Comparatif : le meilleur logiciel de torture de processeur

Introduction et système de test

Cette fois ci, nous voulons mettre à l’épreuve la stabilité de notre CPU et l’efficacité de son refroidissement. Une fréquence trop élevée ou une tension trop faible peuvent en effet rendre le système instable, et des températures trop hautes peuvent aussi avoir un impact négatif sur la stabilité et les performances. Mais comment faire pour mettre à l’épreuve son système, tout en minimisant les risques, et quels programmes sont les plus adaptés pour cela ?

Dans la première partie, nous nous étions uniquement concentrés sur les cartes graphiques. Cette fois-ci, nous nous penchons sur le CPU en particulier. Ici aussi, il y a certains pièges à éviter.

• Partie 1 : le meilleur logiciel de torture de carte graphique
  
• Partie 2 : le meilleur logiciel de torture de processeur
  
• Partie 3 : meilleure solution pour torturer son PC complet
  

Avant de poursuivre : être conscient des risques encourus !

Rappelons que les programmes testés poussent les CPU et les cartes graphiques dans leurs derniers retranchements, bien souvent au-delà de la limite de consommation prévue par le constructeur. Ce n’est pas pour rien qu’on appelle aussi ces programmes « power virus » ou « tests de torture ». Leur usage peut devenir vraiment dangereux si on effectue ces tests pendant de longues périodes.

L’usage de tels programmes se fait donc en connaissance de cause et en ayant conscience des dangers encourus ! Il est crucial d’utiliser en parallèle des programmes de monitoring capables de relever les températures et autres paramètres centraux de manière fiable et continue, afin d’interrompre le test si certains de ces paramètres indiquaient un danger imminent pour les composants !

Choix des programmes de monitoring adaptés

Dans la première partie, nous avons vu en détail différents programmes de monitoring pour carte graphique et indiqué les liens où les télécharger. Pour le monitoring du CPU et du système, il faut cependant employer d’autres programmes plus complets. 

HWiNFO64 est le programme le plus exhaustif que nous connaissons. Il est téléchargeable gratuitement ici. Si énormément de paramètres se laissent lire en continue, leur nombre rend l’actualisation souvent un peu lente et gourmande en ressources CPU.

Nous conseillons donc d’enlever les informations non essentielles (réseau, système, mémoire non volatile, etc.) pour mieux s’y retrouver, mais aussi pour accélérer la vitesse de rafraîchissement des mesures. En limitant leur nombre, on arrive à obtenir une actualisation toutes les demi secondes, ce qui est excellent. 

Choix du CPU

Nous laissons cette fois ci de côté nos plateformes X299 et X99 habituelles pour nous tourner vers une carte mère plus grand public à base de Z370, sur laquelle on a monté un Intel Core i7 8700 épaulé de 16 Go de RAM DDR4 3200. Cette configuration se rapproche d’une configuration grand public classique, sur laquelle en général un nombre moins important de capteurs est à disposition.  

Pour le refroidissement, nous ressortons notre compresseur Alphacool Eiszeit 2000 Chiller, capable de garder la température de l’eau à 20°C de manière constante et qui permet ainsi de comparer les températures atteintes sur les différents tests de manière fiable et précise.

La carte graphique reste une Asus RX 560 Strix OC, ce qui permet de comparer directement les tests entre eux. Une carte graphique plus rapide ne changerait rien à la démonstration, si ce n’est que la consommation totale serait supérieure. La charge CPU reste au cours de ces tests toujours maximale.

Système et méthode de test

Le tout nouveau système de test et la méthodologie employée ont déjà été décrits en détail. Vous pouvez tout savoir en consultant notre article sur notre protocole de test standardisé des cartes graphiques.

