahiti qui équipe la Radeon R9 280, nous n’aurions pas grand-chose de positif à dire sur la R9 285.

Pour l’avoir testée, cependant, nous avons pouvons affirmer que la nouvelle carte graphique d’AMD constitue en fait une bonne surprise : grâce aux quelques améliorations apportées à l’architecture Graphics Core Next (GCN), celle-ci a en effet plus d’un tour dans son sac. Pour mieux comprendre, il faut aller faire un tour sous les jupes de la demoiselle :

En dépit de ce que suggèrent sa fiche technique, le GPU Tonga n’est pas basé sur le Tahiti que l’on retrouve au sein des Radeon R9 280 et 280X, mais est au contraire une version condensée du Hawaii des Radeon R9 290 et 290X. Entre autres choses, cela signifie qu’il possède quatre fois plus de modules Asynchronous Compute Engine, à savoir huit au lieu des deux de la Radeon R9 280/280X. Selon AMD, cela multiplie par deux à quatre les performances en tessellation et accélère le traitement des effets reposant sur le calcul GPGPU. En outre, la Radeon R9 285 hérite des quatre shaders de la 290, ce qui lui permet d’effectuer le rendu de quatre primitives par cycle au lieu de deux. Notons également la présence d’un bloc CrossFire XDMA qui permet de monter une configuration multi-cartes sans pont de connexion.

Le GPU Tonga contient quatre Shader Engines comptant chacun sept Compute Units (CU). Comem sur les précédents GPU basés sur l’architecture GCN, chaque CU se compose de 64 shaders et 4 unités de textures, ce qui signifie qu’au total la Radeon R9 285 en contient respectivement 1792 et 112. Ces chiffres sont identiques à ceux de la puce Tahiti bridée qui équipe la Radeon R9 280, mais les ressources sont disposées différemment.

À propos de bridage, il semblerait que le Tonga de la 285 le soit légèrement et que la puce complète puisse utiliser huit Compute Units par Shader Engine ; elle afficherait donc un total de 2048 shaders pour 128 unités de textures. Si cela vous dit quelque chose, c’est normal : il s’agit du même nombre de ressources que sur la Radeon R9 280X. Peut-être AMD a-t-il de plus grands projets d’avenir pour son nouveau GPU.

Quoi qu’il en soit, le fabricant a bien rogné sur certains de ses composants : chacun des quatre Shader Engines contient deux back-ends de rendu (au lieu de quatre sur la Radeon R9 290), qui sont capables de traiter quatre pixels full-color par cycle, soit un total de 32 pixels par cycle. C’est moitié moins qu’un GPU Hawaii, mais identique au Tahiti des Radeon R9 280 et 280X.

Les améliorations sont toujours les bienvenues, mais avec le bus mémoire divisé par deux par rapport à la R9 280, AMD a dû faire quelques tours de passe-passe pour compenser la baisse de 27 % de la bande passante mémoire disponible. La solution adoptée par le fabricant consiste à permettre au GPU de lire et d’écrire les données relatives aux couleurs du frame buffer dans un format compressé sans perte, ce qui est censé accroître de 40 % le rendement de la bande passante. Nous sommes toutefois quelque peu sceptiques quant à la capacité réelle de cette technique à compenser complètement le goulot d’étranglement, mais nous verrons bien ce qu’en disent les résultats des tests.

Il ne s’agit toutefois pas de la seule amélioration par rapport au Hawaii des Radeon R9 290. Le GPU Tonga est en effet équipé de nouvelle fonctionnalités, telles que la capacité des voies SIMD de traiter les instructions en parallèle, l’amélioration des algorithmes d’ordonnancement des tâches de calcul généraliste et même de nouvelles instructions de calcul en virgule flottante et sur entiers en 16 bits destinées à accélérer les tâches de type multimédia et GPGPU.

Bien entendu, le Tonga a hérité des fonctions d’accélération matérielle du Hawaii, à savoir TrueAudio, le nouveau circuit de traitement audio d’AMD, et la prise en charge de FreeSync, la réponse open source au G-Sync de Nvidia. En outre, AMD affirme avoir revu en profondeur son décodeur vidéo unifié (UVD) et son moteur d’encodage vidéo ((VCE) et leur avoir apporté des optimisations spécifiques au nouveau GPU. L’UVD de la Radeon R9 285 gère maintenant la lecture H.264 à framerate élevé sur les écrans 4K et le VCE voit ses performances accrues et prend désormais en charge la résolution 4K. AMD annonce un écart de 31 à 47 % en transcodage par rapport à la GeForce GTX 760, chose que nous testerons nous-mêmes lors d’un prochain article.

