Test : AMD Ryzen Threadripper 1950X, une histoire de coeur

Threadripper fait son entrée

Avec ses 16 cœurs et 32 threads, le Ryzen ThreadRipper 1950X d’AMD est probablement le plus gros lancement de processeur (et à coup sur le processeur le plus gros) de l’année. Et ce n’est pas peu dire, au vu des nombreux Ryzen qui s’attaquent depuis quelques mois maintenant à tous les segments du marché des CPU de bureau. Le constructeur se concentre désormais sur le haut de gamme, avec un produit doté de 60% de cores en plus, de 36% de lignes supplémentaires et de 68% de cache en plus par rapport aux Skylake-X d’Intel, à tarif similaire. Cerise sur le gâteau, AMD ne segmente pas sa gamme en jouant sur la connectivité, offrant la même chose sur tous ses Threadripper.

De manière impressionnante, tous les Ryzen 7, 5 et 3 reposent sur la même architecture modulaire. Threadripper ne fait pas exception, même s’il reprend aussi quelques caractéristiques des modèles EPYC.

Il y a quatre ans, Lisa Su – actuel CEO d’AMD – demandait à ses équipes de concevoir un processeur apte à rivaliser avec ce qu’Intel faisait de mieux en matière de CPU pour serveurs. C’était un objectif ambitieux compte tenu du retard du constructeur, mais l’architecture Zen et son design parti d’une feuille blanche était déjà dans les tuyaux, avec un IPC amélioré de 52% par rapport aux précédentes puces d’AMD.

Concevoir un processeur n’est toutefois qu’une série de compromis : les ingénieurs se sont rapidement rendu compte qu’il ne leur serait pas possible de faire un seul die monolithique capable de d’atteindre les objectifs en termes de performances, de gestion de la mémoire et de connectivité. A la place, ces mêmes ingénieurs ont fait le choix de blocs modulaires (CCX) de quatre cœurs, regroupés par die de huit cœurs. Et Zeppelin était né.

Désormais, AMD utilise les mêmes dies Zeppelin pour tous ses nouveaux processeurs, optimisant au passage au maximum l’utilisation de ressources limitées : il devient très simple d’ajouter plus de dies dans un même package afin de fabriquer des processeurs dotés de nombreux cœurs, tels que Threadripper ou EPYC. Il y a bien entendu des contreparties…

Si le lancement de Ryzen a été assez tumultueux à cause de son design unique, la plateforme associée est plus mature et les développeurs de jeux font de leur mieux pour tirer parti du potentiel de l’architecture. Les efforts d’AMD se montrent payants : les Ryzen ont rapidement montré leurs talents dans nos comparatifs et dossiers. Threadripper promet de nouveaux défis, mais AMD a ajouté quelques fonctionnalités qui devraient bien l’aider dans sa tâche.

Threadripper 1950X, 1920X & 1900X

Il est important de comprendre la cible visée par Threadripper. AMD a conçu ce design pour les développeurs, les ingénieurs audio/vidéo, les créateurs de contenus et plus généralement tout ce qui nécessite de nombreuses tâches en parallèle. Bien que Threadripper ne soit pas directement destiné aux joueurs, en particulier ceux qui se contentent d’un affichage Full HD avec des jeux peu multi-threadés, le nombre de cœurs élevés pourra également améliorer les performances des jeux lors des séances de streaming.

Avec son tarif psychologique de 1000 dollars, le Threadripper 1950X – avec ses 16C/32T – représente le haut du panier dédié au marché des CPU de bureau. Les 1920X (12C/24T) et 1900X (8C/16T) complètent la famille. Comme le reste des processeurs Ryzen, les CPU Threadripper offrent plus de cœurs qu’Intel à tarif équivalent. Cette fois-ci, nous avons également droit à 64 lignes PCIe (dont quatre réservées à l’interconnexion avec le chipset) là où Intel n’en propose que 44 sur son Core i9-7980XE. Et celui-ci n’est même pas encore disponible.

De plus, AMD intègre ces 64 lignes PCIe sur toute sa gamme Threadripper alors qu’Intel en « retire » sur les Skylake-X les moins puissants. Les configurations multi-GPU se font plus rares de nos jours, mais certaines utilisations sont encore limitées par le nombre de lignes PCIe (création de contenus, streaming avec cartes de capture dédiées…).

Le Threadripper 1950X fonctionne à une fréquence de base de 3,4 GHz, qui peut monter à 3,6 GHz lors des tâches lourdes et fortement parallélisées. Contrairement aux Ryzen classiques qui bénéficient d’un mode Precision Boost sur deux cœurs, celui des Threadripper peut pousser quatre cœurs à 4,2 GHz grâce à son design dual-die. Et comme les Skylake-X d’Intel, AMD offre un coefficient multiplicateur débloqué sur ses Threadripper, mais améliore l’overclocking et l’échelonnement de la tension en sélectionnant 5% des dies Zeppelin. En pratique, cela revient à permettre de diminuer légèrement la tension à fréquence égale par rapport aux Ryzen 7.

Chaque die Zeppelin embarque 16 Mo de cache L3, ce qui signifie que le Threaripper 1950X en possède 32 Mo. C’est sensiblement plus que les 24,75 Mo du Core i9-7980XE (18c/36T) d’Intel, et bien plus que les 18,25 Mo du Core i7-7900X proposé à un tarif similaire. Bien entendu, les latences du cache et la bande passante du cache L3 sont deux autres paramètres à prendre en compte, nous devrons donc mesurer et comparer les solutions proposées par les deux constructeurs.

L’architecture à deux dies d’AMD affiche en outre un TDP de 180W, plus élevé que les 165W des Skylake-X d’Intel. Bien entendu, le TDP ne reflète pas exactement la consommation avec tous les types de tâches. AMD apporte par exemple de très nombreuses fonctionnalités de réduction de la consommation d’énergie via sa suite SenseMI.

Un processeur avec un tel TDP demande forcement une solution adaptée de dissipation thermique, mais il n’existe hélas pas encore de systèmes de watercooling spécialement destiné au Threadripper. Afin de combler temporairement ce vide, AMD livre avec ses CPU un adaptateur Asetek permettant d’utiliser l’un des nombreux watercooling tout-en-un de la marque. Il y a également quelques ventirads de disponibles avec des bases adaptées couvrant la totalité de la capsule du processeur, en particulier chez Noctua.