Prime95 avec AVX ou SSE

Comme Furmark pour les GPU, Prime95 est le programme de torture pour CPU le plus populaire, depuis de nombreuses années. Ce classique a su pourtant rester à la page et la version actuelle supporte le tout dernier jeu d’instructions AVX, lequel est capable de générer une charge bien supérieure à la limite de consommation. Mais tout le monde ne voudra pas forcément aller jusque là et on pourra faire baisser la fréquence par un réglage dans le BIOS lorsque ces instructions sont utilisées (offset AVX), ou bien lancer une version plus ancienne du programme. 

Nous allons tout de suite montrer comment on peut amener la nouvelle version à effectuer uniquement les jeux d’instructions souhaités. Mais tout d’abord, il faut télécharger la dernière version gratuitement à cette adresse. 

Choix du jeu d’instructions complémentaire

Selon le CPU testé, on peut laisser le programme choisir le jeu d’instructions le plus récent supporté par le CPU (AVX, AVX2 ou même AVX512) ou bien choisir soi-même. Pour cela il faut lancer une première fois le programme, on découvrira alors un fichier texte local.txt. Dans ce dernier, il suffit alors de placer un « 0 » à la fin des instructions non désirées et un « 1 » à la fin de la ligne contenant les instructions à effectuer. Dans le doute entre différentes variantes, il vaut mieux les laisser toutes sur 1 : le programme choisira automatiquement la version la plus récente supportée. 

    CpuSupportsRDTSC=0 or 1
    CpuSupportsCMOV=0 or 1
    CpuSupportsPrefetch=0 or 1
    CpuSupportsSSE=0 or 1
    CpuSupportsSSE2=0 or 1
    CpuSupports3DNow=0 or 1
    CpuSupportsAVX=0 or 1
    CpuSupportsFMA3=0 or 1
    CpuSupportsFMA4=0 or 1
    CpuSupportsAVX2=0 or 1
    CpuSupportsAVX512F=0 or 1

Test avec AVX et « small FFT »

Tout d’abord, nous laissons éclater la bombe et lançons le programme avec instructions AVX activées. Avec l’option « small FFT » on obtient la consommation CPU la plus importante de notre panel, avec des températures au sommet. La mémoire par contre est moins sollicitée, comme on le voit dans le tableau suivant : 

Test avec AVX et « Blend »

Si on utilise l’option « Blend », la mémoire est plus sollicitée, mais la charge CPU diminue en contrepartie. Cette variante constitue un test de stabilité envisageable pour traquer des erreurs de calcul sur un système overclocké potentiellement instable, cela dit, pour un test prolongé, il faut aussi que le système de refroidissement suive. 

Test avec SSE et « small FFT »

Si on désactive les instructions AVX (comme indiqué plus haut), ce benchmark devient un test de stabilité tout à fait recommandable et proche de la réalité, puisque la plupart des programmes n’utilise de toute façon pas les instructions AVX. On peut donc envisager de lancer le programme sur une longue période pour déceler d’éventuelles instabilités système, même s’il ne peut pas remplacer complètement des programmes classiques. 

Test avec SSE et « Blend »

Si on choisit l’option « Blend », la mémoire est plus sollicitée, tandis que le CPU chauffe moins. Cette variante est la moins exigeante, et on pourra l’envisager dans des systèmes au refroidissement limité comme ceux des portables ou des mini-pc. La charge mémoire reste cependant aussi importante que lorsque les instructions AVX sont activées.

OCCT et ses options

OCCT offre aussi une série de tests CPU très exigeants. On n’atteint certes pas la charge obtenue dans Prime95 avec les instructions AVX, mais pour des tests plus longs, OCCT reste un candidat de premier choix. Le programme offre des fonctionnalités intéressantes comme l’enregistrement des statistiques ou le choix entre boucle infinie ou boucle pendant une période donnée. Il est gratuit et téléchargeable à cette adresse. 

OCCT avec « Small data set »

Cette option est la plus exigeante des quatre testées dans OCCT, mais elle reste toujours nettement en dessous de ce que Prime95 est capable avec instructions AVX et « small FFT ». La mémoire est par contre nettement plus sollicitée que dans Prime95.