Pour la première fois, AMD propose la possibilité de régler la vitesse maximale des ventilateurs dans son utilitaire d’overclocking Overdrive, ce qui plaira aux utilisateurs qui accordent beaucoup d’importance aux nuisances sonores : le pilote adapte automatiquement les fréquences pour limiter la consommation et la dissipation thermique en fonction du paramètre spécifié. Notez toutefois que cette fonction sera disponible à partir du pilote 14.8, mais uniquement pour les cartes équipées d’un processeur GCN de deuxième ou troisième génération, c’est-à-dire les Radeon R7 260X, R7 260X, R9 285, R9 290 et R9 290X. Elle n’était malheureusement pas présente dans notre pilote beta en version préliminaire.

Voici pour l’architecture. Il est maintenant temps de passer au matériel de test.

Asus Strix Radeon R9 285

AMD ne propose pas de Radeon R9 285 de référence et a préféré laisser ce lancement à ses partenaires. Notre exemplaire de test est une carte Asus de la gamme Strix ; c’est elle que nous utiliserons pour les benchmarks dans les jeux.

La Radeon R9 285 d’Asus affiche le design traditionnel de la marque : noir avec dessin tribal rouge. La PCB mesure 22,9 cm par 11,7, mais le cache du ventirad se prolonge jusqu’à 26,7 cm, ce qui donne l’impression d’avoir sous les yeux une carte plus imposante. Elle pèse toutefois 850 g, un poids assez conséquent pour sa taille, probablement dû à la plaque de renforcement métallique. En dépit du cache en plastique, l’ensemble laisse une impression de qualité. 

Cette carte graphique affiche une fréquence de 954 MHz, soit 36 MHz de plus que les spécifications techniques de référence annoncées par AMD. Les 2 Go de GDDR5 sont par contre cadencés à 1375 MHz, comme prévu. Il est possible que l’on voie apparaître des modèles 4 Go à l’avenir, mais ceux-ci constitueront vraisemblablement l’exception plutôt que la règle.  

Le radiateur en aluminium est assorti de trois caloducs de 10 mm et refroidi par deux ventilateurs low-profile de 95 mm de diamètre. La carte possède un TDP de 190 watts et par conséquent, se contente de deux connecteurs PCIe à six broches en plus de celui de la carte-mère. Asus a eu la bonne idée d’orienter les deux connecteurs d’alimentation à l’opposé du radiateur, ce qui facilite nettement leur branchement/débranchement.

Autre petit détail qui fait plaisir : les deux connecteurs sont couplés à une LED qui s’allume en rouge en cas de mauvais branchement et en bleu quand tout est bien accroché. Ce n’est pas grand-chose, mais cela fait bonne impression. Notons également l’absence de connecteur CrossFire, la Radeon R9 285 n’en ayant pas besoin pour fonctionner en tandem.

Enfin, la carte d’Asus est équipé de sorties DVI-I, DVI-D, DisplayPort et HDMI.

Gigabyte R9 285 WindForce OC

C’est une autre carte graphique partenaire qui va nous servir de point de référence pour la consommation et les températures. La Gigabyte R9 285 WindForce OC est overclockée en usine à 973 MHz.

Cette carte graphique relativement légèrement fait appel au nouveau ventirad WindForce, équipé de deux ventilateurs de 96 mm et d’évents de 103 mm de diamètre.

La conception de l’ensemble est assez intéressante : les convertisseurs de tension se trouvent maintenant vers l’extrémité de la carte opposée aux connecteurs d’alimentation PCIe. Le radiateur, en aluminium, est divisé en trois parties reliées par deux caloducs de 8 mm.

Les convertisseurs d’énergie possèdent quant à eux leur propre radiateur, également en aluminium, plutôt que d’être reliés au radiateur principal. Le flux d’air est censé passer par les ailettes de ce dernier et atteindre le deuxième radiateur ; nous verrons plus loin si cela fonctionne réellement.