Threadripper possède deux contrôleur mémoire dual-channel indépendants, un par die, qui se combinent pour offrir un support quad-channel avec des taux de transfert variés selon la configuration des bancs et du type de mémoire. La plateforme supporte la mémoire ECC et affiche une limite actuelle de 256 Go compte tenu des modules disponibles, mais peut supporter jusqu’à 2 To.

AMD interconnecte les deux dies Zeppelin via son Infinity Fabric, ce qui signifie que les données situées dans les banques mémoires éloignées souffrent d’une latence plus élevée. Le constructeur a donc pensé à intégrer deux nouveaux réglages – que nous allons détailler par la suite – qui permettent d’atténuer les défauts de cette architecture mémoire. Le Creator Mode permet d’utiliser la totalité des ressources mémoires et de calcul pour des tâches de productivité, tandis que le Game Mode essaie autant que possible de conserver les données le plus « proche » possible et force l’utilisation d’un seul die. L’idée de modes de fonctionnement dédiés est certainement nouvelle sur une plateforme de bureau, et cela demande en plus un redémarrage après modification, mais les gains de performance possibles en jeu en valent probablement la chandelle.

Le chipset X399 début sa carrière avec un nouveau socket TR4, mais c’est une plateforme haut de gamme qui trouve ses origines dans les datacenters. Autrement dit, les cartes mères TR4 vont forcement être plus onéreuses que les actuelles AM4, et pourraient même atteindre un tarif équivalent à celui des cartes mères basées sur un chipset Intel x299. AMD dispose cette fois-ci d’une longue liste de fabricants de cartes mères, tous prêts pour le lancement deThreadripper, évitant ainsi les déboires du lancement des premiers Ryzen.

Au cas où vous en douteriez encore, il s’agit bel et bien d’un produit haut de gamme. Dès l’emballage AMD se place loin devant Intel, fournissant même une clé dynamométrique avec son CPU !  D’ailleurs, si vous voulez admirer notre déballage de Threadripper, c’est par ici. Mais venons en au fait et voyons si les performances de Threadripper sont à la hauteur du battage médiatique.

Un processeur, deux dies, quatre configurations

L’énorme capsule des Threadripper cache une grande complexité, que nous allons essayer de simplifier en expliquant notamment le but des modes Creator et Game.  Vous pouvez également relire nos précédents articles sur les Ryzen 7 et Ryzen 5 qui abordent les détails de l’architecture Zen et du bus interne Infinity Fabric.

– Ryzen 7 1800X : test complet de la révolution d’AMD
– Test complet des Ryzen 5 1600X et 1500X

La base : le die Zeppelin   

L’architecture Zen repose sur un bloc de base, le CCX, qui compte quatre cœurs. AMD dote chaque CCX de 8 Mo de cache L3 divisé en quatre tranches. Chaque cœur d’un CCX peut accéder à toutes les tranches, avec la même latence.

Pour créer un die Zeppelin, AMD prend deux CCX (les blocs oranges sur l’image ci-dessous) et les relie par l’interface Infinity Fabric. Les CCX partagent le même contrôleur mémoire double-canal. En gros, on a affaire à deux CPU quadricoeur communiquant via l’Infinity Fabric, qui doit aussi absorber le trafic issu du Northbridge et des lignes PCIe.

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Tous les Ryzen 7, 5 et 3 utilisent le même die Zeppelin. Chaque cœur d’un CCX peut accéder au cache du CCX avec la même latence, mais les accès au cache d’un CCX voisin sont pénalisés par une latence plus importante. La communication entre des threads exécutés par des cœurs situés dans des CCX distincts souffre aussi, ce qui est particulièrement pénalisant pour les jeux, car Beaucoup de moteurs de jeux découpent leurs tâches en différents threads, qui doivent être synchronisés en permanence.

Assembler le Threadripper

Le schéma ci-dessous représente le die des processeurs AMD EPYC, dont le design est quasiment identique à celui des Threadripper. Il compte quatre die Zeppelin, soit 32 coeurs au total. 

Ceci dit, les Threadripper n’ont “que” 16 cœurs au maximum. AMD substitue donc deux “dummy dies” à deux Zeppelin. Ces bouts de silicium bruts, non gravés, servent simplement de cales pour la capsule. Sans eux, le ventirad pourrait écraser la capsule ou tordre le CPU. AMD précise que les deux dies fonctionnels sont toujours placés en diagonale.

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Ce design implique un gros problème. Lorsqu’une tâche tournant sur un die a besoin de données chargées dans le cache de l’autre die, elle doit voyager nettement plus longtemps. Cela introduit un niveau de latence que nous n’avions pas vu dans les précédents Ryzen ; son effet sur les performances en jeu est aigu. En général, l’impact sur les applications professionnelles est moindre, mais certaines souffrent bien.

Dompter des nouveaux réglages

Pour minimiser l’impact des accès à la mémoire lointaine, AMD introduit un nouveau mode d’accès mémoire que l’on peut activer dans le BIOS ou dans l’utilitaire Ryzen Master. Le réglage Local ou Distributed bascule entre une gestion NUMA (Non-Uniform Memory Access) ou UMA (Unified Memory Access) respectivement.

Le mode Distributed (UMA) est simple : il laisse les dies accéder à toute la mémoire. Le mode NUMA au contraire, essaie de garder toutes les données nécessaires à un processus tournant sur un die dans la mémoire directement attachée à ce die. Cela réduit, voire élimine les accès à trop grande distance. Le mode NUMA vient des applications professionnelles et il fonctionne au mieux lorsque les programmes sont prévus spécifiquement pour lui. Heureusement, même dans les logiciels non-optimisés, il peut apporter des gains de performance.

Les Threadripper sont les premiers processeurs grand public à posséder autant de cœurs. Certains programmes n’y étaient absolument pas préparés. Dans le pire des cas, comme celui de Far Cry Primal ou DiRT, il faut carrément désactiver quelques cœurs pour que le jeu accepte de se lancer. Il s’agit évidemment d’un gros problème, par conséquent AMD a créé un mode Legacy Compatibilty qui désactive la moitié des cœurs du CPU en lançant la commande “bcdedit /set numproc XX”. Par chance, les cœurs désactivés sont tous sur le même die ; voilà donc une excellente solution au problème de synchronisation entre dies ! Comme la modification est faite au niveau logiciel, le second die est toujours alimenté, et ses contrôleurs mémoire et PCIe demeurent actifs.