OCCT avec « Big data set »

La charge générée est sensiblement moins forte, ce qui en fait un test intéressant pour les portables au refroidissement limité. Par contre, la charge mémoire est résolument plus élevée que la variante Blender de Prime95, elle se hisse même à la deuxième place de notre classement.

OCCT avec « LinPack » et AVX

Cette option requérant les instructions AVX génère une charge élevée, mais cela reste en dessous de l’option « Small data set ». La charge mémoire reste très élevée. 

OCCT avec « LinPack » et SSE

La version SSE du test « LinPack » atteint une charge totale à peu près égale à celle de « Big data set ». Ce n’est pas extrêmement élevé, mais cela reste un test tout à fait valable pour les configurations au refroidissement modeste (par exemple avec le ventirad de base fourni par Intel) ou pour des portables. On peut ainsi le faire tourner sans problème pendant 24 h. 

Aida64 : CPU, FPU, cache, mémoire

Le test de torture CPU d’Aida64 offre de nombreuses options que l’on peut combiner à souhait. On retrouve entre autres un test de torture pour la mémoire, pour le cache, ou spécifiquement pour les unités de calcul à virgule flottante. On a donc l’embarras du choix. La version de test est valable pendant 30 jours et téléchargeable à cette adresse. La limitation dans le temps ou son achat forcé après expiration sont les seuls défauts majeurs de ce programme par rapport aux compétiteurs. 

Le programme propose l’enregistrement de nombreuses mesures dans un fichier configurable selon ses besoins, et les mesures sont aussi affichées en temps réel. On peut choisir entre l’affichage classique de courbes, ou bien un résumé dans la barre des tâches, ou bien même de les transmettre à des programmes tiers. 

CPU + FPU + Cache

Ceux qui pensent qu’en ajoutant le plus possible d’options, on obtient la charge la plus importante, se trompent. Contrairement aux tests spécialisés qui exercent une charge vraiment très élevée sur un composant en particulier, leur mélange ne produit qu’une charge modérément élevée. La répartition obtenue est en fait assez réaliste et simule un usage classique où on ferait appel à une application exigeante. 

Test CPU

Les valeurs obtenues se situent dans la moyenne des programmes testés. Aida64 n’a pas recours à l’utilisation intensive des instructions AVX et SSE, et ne stresse pas non plus particulièrement la mémoire et le cache. On simule donc la charge de programmes exigeants, mais plutôt anciens car pas optimisés pour les instructions actuelles. Ce test est donc adapté pour les ordinateurs relativement anciens ou pour commencer en douceur une série de tests de stabilité, avant de passer aux choses sérieuses.

Test FPU

La charge est concentrée sur les unités de calcul à virgule flottante, ce qui entraîne une température très élevée du package et du socle CPU, mais surtout la température la plus haute obtenue à l’intérieur du CPU. Ce test est donc avant tout destiné à tester la performance du refroidissement et forcera nombre de configurations à baisser la fréquence CPU pour ne pas surchauffer. 

Test du cache

Ce test est intéressant pour les CPU disposant d’un cache important. La mémoire est aussi sollicitée, ce qui en fait un test de stabilité adapté pour tester un système overclocké pendant de longues périodes, sans pour autant trop éprouver le système de refroidissement. 

Test de la mémoire

On atteint dans ce test la température la plus élevée de la mémoire parmi tous nos tests de torture. La consommation électrique des modules de RAM et le dégagement de chaleur de chaque puce sont significatifs. Il s’agit donc d’un excellent test pour évaluer la stabilité de la mémoire en complément d’autres tests moins spécifiques.

powerMAX, Heavy Load

CPUID powerMAX

Le test combiné GPU ne nous avait pas convaincus dans la première partie en raison d’une charge GPU bien trop faible, mais pour ce qui est de torturer le CPU, le programme s’en sort mieux. En plus, on peut choisir d’un clic de souris d’activer les instructions AVX ou SSE. Le graticiel est disponible à cette adresse.