Le haut de la Gigabyte R9 285 WindForce OC est dominé par les deux connecteurs d’alimentation PCIe à 6 broches.

L’extrémité de la carte graphique permet de bien distingue les deux gros caloducs en matériau composite. L’orientation des ailettes du radiateur montre la direction du flux d’air, du bas vers le haut de la carte.

Les connecteurs sont tout à fait standard (voir tableau ci-dessus).

Configuration de test et benchmarks

Consommation : méthodologie et matériel

Benchmark : configuration et protocole

Benchmarks synthétiques

Nous commençons notre analyse par une série de benchmarks synthétiques et plus particulièrement par 3DMark Firestrike.

Même si 3DMark Firestrike n’est pas le benchmark idéal pour comparer les architectures GPU, il nous donne déjà un bon aperçu. Malgré une fréquence et une bande passante mémoire plus faible que la Radeon R9 280, la R9 285 est plus rapide et se place entre cette dernière et la Radeon R9 280X.

Nous continuons avec le benchmark de chiffrement avec accélération GPGPU de Sandra 2014 SP3. 

Le nouvel algorithme de compression sans perte des couleurs n’est ici d’aucune aide : la Radeon R9 285 est légèrement moins rapide que la Radeon R9 280.

Titanfall, Battlefield 4

Nous entamons nos benchmark pour joueurs avec Titanfall. 

Le moteur de Titanfall semble particulièrement apprécier l’architecture Tonga, la Radeon R9 285 affichant des performances supérieures à celle de la R9 280 et s’approchant de la GeForce GTX 770.

Nous poursuivons avec Battlefield 4.   

En mode DirectX, la Radeon R9 285 est légèrement derrière la R9 280. Le passage à Mantle fait souffrir les cartes équipées de seulement 2 Go de mémoire (Radeon R9 285 comprise), alors que celles embarquant 3 Go de mémoire comme la R9 280 voient leurs performances progresser.

Thief, Arma 3

Vient ensuite Thief, un titre qui, curieusement, profite assez bien de l’API Mantle d’AMD… si ce n’est avec la Radeon R9 285. Il va encore falloir améliorer le pilote.

La Radeon R9 285, avec ses améliorations architecturales et son algorithme de compression des couleurs, s’en sort plutôt bien sous ARMA 3 puisqu’elle arrive devant la Radeon R9 280.

Grid Autosport, Assassin’s Creed IV

Grid Autosport est un nouvel ajout à notre batterie de test ; la Radeon R9 285 y fait pratiquement jeu égal avec la Radeon R9 280.

Grosse surprise dans Assassin’s Creed IV, où la Radeon R9 285 surpasse la Radeon R9 280X. Seule explication : les unités de géométrie supplémentaires du GPU Tonga font des merveilles avec la tessellation.

Watch Dogs, Far Cry 3

Allons-y pour l’un des titres phares du moment : Watch Dogs.

Et nous terminons avec Far Cry 3.    

Consommation au repos

Consommation au repos (bureau 2D)

Malheureusement, AMD ne s’en sort pas très bien dans ce test. Nous avons eu beau reprendre les mesures, passer en revue les processus en cours d’exécution et même changer de configuration de test, la Gigabyte Windforce Radeon R9 285 ne consommait jamais moins de 15 W au repos.

Il suffit de regarder l’équivalent d’une minute de consommation pour constater d’importantes fluctuations alors que la charge de travail est pratiquement à 0 %.

La situation semble toutefois parfaite lorsqu’on mesure la consommation au niveau du connecteur principal : nous n’atteignons jamais les 75 watts.

Le tableau ci-dessous nous indique comment sont répartis les 15 watts consommés au repos.

Liste des valeurs individuelles par rail d’alimentation

Pour les lecteurs avides de détails, nous avons compilé une galerie reprenant l’ensemble des valeurs de consommation de chaque rail d’alimentation au repos.

Tensions

Les tensions sont très importantes car elles nous servent à calculer la consommation (nous les multiplions par la valeur du courant). On constate que la tension fluctue énormément sur le rail 12 V dès lors qu’on la mesure avec une fréquence suffisante. La moyenne est certes bien de 12 v, mais l’architecture commutée et les diverses phases des condensateurs laissent leur marque de manière parfaitement visible.