Mode Jeu ou Créateur

Reste maintenant à savoir tirer parti de toutes ces possibilités de réglage. Il y a quatre configurations, qui affecteront différemment chaque jeu ou application. Chacun devra donc les essayer au coup par coup pour trouver celle la plus adaptée à son usage particulier. Le 1 % de passionnés fanatiques de la bidouille sera aux anges. Les 99 % d’utilisateurs normaux hurleront d’horreur.

AMD a décidé de simplifier le processus en proposant deux configurations censées fonctionner chacune au mieux soit pour les jeux, soit pour les applications pros. Le mode Creator, celui par défaut, active les 16 cœurs et 32 threads. Il devrait convenir parfaitement aux applications bien multithreadées.

Le mode Game, enclenche le mode Legacy Compatibility et le réglage Local (NUMA). Nous allons tester ces deux configurations ainsi qu’une troisième activant simplement le mode NUMA.

Mesurer la latence de l’Infinity Fabric

Afin de mieux comprendre les conséquences de l’architecture multi-die de Threadripper nous avons mesuré la latence des accès mémoire entre coeurs sur un même CCX, sur deux CCX différents et sur deux dies séparés.

La latence intra-coeur représente les commmunications entre deux threads exécutés sur le même coeur et est donc insensible à la vitesse mémoire. La mesure intra-CCX concerne deux threads exécutés sur deux coeurs résidents dans le même CCX. Elle est également à peu près indépendante de la vitesse mémoire.

Au contraire, la latence inter-CCX, celle entre deux threads tournant sur deux coeurs présents dans deux CCX distincts est largement touchée par la vitesse de la mémoire vive. Nous avions déjà relevé une nette amélioration sur les Ryzen 5 et 7, entre de la DDR4-1333 et de la DDR4-3200. Le même phénomène s’observe sur les Threadripper. Toutefois les temps sont supérieurs à ceux des Ryzen.

Le mode jeu efface les latences inter-CCX, mais divise par deux la bande passante totale disponible.

Socket TR4 et chipset X399

Le socket Threadripper TR4

Pour accueillir les processeurs Threadripper, AMD a dû concevoir un nouveau socket. Il s’agit du TR4, alias SP3r2, que vous trouverez sur les cartes mères à chipset X399. Le TR4 compte 4094 broches, presque deux fois plus que le LGA 2066 des Skylake-X d’Intel. Le Socket TR4 marque aussi l’abandon par AMD des sockets PGA pour des sockets LGA (comme chez Intel).

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Le système de montage du CPU est inédit, donc un peu déroutant, mais devrait s’avérer plus sûr que le traditionnel levier, tout en restant simple. Il faut retirer trois vis Torx – dans le bon ordre – pour ouvrir le mécanisme. Le processeur, maintenu dans un cadre orange, se glisse dans un châssis intercalé entre le socket et le cadre métallique.

Ensuite, on peut retirer la coque protégeant les broches du socket et rabattre le processeur. Enfin, on referme le cadre métallique et on revisse. L’image ci-dessous montre la technique d’application de la pâte thermique recommandée par AMD. L’installation d’un ventirad passe par quatre autres vis.

Le socket TR4, tout comme les Threadripper a beaucoup de points communs avec la plateforme EPYC, dédiées aux serveurs, cependant, les CPU ne sont pas interchangeables.

Le chipset X399

L’indispensable chipset X399 gère deux ports USB 3.1 Gen. 2 et six ports USB 3.1 Gen. 1 en plus de six USB 2.0. Il apporte aussi huit ports SATA, qui sont configurables en RAID. Malheureusement le RAID NVMe n’est pas de la partie. Deux lignes PCI-Express 3.0 libres permettent aux constructeurs de cartes mères d’ajouter des interface de stockage (quatre SATA ou deux SATA Express par exemple) et huit lignes PCI-Express 2.0 sont là pour connecter des contrôleurs divers, comme des Ethernet ou WiFi/Bluetooth.

Les processeurs Threadripper fournissent huit autres ports USB 3.1 Gen. 1 ainsi que quatre ports SATA. Et surtout, ils disposent de 60 (!) lignes PCI-Express pouvant être réparties entre sept clients PCI-Express. D’une point de vue connectivité, la plateforme Threadripper est extrêmement séduisante.

Tests : VRMark, 3DMark et Ashes of the Singularity

Notes et explications de test

Comme mentionné précédemment, Threadripper offre des modes Creative et Game pour couvrir tous les différents cas de figures possibles.

Nous avons donc testé les deux modes afin de les comparer, mais nous avons également réalisé des tests en activant tous les cœurs tout en configurant les accès mémoires en « local ». Ce dernier paramétrage, à mi-chemin entre les Creative et Game Mode, offre un gain non négligeable de performances dans les jeux massivement parallélisés.

AMD indique que certains jeux préfèrent différentes configurations, mais n’avons pas de liste exacte. Nos tests pourront toutefois servir de guide pour les joueurs en quête des réglages idéaux pour leurs jeux favoris.

Notons également qu’Intel a publié la semaine dernière un nouveau microcode pour ses processeurs Skylake-X. Ce dernier réduit les performances dans certains jeux et diminue également l’offset AVX de deux crans. Nous avons également remarqué des modifications au niveau du Turbo Boost, bien que cela puisse être le résultat du nouveau BIOS MSI. Ces changements sont probablement la réponse à certains problèmes de puissance et de température que nous avons pu noter précédemment. Nous avons donc testé les CPU Skylake-X avec ce nouveau microcode.

VRMark & 3DMark

Nous ne sommes pas particulièrement fans des benchs synthétiques pour mesurer les performances en jeu, mais les tests CPU DX11 et DX12 de 3DMark permet d’avoir une bonne idée de la puissance disponible pour les moteurs de jeu.

Le test VRMark permet de mesurer la capacité d’une plateforme à utiliser un HTC Vive ou un Oculus Rift, même si vous ne possédez pas ce type de périphérique. Futuremark définit le seuil minimum pour passer le test Orange Room à 109 images par seconde.