• Avec AVX

On n’obtient pas des valeurs aussi élevées que Prime95 avec AVX, mais on s’en rapproche beaucoup. La charge obtenue est très élevée et constitue ainsi un bon test pour le refroidissement. Par contre, cette variante n’est pas adaptée pour tester la stabilité d’un système overclocké. Ajoutons que les FPU et le cache sont aussi fortement sollicités. 

• Avec SSE

Avec la version SSE du même test, on obtient des températures environ 10°C moins élevées, tandis que la charge mémoire augmente légèrement. 

Heavy Load

Le programme est capable de générer une charge CPU similaire à celle obtenue dans un jeu exigeant. Si on souhaite tester la capacité du système de refroidissement dans un cas de figure du quotidien, ce programme est donc adapté. Sur les configurations peu puissantes, on pourra le laisser tourner pendant une longue période sans craindre d’endommager les composants. On l’a compris, il ne s’agit donc pas d’un test de torture. Le programme est disponible ici. 

Ce que les CPU calcule et comment il s’y prend reste le secret du programme, qui ne donne aucune information en la matière. Il semble toutefois qu’il n’utilise aucun jeu d’instructions complémentaire. 

Graphiques : consommations comparées

La mesure de la consommation électrique permet d’évaluer la chaleur dégagée, mais elle ne dit pas tout. Nous y reviendrons. Observons tout d’abord ce que le package consomme. On voit que d’une variante à l’autre, la consommation peut varier énormément. Si certaines valeurs paraissent particulièrement élevées, rappelons que nous avons choisi un Intel Core i7 8700 qui se montre particulièrement gourmand dans les tests de torture. Ces valeurs indiquent donc plus ou moins le maximum de ce qu’une configuration grand public pourrait consommer. Sur la plupart des machines, ce sera beaucoup moins.

Consommation CPU

En termes de consommation, Prime95 devance la concurrence avec l’utilisation des AVX et l’option « small FFT » activée, suivi de près par powerMAX avec AVX puis le test des FPU de Aida64.

Consommation totale

Le classement reste plus ou moins le même quand on considère la consommation totale du système. On observe quelques variations en milieu de classement dues à une sollicitation plus importante d’autres composants (par exemple la mémoire vive) et des pertes différentes au niveau des convertisseurs de tension en raison de profils de charge différents. Mais ces variations restent marginales. 

Consommation annexe déduite

Nous avons tout de même soustrait la consommation du package CPU à la consommation totale pour voir combien les autres composants consommaient.  On voit alors que certains tests CPU sollicitent en fait tout le système et que d’autres composants génèrent eux aussi de la chaleur. C’est une donnée importante à prendre en compte dans le cas d’un système de refroidissement watercoolé : il ne faut pas seulement considérer le package, mais aussi le reste des composants avec un refroidissement du boîtier approprié.

Graphiques : températures comparées

Passons aux températures, qui sont la conséquence directe du dégagement de chaleur des composants. Comme nos tests sollicitent différentes parties du CPU, certains résultats sont surprenants.

Température interne du CPU

Commençons avec la température interne qui est communiquée presque en temps réel par les diodes (DTS) et réagissent donc rapidement aux variations de charges. Notre refroidissement à base de compresseur Chiller permet à la température de l’eau de rester constamment à 20°C. On peut ainsi comparer les températures de manière très fiable. Le graphique suivant montre la moyenne des valeurs communiquées par les différents cœurs sur l’ensemble du test : 

Température du package

La température du package ou PECI (Platform Environment Control Interface) recouvre plus ou moins la température moyenne des cœurs. Nous présentons ici la moyenne obtenue dans chaque test après 30 à 45 minutes (lorsque la température s’est stabilisée). En général, on se situe au niveau de la température des cœurs, mais parfois un peu au-dessus, selon le test. 