Nous ne savons pas encore si la forte consommation au repos constitue un problème spécifique à la carte de Gigabyte ou si le défaut est inhérent à l’architecture Tonga. La rareté des cartes de référence et le manque d’homogénéité de celles qui sont effectivement disponibles ne facilitent en effet pas les comparaisons.

Consommation dans les jeux

Consommation (boucle de jeu)

Pour le test de consommation dans les jeux, nous commençons par échauffer les cartes graphiques pendant 20 minutes, jusqu’à obtention d’une température stable de 64 °C. Nous remesurons ensuite sa consommation électrique. Notre boucle de jeu est relativement lourde pour le GPU, ce qui nous permet d’affirmer que les 176 watts de moyenne que nous avons constatés sont plutôt représentatifs des jeux les plus exigeants du moment. Avec des titres un petit peu plus simples, la consommation devrait avoir tendance à se caler entre 165 et 170 watts.

Une fois encore, nous zoomons sur une minute de consommation ; la répartition de la charge entre les connecteurs PCIe et celui de la carte-mère est tout à fait conforme aux normes applicables.

Le contrôle qu’exerce la carte sur la puissance tirée du connecteur de la carte-mère est assez rassurant : la charge effective ne dépasse jamais le maximum nominal de celui-ci (75 watts).

Voyons comment sont répartis les 15 watts consommés dans les jeux.

Liste des valeurs individuelles par rail d’alimentation

Une fois encore, nous avons compilé une galerie reprenant l’ensemble des valeurs de consommation de chaque rail d’alimentation au repos.

Tensions

La tension moyenne est d’exactement 12 V, comme au repos, avec des fluctuations similaires.

La Gigabyte R9 285 WindForce OC, avec ses 176 watts dans les jeux, consomme près de 40 watts de moins qu’une AMD Radeon R9 280 de référence légèrement overclockée, qui est aussi un peu moins rapide en moyenne. Lorsqu’on compare l’efficacité énergétique de la Gigabyte R9 285 WindForce OC à celle des cartes graphiques de nos charts 2014, il apparaît que la petite nouvelle termine au niveau de la GeForce GTX 760, une carte basée sur l’ancienne architecture Kepler de Nvidia. Si AMD avait pour objectif de faire mieux que son rival, c’est raté. La firme est certes parvenue à rattraper son retard en matière d’efficacité énergétique, mais cela ne suffira pas pour faire concurrence aux futures cartes Nvidia Maxwell.

Consommation en calcul GPGPU (torture)

Consommation en calcul GPGPU : stress Test

Nous avons décidé d’aller encore plus loin et de pousser la Gigabyte R9 285 WindForce OC jusque dans ses derniers retranchements. Le résultat, à savoir 191 watts (sans modifier la consommation cible) correspond presque exactement au TDP spécifié par AMD. Cela montre également qu’en règle générale, on peut aujourd’hui faire confiance à cet indicateur, d’autant plus qu’augmenter la fréquence du processeur ne change plus le résultat final, à moins bien entendu de manipuler les autres paramètres.

Nous examinons une fois de plus une minute de consommation.

Les mesures prises sur la carte-mère confirment elles aussi que les valeurs restent dans une fourchette parfaitement acceptable.

Jetons un rapide coup d’œil à la puissance consommée sur chaque rail.

Liste des valeurs individuelles par rail d’alimentation

Comme pour les tests précédents, nous avons compilé une galerie reprenant l’ensemble des valeurs de consommation de chaque rail d’alimentation au repos.

Tensions

La tension moyenne est de 11,9 V, avec encore et toujours des fluctuations.

La Gigabyte R9 285 WindForce OC affiche une consommation maximale (191 watts) correspond presque parfaitement au TDP annoncé par le fabricant. Au vu de la charge de travail effectuée en OpenCL et en DirectCompute, elle se montre également plus efficace qu’une carte Nvidia Kepler comparable. Malheureusement, cette victoire ne sera que de courte durée pour AMD, car les Tonga auront probablement fort à faire face aux Maxwell de la firme au caméléon.