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VRMark récompense tout particulièrement un IPC et une fréquence élevés, ce qui explique que les Threadripper se retrouvent en bas du tableau et que les modèles d’Intel se placent en tête. Nous suspectons également un manque d’optimisations de l’application VRMark.

Le Threadripper 1950X se sent beaucoup mieux lors des tests physiques DX11, et il surpasse le Core i9-7900X – même oveclocké – dans le test CPU DX12 grâce à ses nombreux cœurs. Le Core i7-7700K souffre de son côté dans ces deux tests à cause de son design à seulement quatre cœurs.

Les performances en jeu, du point de vue du CPU, repose grandement sur la génération de plus grand nombre possible de draw calls, parfois des dizaines de millions par seconde, via l’API dédiée. Le 1950X excelle dans les tests DX12, mais se montre moins performant sous Vulkan.

Ashes of the Singularity: Escalation

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Ashes of the Singularity : Escalation est un jeu qui bénéficie énormément d’un nombre de cœurs élevés. Overclocké, le Threadripper 1950X prend en toute logique la tête dans ce test, mais le Core i9-7900X résiste particulièrement bien malgré un nombre de cœurs bien moins important. En configuration par défaut, le 1950X s’en sort beaucoup moins bien, et même le Core i7-7820X – avec huit cœurs seulement – lui passe devant.

Civilization VI, Battlefield 1 & Dawn of War III

Civilization VI – test IA

Le test d’IA de Civilization VI tend à préférer les CPU à quatre cœurs. Le Core i9-7900X se montre impressionnant, mais il ne dépasse pas vraiment le Core i7-7700K.

Le Threadripper 1950X une fois overclocké et configuré en mode jeu se révèle tout à fait compétitif, mais il plonge dans les profondeurs du classement dans sa configuration d’origine.

Il est intéressant de noter que l’activation du mode Local (NUMA) augmente les performances à la fréquence d’origine, mais les diminue lorsque le CPU est overclocké. Civ VI est le seul jeu dans lequel nous avons rencontré cet étrange phénomène, pourtant bien reproductible.

Civilization VI – test graphique

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Le Skylake-X rencontre des difficultés dans ce test, que l’on peut sans doute attribuer à l’architecture mesh. Le 1950X bat le Core i9 dans sa configuration d’origine ou après overclocking et optimisation (mémoire NUMA mais SMT activé). Cependant, le Core i7-7700K reste intouchable.

Battlefield 1 (DX11)

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Les écarts sont ici très faibles, le jeu étant surtout limité par le GPU. On remarque toutefois que les Threadripper dans leur configuration de base peinent un peu pendant les premières secondes de notre scène de test. Passer le 1950X en mode jeu résout ces problèmes.

Warhammer 40,000: Dawn of War III

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Trois choses ressortent de Warhammer. Premièrement, le Core i7-7700K demeure de très loin le meilleur choix alors que les Threadripper sont les moins intéressants. Deuxièmement, l’activation du mode jeu est très efficace sur le 1950X (+15 % en moyenne). Enfin, l’overclocking n’a presque aucun effet sur les performances des Threadripper alors qu’il profite fortement aux Core i7 et i9. C’est sans doute le signe d’un problème d’optimisation du jeu.

Grand Theft Auto V, Hitman, Shadow of Mordor

Grand Theft Auto V

Nous mesurons les performances dans GTA V sur la séquence de vol en F-16 à l’aide du benchmark intégré.

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Grand Theft Auto V a toujours aimé les architectures Intel, leur fort IPC et leurs hautes fréquences, et c’est encore le cas aujourd’hui. Comme sous Warhammer, les Core répondent bien à l’overclocking, alors que les Threadripper gagnent peu. Le réglage mémoire Local/SMT se montre le plus efficace sur le 1950X, mais il ne permet pas au CPU de concurrencer les Intel. Le Core i9-7900X offre la meilleure fluidité.

Hitman (2016)

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Les Threadripper (surtout le 1950X) produisent des résultats assez irréguliers dans Hitman. Aucun réglage n’a su diminuer les écarts mesurés dans les temps de calcul des images. Curieusement, le mode Jeu est encore pire que le mode Créateur.

Middle-earth: Shadow of Mordor

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C’est une habitude, le Core i7-7700K overclocké s’impose de loin – logique, dans ce jeu faiblement parallélisé. Les Core i9, Ryzen 7 et Threadripper terminent au coude à coude, même si les Threadripper garantissent une meilleure fluidité.

Project CARS et Far Cry Primal

Project CARS

Project CARS est un titre exigeant sur le CPU qui exploite bien de multiples cœurs… jusqu’à un certain point.

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Ce jeu est dominé par… le Core i7-7700K overclocké ! Bravo si vous aviez deviné. Vu son tarif raisonnable, il s’avère une bien meilleure affaire que les Core i9.

De même, le Ryzen 7 1800X domine sans peine les Threadripper. Le 1950X bat le 7820X et l’overclocking creuse encore l’écart.

Far Cry Primal

Far Cry Primal refuse de se lancer lorsqu’il détecte les 32 threads du Threadripper, nous avons été forcé d’activer le mode Legacy.

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Une fois n’est pas coutume, le 7700K souffre de saccades visibles dans ce benchmark.

Le Ryzen 7 1800X offrent presque les mêmes performances que le 1950X et tous deux garantissent une meilleure fluidité.

Rise of the Tomb Raider et The Witcher 3: Wild Hunt

Rise of the Tomb Raider

Grâce à ses derniers patchs Rise of the Tomb Raider s’est débarrassé de ses problèmes sur l’architecture Ryzen.

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Le Threadripper 1950X une fois optimisé en Game Mode réussit bien dans ce test, dépassant légèrement le 1800X.

Les Core gardent cependant la tête. Le 7700K et le 7900X terminent dans un mouchoir de poche que ce soit aux fréquences de base ou overclockés.

The Witcher 3: Wild Hunt

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Le classement est très semblable dans The Witcher 3, mais les écarts absolus sont anecdotiques.

Tests : Adobe Creative Cloud, Encodage vidéo, Compression

Nous avons testé le Threadripper en configuration standard, mais aussi overclocké (tous les cœurs à 3,9 GHz). Par équité, nous avons mis face à lui un Core i9-7900X lui aussi overclocké de manière raisonnable. La comparaison est intéressante, surtout lorsqu’on voit les deux fleurons d’AMD et Intel dépasser la barrière des 250 W consommés pendant un rendu 3D.