Température sous le socket

Observons maintenant la température communiquée par une sonde placée juste en dessous du socle CPU. Comme le CPU est refroidi par le système de refroidissement via le heatspreader (capsule), la température sous le socle ne monte que très lentement… mais sûrement car on voit que dans Prime95, elle atteint 105°C (!!), malgré notre refroidisseur de compétition !

Ce résultat prouve que l’utilisation de Prime95 avec instructions AVX doit se faire avec la plus grande prudence. Si on teste la stabilité du système, il faut que le programme de monitoring soit capable de lire toutes les températures pour pouvoir réagir en conséquence. 

Il faut donc se méfier des températures internes (DTS) du CPU, car sous le socle, la carte mère peut lentement se désagréger. 

Température DRAM

La charge de la mémoire est aussi très instructive avec des différences parfois importantes entre les tests, comme on le voit sur le graphique suivant : 

Résumé et conclusion

Test de la charge maximale    

Pour simuler la consommation maximale de tous les composants et les besoins de refroidissement induits tout en vérifiant la stabilité de l’alimentation électrique, il faut donc passer par des programmes de type « power virus » tels que Prime95 avec AVX (« small FFT » activé), powerMAX, qui se débrouille très bien pour un nouveau venu, ou encore le test des FPU dans Aida 64. Au quotidien, il est rare que les programmes fassent un usage aussi systématique de ces instructions et ces tests sont donc avant tout théoriques. Si on souhaite les rendre un peu plus proches de la réalité, il faut alors privilégier l’usage des instructions SSE.

C’est en fonction de ces tests extrêmes, avec ou sans AVX, qu’il faut dimensionner son système de refroidissement, en ne perdant pas de vue l’importance du refroidissement du boitier. En effet, un nombre important d’utilisateurs possédant une boucle de watercooling personnalisée oublient qu’il faut aussi un peu d’air à la carte mère pour respirer, sans quoi c’est condamner les convertisseurs de tension à une mort à petit feu.

Optimiser les nuisances sonores

La ventilation du boîtier devrait toujours être régie par un capteur de température. Une fois que l’on a défini la valeur maximale atteinte en « test de torture absolu », on peut simuler à l’aide d’une combinaison de tests de torture CPU et GPU plus « light » la charge dans un jeu exigeant. Nous conseillons ici particulièrement l’association de MSI Kombustor avec OCCT comme décrit plus haut. Avec les charges générées, on peut optimiser la courbe de vitesse de rotation des ventilateurs en plaçant la montée brutale de sécurité juste après les températures atteintes dans le test de torture « réaliste ».

Limites des tests de stabilité

Avec ces programmes, il n’est pas possible de garantir à 100% qu’un système de montrera stable en toute circonstance, mais on peut tout de même s’assurer que le système de refroidissement et l’alimentation électrique fonctionnent de manière appropriée. Ces programmes ne remplacent cependant pas les tests dans des programmes du quotidien pour traquer les instabilités dues à un overclocking trop optimiste. Prime95 et consorts ne sont pas des machines à traquer les erreurs de calcul, mais de simples outils de calcul optimisés pour une seule chose : consommer le plus possible d’énergie.

Conclusion

En réfléchissant un peu et avec les programmes appropriés, qui pour la plupart sont gratuits, on peut tester à peu de frais son système de refroidissement et la stabilité de son système. Ces tests permettent aussi de déceler une éventuelle dégradation de la performance de refroidissement afin de réagir en conséquence. Aussi, ces tests devraient être effectués tous les six mois sur les systèmes récents, voire plus régulièrement pour les systèmes plus anciens, surtout si on utilise son système de manière intensive au quotidien. Ces tests ne sont donc pas seulement destinés aux overclockers, mais à ceux pour qui la stabilité est primordiale.