Température et bruit

Températures en fonctionnement continu

Noise Measurement

Conclusion

Voici ce que nous obtenons lorsque nous faisons la moyenne des tests effectués pour cet article. Les résultats sont normalisés en fonction de la Radeon R7 270X, qui représente la référence, à savoir 100 %. Notez que ces chiffres n’incluent pas les performances en Mantle. Nous avons également décidé d’exclure Assassin’s Creed IV car nous estimons que ce titre n’est pas représentatif d’un scénario typique.

Au final, la situation ne correspond pas à nos attentes. D’après les seules spécifications techniques, nous pensions que la Radeon R9 285 terminerait derrière la R9 280 dans les jeux, alors qu’en réalité, elle finit en moyenne devant elle, même s’il lui arrive de se laisser légèrement dominer dans l’un ou l’autre titre. Cela indique que le nouvel algorithme de compression des données de colorisation est suffisamment efficace pour compenser l’étroitesse du bus mémoire (pour rappel, 256 bits sur la Radeon R9 285 contre 384 bits sur la R9 280). Il s’agit là d’une prouesse technique des plus impressionnantes.

Pour un joueur, la Radeon R9 285 n’est cependant pas aussi impressionnante que la carte qu’elle est censée remplacer. Certes, ses performances par watt ont légèrement augmenté et il est toujours agréable de bénéficier de nouvelles fonctionnalités telles que le TrueAudio, la prise en charge du 4K dans les moteurs UVD et VCE ou encore le CrossFire sans pont de connexion. Mais pour un joueur, l’indicateur le plus important est le rapport performances / prix, et celui-ci n’évolue guère par rapport à la Radeon R9 280.

Ceci étant dit, la Radeon R9 285 n’en reste pas moins une affaire : il s’agit probablement de la meilleure carte graphique qu’un joueur puisse se procurer dans cette gamme de prix, exactement comme la Radeon R9 280 l’était à l’époque. Nous ne recommanderions très certainement pas aux actuels possesseurs de R9 280 de changer de carte, car ils ne verraient pas la différence, mais pour tous ceux qui souhaitent remplacer une carte d’entrée de gamme, la R9 285 est un excellent choix.

Nous souhaitons également comparer la nouvelle venue à la GeForce GTX 760. Voir cette dernière terminer juste en-dessous de la Radeon R9 270X est très certainement une surprise, à un point tel que nous avons refait tous nos tests à plusieurs reprises pour vérifier les résultats. Ceux-ci sont toutefois définitifs, et il semble que la situation découle de la combinaison d’une série de facteurs, tels que l’introduction de nouveaux titres, dont Thief (qui préfère l’architecture GCN), ou encore le choix de certains niveaux de détail qui ne favorisent guère la GeForce GTX 760 et ses maigres 192 Go/s de bande passante mémoire (sans compression…). La GeForce GTX 760, qui consomme encore moins que la Radeon R9 285, demeure une excellente carte graphique, mais nous commençons à nous demander s’il ne serait pas temps de réévaluer sa position dans une série de benchmarks.

Quant à la GeForce GTX 770, elle s’en sort admirablement et termine devant la Radeon R9 280X. Il ne faut pas non plus oublier que, d’après la rumeur, Nvidia est sur le point de lancer une nouvelle génération de GPU. Si c’est effectivement le cas, cela pourrait avoir une incidence majeure sur le marché des cartes à 250 €. Bien entendu, nous n’en saurons pas plus pour l’instant.

Avant de conclure, nous devons dire un mot sur le nouveau bundle d’AMD.  Nommé Never Settle: Space Edition, il contient de nouveaux titres dont le dernier Alien: Isolation et Star Citizen. Bien que Nvidia propose Borderlands: The Pre-Sequel avec ses GeForce GTX 770/780/Titan cards, il nous semble que l’offre d’AMD est plus variée.

Bref, nous n’avons aucune objection à recommander la Radeon R9 285 si vous pouvez la trouver aux alentours de 250 €, à moins bien entendu que vous ne puissiez trouver une R9 280 à bon prix. Certes, la Radeon R9 285 propose certaines fonctionnalités attrayantes, une consommation mieux contrôlée et un rapport performances/prix tout à fait correct, le meilleur est peut-être à venir : moins cher à fabriquer, le bus mémoire 256 bits devrait permettre à AMD de tirer les prix vers le bas à l’avenir.