Adobe Creative Cloud

Les applications du Creative Cloud d’Adobe font un meilleur benchmark que les tests synthétiques, dépendant tour à tour des performances monocoeur ou multicoeur.

After Effects CC est un classique des applications parallélisées, où le nombre de cœurs est plus important que la fréquence. Diamétralement opposé InDesign CC repousse les Skylake-X en bas du classement alors que le Core i7-7700K caracole grâce à sa fréquence. Le cas des Threadripper est encore pire puisqu’ils se font battre par les Ryzen, même après overclocking.

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L’exemple le plus déroutant reste Illustrator. Alors que le Threadripper 1920X overclocké à 4,1 GHz parvient à s’imposer, même devant le Core i7-7700K, le plus gros des Threadripper se ramasse en dernière position.

Encodage vidéo

Handbrake offre leur moment de gloire aux Threadripper. Le Core i9-7900X ne parvient à résister qu’en qualité d’encodage normale. Une fois en haute qualité, il ne s’accroche au podium qu’après avoir été overclocké.

Compression et Décompression

Les Threadripper continuent leur série de victoire dans les tests de compression. À nouveau, leur seul concurrent est le Core i9-7900X overclocké.

Le paysage change complètement en décompression. Là, le Core i7-7700K règne en maître grâce à sa fréquence. Les Threadripper terminent tout de même premiers des processeurs à plus de quatre cœurs.

Tests : Station de travail 2D et 3D

Performances 2D

Pour mieux comprendre les résultats qui suivent, nous commençons avec notre bon vieux benchmark GDI/GDI+ qui teste deux méthodes de rendu des objets en deux dimensions : une traditionnelle utilisée par les applications anciennes et l’impression sur papier et une plus récente qui est principalement utilisée pour le rendu des GUI actuelles. Ce test permet d’évaluer le débit en écriture sur un périphérique ou bien la performance mémoire dans un immense DIB.

Benchmarks synthétiques 2D Tom’s Hardware

Observons tout d’abord l’écriture directe sur un périphérique. Le pilote graphique utilise le CPU de manière soutenue, mais sur peu de threads. En effet, depuis l’introduction de l’architecture Unified Shader, il n’existe plus d’accélération matérielle en 2D et le modèle de pilotes Windows est aussi un véritable frein.

Faisons entrer la mémoire dans la danse et utilisons l’unique fonction d’accélération matérielle pour la 2D encore existante : la copie d’un graphique stocké dans la mémoire vers un périphérique d’affichage. Nous répétons donc la méthode précédente mais stockons le résultat dans un bitmap virtuel et pas sur l’écran. Une fois seulement que le graphique est complet, nous l’envoyons au périphérique de rendu. L’occupation CPU est alors nettement supérieure, logique puisque les goulots d’étranglement du reste du système sont contournés. On obtient un résultat surprenant : les Ryzen Threadripper dominent nettement et se placent même devant le Core i7-7700K.

AutoCAD 2016 (2D)

Nous comparons maintenant les résultats obtenus sur notre benchmark maison avec AutoCAD, même si ce dernier fait appel à DirectX. Ce programme ne fait pourtant rien d’autre que reproduire chaque fonction de dessin de manière logicielle. Ici, c’est surtout l’IPC qui compte puisque AutoCAD a du mal à répartir le travail sur plusieurs cœurs, comme en témoignent les résultats.

Performances en 3D

Beaucoup d’applications professionnelles dans le domaine de l’ingénierie sont compilées et optimisées pour une utilisation sur une architecture Intel, ce qui se ressent naturellement dans les performances. Nous incluons ces résultats quelque peu biaisés en espérant que cela incitera les concepteurs de ces programmes à accorder un peu plus d’attention à AMD et son architecture Ryzen, afin de laisser le libre choix du processeur aux utilisateurs. Cela passe aussi par une utilisation des opportunités offertes par un nombre de cœurs plus important, dans la mesure du possible.

AutoCAD 2016 (3D)

La fréquence est plus importante que le nombre de cœurs, même si les Ryzen 7 et les Ryzen Threadripper sont au coude à coude. Comme AutoCAD utilise DirectX, mais n’est pas optimisé pour le multicoeurs, les résultats sont ici semblables à ceux obtenus en jeu sur des titres anciens.

Cinebench R15 OpenGL

Le benchmark OpenGL de Cinebench montre ce qu’il arrive quand un logiciel n’a pas été optimisé pour Ryzen. La fréquence prime sur le nombre de cœurs, mais c’est surtout un benchmark réservé à Intel.

SolidWorks 2015 – GPU

Même chose pour SolidWorks 2015. On constate même que le Ryzen Threadripper 1920X overclocké à 4,1 GHz s’incline devant un Ryzen 7 1800X. Si on modifie dans le BIOS les accès mémoire, on arrive à améliorer légèrement les choses, mais la plupart des autres tâches en seraient alors ralenties. Ce sont toujours des arbitrages difficiles et il faut parfois sacrifier de la performance dans un domaine pour en gagner globalement.

Creo 3.0 – GPU

Comportement similaire avec Creo, même si pour les Ryzen Threadripper, le nombre de processeurs semble cette fois l’emporter sur la fréquence. Tous deux restent cependant bons derniers. En modifiant un peu les options du BIOS, on pourrait améliorer les choses et faire remonter les Threadripper en milieu de peloton, mais la performance globale en serait malheureusement impactée (voir page suivante).

Blender (prévisualisation 3D en temps réel)

En laissant de côté le Core i7-7700K, les résultats des Threadripper dans Blender sont tolérables si on les mets en parallèle avec leur excellente performance en rendu final (voire la page suivante). Dans l’ensemble, c’est donc un résultat satisfaisant.

Catia V6 R2012

Ultra optimisé pour le rendu graphique, ce benchmark issu de la suite gratuite SPECviewperf 12 reflète bien la performance CPU. Une fois de plus, la fréquence est primordiale.

Maya 2013

Constat similaire avec Maya. Rappelons cependant que la 3D en temps réel ne constitue qu’un aspect de la performance globale. Pendant le rendu final, Threadripper se réveille et fait parler la poudre.

En résumé

Dans les tâches de conception, les deux Ryzen Threadripper ne sont pas véritablement inadéquats… mais ils peinent à convaincre. Selon la quantité de tâches parallélisables, on peut ou pas envisager leur utilisation, mais si la station de travail est uniquement dédiée à cette étape de la conception, il vaut mieux se tourner vers d’autres CPU.

Tests : station de travail, rendu photoréaliste

Performances CPU en station de travail

Dans le domaine de la productivité, il n’y a pas que la performance 3D qui compte, les CPU ont en général une multitude de choses à effectuer en même temps (simulations, calculs divers, prévisualisations, etc.) Pour se faire une idée globale de la performance à attendre, il faut donc considérer la performance dans son ensemble.

La plupart des logiciels actuels possèdent des modules de calcul ou de simulation purs qu’il est donc particulièrement important d’évaluer. Les logiciels comme SolidWorks n’utilisent pourtant que rarement l’ensemble des threads à disposition, de sorte que les processeurs quad core avec un IPC élevé (ou bien gérant deux threads simultanément sur un cœur) sont souvent en tête. Ici, les deux Threadripper arrivent tout de même à suivre le rythme.

Dans Creo, la fréquence est reine tant que le programme dispose d’au moins huit threads pour fonctionner. Le Threadripper 1920X dépasse donc logiquement son grand frère.

Dans 3ds Max, la fréquence et le nombre de cœurs sont également importants. Le Core i7-7700K offre une excellente performance grâce à sa haute fréquence et à sa gestion efficace de l’Hyper-Threading.

Dans le test suivant, la performance en rendu est comprise dans le score total. Du coup, le score des Threadripper est excellent.

Performance CPU : rendu photoréaliste

Dans le rendu final, il est moins question de polyvalence et plus de la capacité à effectuer des tâches répétitives de manière parallèle le plus efficacement possible. Nous séparons donc cet aspect pour mieux l’évaluer. Revenons à 3ds Max : en rendu, les Threadripper sont les maitres incontestés. Le nombre de cœurs est plus important que la fréquence, même si cette dernière a aussi son intérêt.

La version ligne de commande de Luxrender confirme cette impression, même si le Core i9-7900X parvient à faire jeu égal avec le Threadripper 1920X. Le Threadripper 1950X domine les débats.

Passons à Blender. Dans un scénario classique (mais avec un échantillon de 200 pixels), les Threadripper sont en haut du classement. Le Core i9-7900X et le Threadripper 1920X sont à peu près au même niveau et le 1950X loin devant.

En passant au test Blender de SPECwpc, le résultat est très semblable, même si le Core i9-7900X overclocké reprend du poil de la bête et passe devant le Threadripper 1920X, en raison de la plus grande diversité des tâches à effectuer.

Si on réduit encore la part du rendu dans le score, le Core i9-7900X non overclocké arrive à dépasser le Threadripper 1920X aux fréquences d’usine.

Pour finir, dans le dernier benchmark très généraliste, qui prend en compte un nombre important de facteurs, et où le nombre de cœurs n’est pas le facteur déterminant, les Threadripper se placent en milieu de tableau.

En résumé

Si les Core i9 d’Intel sont de bons CPU dans le domaine semi-professionnel, les Threadripper se montrent aussi très capables. Ils offrent presque toujours une performance solide et dans certains cas de figure dépassent largement la concurrence. Voilà donc enfin un domaine où les Threadripper sont maitres de la situation.

Calculs scientifiques et High Performance Computing

Pour cette série de tests, nous utilisons la suite SPECwpc pour stations de travail, laquelle simule de nombreux cas de figure de calculs mathématiques se laissant parfaitement paralléliser et qui évalue aussi la bande passante mémoire, les caches et les latences.

Rodinia

Le benchmark Euler3D, qui simule le calcul de la dynamique des fluides, donne des résultats très impressionnants. Les Threadripper sont dans leur élément, et la seule petite surprise vient du fait que les processeurs overclockés ne se détachent pas plus de leurs équivalents aux fréquences d’usine.

Convolution

Il s’agit d’un benchmark de l’analyse de fonctions qui, à partir de deux fonctions, en génère une nouvelle. Ici, la fréquence et le nombre de cœurs jouent un rôle important.

CalculiX

Ce benchmark simule le calcul de structures tridimensionnelles. Tandis que le Ryzen 7 avec ses 8 cœurs se place derrière les Skylake-X d’Intel, le Ryzen Threadripper 1950X arrive à devancer le Core i9-7900X.

Équation de Poisson

Cette équation joue un rôle important en physique. L’augmentation de fréquence des Threadripper n’a ici presque aucun effet sur la performance. Le Core i9 7900X d’Intel est dans son élément et domine nettement la concurrence AMD, qui ne limite les dégâts que grâce à un nombre important de cœurs.

Sequential Reweighted Message Passing (SRMP)

Il s’agit ici d’algorithmes utilisés dans le domaine de l’énergie. Le code n’est pas à l’avantage des CPU AMD, même si les Threadripper limitent la casse grâce à leurs nombreux cœurs, tandis que les Ryzen 7 sont loin derrière.

Kirchhoff Migration

La structure de la croute terrestre peut être étudiée à l’aide de mesures sismiques et d’un modèle mathématique, qui repose sur l’équation de Kirchhoff. Les calculs nécessaires à ces analyses fonctionnent très bien sur les Ryzen Threadripper.

En résumé

Les Threadripper d’AMD sont ici dans leur domaine de prédilection et excellent, tant que la compilation du code ne pose pas de problème spécifique, comme c’est par exemple le cas dans le benchmark SRMP. Nous sommes confiants dans l’avenir et parions que les développeurs vont adapter leur code aux processeurs Ryzen, de sorte à tirer parti de la nouvelle architecture. Les Threadripper sont en effet avant tout faits pour des travaux intenses et parallélisés, comme le prouvent les bons résultats.

Overclocking, et stabilité

L’importance centrale du système de refroidissement

Bonne nouvelle ! AMD a opté sur les Ryzen Threadripper pour une soudure entre le die et le heatspreader, plutôt que de la pâte thermique. Lorsque nous passerons à l’overclocking, cela nous permettra une bien meilleure marge de manœuvre. Le refroidissement est en effet d’une importance centrale sur ce type de processeur, ce qu’AMD a bien compris en livrant à la presse une solution all-in-one de watercooling de Thermaltake, laquelle se compose d’un radiateur de 36 cm de long, refroidi par trois ventilateurs de 120 mm de diamètre.

Ceux-ci sont, tout comme la carte mère et les modules mémoire, équipés d’illuminations LED qui donnent à l’ensemble un petit air de sapin de noël high-tech. Après tout pourquoi pas, l’ensemble fonctionnant d’ailleurs sans accros. Le seul problème rencontré provient de la pâte thermique fournie avec la pompe Asetek : il n’y en a tout simplement pas assez pour recouvrir convenablement toute la surface du processeur ! Pour tenir les 180 W dégagés en charge sans overclocking, il faut s’y prendre autrement et laisser le grain de riz habituel pour une portion plus large, que l’on répartira uniformément à l’aide mouvements circulaires du bloc de refroidissement sur le heatspreader.

Montage du refroidisseur maison

AMD a repensé le design du socle CPU. L’un des points principaux concerne le vissage puisque les vis M3.5 ont un pas de vis d’une taille inhabituelle, que l’on ne trouve pas dans le commerce. On voit nettement la différence sur l’image ci-dessous, avec une vis normale à gauche et une équipant le système AM4 d’origine à droite :

Il ne suffit donc pas de fournir des cadres adaptés pour assurer la compatibilité, il faut aussi fournir les vis adéquates. Comme la douille filetée du socket n’est pas traversante, la longueur de la vis doit également être adéquate. Les vis de 20 mm que nous avons utilisées sont trop longues, nous avons donc eu recours à des lamelles pour compenser. Des vis de 15 mm auraient été parfaites, si seulement on avait pu en trouver avec ce pas de vis.

La question suivante est encore plus pressante : quelle pression exercer sur le CPU ? Nous avons essayé plusieurs possibilités à l’aide d’un tournevis dynamométrique. Nous avons commencé avec une pression de 0,1 Nm. À partir de 0,25 Nm, le refroidissement était optimal et nous n’avons pas poussé plus loin. Il ne sert à rien de serrer comme un malade juste pour voir, on risquerait de déformer le socle. Nous conseillons donc de ne pas dépasser une pression maximale de 0,35 Nm.

La photo suivante montre le système de refroidissement Alphacool XPX, une fois installé sur le socket SP3. Les rondelles en polyamide remplacent les ressorts, et la première rondelle en acier permet d’éviter que la tête de vis ne s’enfonce dans les autres lamelles, beaucoup plus molles.

Overclocking

Nous avons naturellement voulu voir jusqu’où il était possible de pousser le CPU sans danger. Le Ryzen Threadripper 1950X tournait sans problème à 3,9 GHz avec une tension de 1,35 V, tandis que le 1920X pouvait monter à 4,1 GHz. À ces fréquences cependant, une solution de watercooling all-in-one n’était plus adaptée, car en rendu, les CPU dépassaient largement les 250 W, comme nous le verrons à la page suivante.

Pour pouvoir comparer les résultats de manière fiable avec les autres processeurs testés, nous reprenons notre compresseur Eiszeit Chiller, qui permet un refroidissement constant du CPU, quelles que soient les conditions extérieures, avec une eau à 20°C, même quand le processeur dégage plus de 300 W de chaleur. Notons tout de même qu’une solution de watercooling classique aurait ici suffi, dans la mesure où le heatspreader est soudé au die, ce qui permet de mieux dissiper la chaleur que par exemple sur le Core i9-7900X d’Intel.

Avec le Chiller, nous sommes parvenus à faire monter le 1920X à 4,2 GHz à 1,45 V et même 4,3 GHz à 1,5 V. Mais ces résultats ne sont pas praticables dans une utilisation quotidienne. Le Ryzen Threadripper 1950X est monté quant à lui à 4 GHz à 1,45 V, mais notre Chiller montrait quelques signes de faiblesse, les températures devenant même pour lui trop élevées. Dans nos benchmarks, nous avons donc fixé la limite à 3,9 GHz pour le Ryzen Threadripper 1950X, et 4,1 GHz pour le Ryzen Threadripper 1920X.

Températures maximales aux fréquences d’origine

AMD communique un offset de +27 °C pour la température Tctl, laquelle est censée représenter la température médiane des cœurs. Nous pouvons plus ou moins confirmer cette valeur si on compare la différence de température entre Tctl et Tdie, c’est à dire la température du chip. De ce fait, et comme une mesure de la température à la surface du heatspreader est impossible en raison de sa taille, nous avons renoncé au calcul du delta entre ces deux valeurs, comme nous l’avions fait sur les Ryzen 7, 5 et 3.

Nous testons tout d’abord les deux CPU avec le système de refroidissement fourni par AMD. Sans dévoiler trop les mesures de consommation à la page suivante, disons simplement que la carte mère limite la consommation des deux Threadripper à un tout petit peu moins de 180 W. La consommation aurait sinon très régulièrement dépassé cette valeur. Comme le Ryzen Threadripper 1920X possède moins de cœurs, mais a une fréquence supérieure, sa consommation est quasi égale à celle de son grand frère. Observons d’abord l’évolution de la température du plus gros des deux Threadripper :

Le Ryzen Threadripper 1920X se comporte de manière quasi identique, à l’exception de quelques sauts ponctuels de Tdie et Tctl. Comme la consommation est identique, un comportement analogue n’est pas non plus surprenant.

La sonde de température de notre carte mère Asus indique une température 6 à 12 degrés inférieure à la Tctl, et monte de manière moins abrupte. Les convertisseurs de tension chauffent à seulement 60°C, tout va bien de ce côté-là.

Températures maximales en overclocking

Passons maintenant à l’overclocking. Comme les tensions nécessaires au fonctionnement stable des processeurs est bien supérieure à ce qu’on pourrait qualifier de raisonnable, la consommation explose bien au-delà des 300 W. Ici, le refroidissement a fort à faire, et nous utilisons uniquement notre système Chiller. Par curiosité, nous avons testé avec un système de watercooling classique, les températures Tctl et Tdie montaient alors de 10 à 15 degrés, ce qui est encore tolérable.

Le Ryzen Threadripper 1950X consomme au maximum environ 325 W, la Tctl s’élève alors à 87 °C sur le Chiller. Ce n’est pas tant que ça si on se souvient qu’elle inclut un offset de 27 °C, ou si on considère la Tdie. Les 60 °C relevés sur cette dernière montrent la supériorité de la soudure par rapport à la pâte thermique, comme c’est le cas par exemple plus le Core i9-7900X d’Intel, qui est freiné thermiquement par une dissipation inadéquate.

Même si la consommation du Ryzen Threadripper est un peu inférieure (oui, à ce niveau, 10 W ne sont pas grand-chose), la température Tctl est nettement supérieure. Ce n’est pas étonnant, puisque la consommation par cœur est aussi supérieure. La Tdie et la température communiquée par Asus sont ici presque identiques. La différence entre Tctl et Tdie se situe entre 26 et 27 degrés, ce qui rentre dans les clous.

Températures des convertisseurs de tension

Nous allons bien sûr tester dans un article suivant le comportement de différentes cartes mères X399 à des charges différentes, tout comme celles à socket X299 pour les Skylake-X. Sur notre Asus X399 ROG Zenith Extreme de test, nous pouvons cependant déjà constater que la température des convertisseurs de tension, même pour une consommation au-delà de 300 W, reste en-deçà des 100°C, sans l’aide d’une ventilation dédiée.

La limite de température maximale fixée par Asus s’élève à 105°C. Au-delà, la carte réduit automatiquement la consommation. Cela dit, un petit courant d’air est le bienvenu, comme en témoigne la différence de température enregistrée sur le graphique plus haut. On se demande par contre qui a eu l’idée de placer un ventilateur au-dessus des entrées sorties, car il ne sert à rien et se montre bruyant. On s’en serait bien passé.

Consommation

Remarque préliminaire

Nous mesurons la consommation du package, c’est à dire seulement la consommation du CPU, et donc ce qu’il dégage de chaleur. Pour étayer nos mesures, nous avons effectué quelques mesures directement au niveau de la carte mère et à la prise.

Les données communiquées par la carte mère et lues par HWinfo64 sont assez précises, même si l’intervalle de mesure est plus long qu’avec nos mesures à l’oscilloscope. Pour être justes, nous avons ajouté aux graphiques le Core i9-7900X overclocké à 4,5 GHz.

Il faut savoir que les Ryzen Threadripper utilisent à des fréquences différentes des tensions intermédiaires pour les rails SOC et SMU. Si on considère la consommation du package dans son ensemble, ces tensions intermédiaires ont une grande influence sur les résultats obtenus ! AMD nous a conseillé d’utiliser les 32 Go de DDR4 3200 avec le profil fourni. Si on faisait cependant fonctionner la mémoire à 2133 MHz, la consommation serait 15 W moins élevée !

De plus, la consommation par défaut pour les deux CPU est fixée à 180 W. Mais, si on overclocke la fréquence comme préconisé, ce sont 15 W de moins qui sont alloués au CPU, ce qui peut avoir un impact sur les performances si tous les cœurs fonctionnent simultanément et se rapprochent de la limite fixée !

Au repos

La consommation au repos est environ deux fois plus élevée que celle des Ryzen 7. N’oublions pas que les Threadripper possèdent deux die et que leur fréquence est supérieure sur des tâches monothreadées. Pour les CPU overclockés, il faut encore ajouter la tension plus élevée. Nous avons déjà parlé de la mémoire : si le Ryzen Threadripper 1920X utilisait de la mémoire DDR4 2133, sa consommation baisserait à 32 W.

AutoCAD

AutoCAD 2016 utilise rarement plus de deux à trois processeurs pour les travaux de rendu dans l’espace de modélisation et de rendu papier. Le plus souvent, il se contente même d’un seul utilisé intensivement. Il ne faut donc pas s’étonner que la consommation n’augmente que de 15 W par rapport au repos. Les processeurs overclockés s’octroient 14 W de plus, ce qui donne un écart de près de 30 W par rapport au repos. Et nous ne parlons pas de la mémoire…

En jeu

En jeu, c’est un peu la cacophonie entre les cœurs, ce qui se ressent sur la performance pas vraiment excellente. La consommation aux fréquences par défaut est similaire à celle du Core i9-7900X d’Intel, même si la performance en jeu n’est pas aussi bonne. Même comportement pour les applications CAD requérant du rendu 3D en temps réel.

Consommation maximale

En stress test, les vannes s’ouvrent en grand, particulièrement pour les modèles overclockés. Il faut toutefois noter que la consommation élevée du Core i7-7900X aux fréquences par défaut est à mettre aussi sur le compte de la carte mère qui laisse tourner tous les cœurs simultanément à une fréquence supérieure à celle prévue par Intel (voir notre article sur les problèmes des Core i9-7900X sur les cartes mères X299 ).

Les deux Ryzen Threadripper n’ont rien à craindre de la carte mère de test, puisque notre Asus X399 ROG Zenith Extreme respecte à la lettre la limite de consommation par défaut de 180 W. C’est une autre histoire quand on tente un overclocking manuel. À 1,425 V pour 4,1 GHz pour le 1920X et 1,35 V pour 3,9 GHz sur le 1950X, le résultat est une consommation bien au-delà des 300 W, qui dépasse de peu celle du Core i9-7900X overclocké à 4,5 GHz.

En résumé

Que deux dies consomment plus qu’un seul, c’est dans la nature des choses et ne surprendra personne, surtout quand tous les cœurs sont sollicités. Plus surprenant, nous sommes parvenus à dépasser sur le Ryzen Threadripper 1920X la marque symbolique des 4 GHz et avons même atteint 4,1 GHz de manière stable sur 24 threads. Tant que les tâches à effectuer se laissent facilement paralléliser, et que les applications sont compilées de manière appropriée, la consommation relativement élevée se justifie en regard de la performance obtenue.

L’efficacité énergétique en jeu est, par contre, bien supérieure sur les Skylake-X. Le meilleur IPC des processeurs Intel se fait ici nettement sentir. Une partie importante de la surconsommation des Ryzen Threadripper vient du « bruit de fond » du CPU, lequel consomme au repos déjà 15 W. Si on excluait du calcul ces 15 W pour la performance en jeu, les Threadripper feraient bien meilleure figure : l’augmentation de la consommation en jeu est alors en adéquation avec la performance modérée obtenue.

Conclusion