Comparatif : quelle GeForce ou Radeon pour miner de l’Ethereum ? v.2

L’Ethereum, tueur de Bitcoin ?

Pour cette première mise à jour de notre dossier dédié au minage d’Ethereum, nous avons rajouté six modèles de cartes graphiques en milieu et en entrée de gamme, pour vérifier si une solution ne nous aurait pas échappé. Nous préparons une seconde mise à jour (v.3) pour intégrer les cartes haut de gamme.

– MSI GTX 1050Ti Gaming X 4G
– MSI RX 580 Gaming 8G
– MSI RX 560 AERO ITX OC 4G
– Sapphire RX 560 Pulse OC 4G
– Sapphire RX 550 Pulse 4G
– Sapphire RX 470 Mining 4G

Mais jusqu’où ira la folie des crypto-monnaies ? Si leur nombre ne cesse d’augmenter, seule une poignée tire réellement son épingle du jeu pour atteindre une capitalisation suffisante et être réellement viable. L’une de ces monnaies fait particulièrement parler d’elle ces derniers mois : l’Ethereum.

A l’heure où nous écrivons ces lignes, l’ETH est en effet la deuxième crypto-monnaie en terme de capitalisation, avec un volume total de près de 93 milliards de dollars. A titre de comparaison, le Bitcoin est toujours en tête avec une capitalisation de 180 milliards de dollars (après un pic à plus de 325 milliards de dollars il y a quelques semaines), et le Litecoin, jadis concurrent désigné du BTC, n’atteint « que » 9 milliards de dollars.

Un algorithme taillé pour les GPU

L’un des avantages de l’Ethereum sur ces deux autres monnaies réside dans l’algorithme choisi pour valider la Preuve de Travail (PoW) : là où le BTC repose sur du SHA-256 et le Litecoin sur du Scrypt, l’Ethereum fait appel à un autre algorithme, créé spécialement pour lui : l’Ethash. En pratique, celui-ci a été conçu dès le départ pour empêcher le développement d’ASIC dédiés.

En effet, si les SHA-256 et Scrypt sont extrêmement gourmands en calculs, rendant dès lors les ASICs plus efficaces que nos cartes graphiques (et à fortiori que les CPU), l’Ethash est plutôt dépendant des performances de la mémoire (fréquences, timing et bande passante). Avec leur VRAM rapide, les cartes graphiques sont donc parfaitement taillées pour miner de l’Ethereum.

Des performances très différentes selon les cartes

Pourtant, toutes les cartes graphiques ne se valent pas : certaines architectures GPU sont plus rapides et plus efficaces que d’autres, et toutes les cartes n’embarquent pas le même type de mémoire graphique. Nous avons donc voulu vérifier par nous même quels modèles étaient réellement les plus rapides, et quelles cartes étaient les plus rentables.

Dans ce comparatif, vous retrouverez donc des cartes graphiques équipées de GPU récents : Ellesmere, Baffin, Lexa et Hawaï côté AMD (Radeon R9 390, RX470/480 et RX550/560/570/580), et GP106/GP107 côté NVIDIA (GeForce GTX 1050Ti, 1060 3G et 6G). Nous avons volontairement écarté certains modèles, soit parce qu’ils étaient bien trop lents (GeForce GTX 9xx), ou bien qu’ils n’embarquaient tout simplement plus assez de VRAM pour miner aujourd’hui de l’Ethereum (GTX 1050 2G ou RX 460 2G). Mais attention, nous allons vite voir que deux cartes équipées d’un GPU identique ne sont pas forcement égales en matière de mining d’Ethereum…

Les cartes graphiques testées

Toutes les cartes graphiques ne sont pas capables de miner de l’Ethereum. Le GPU (de chez AMD ou NVIDIA) doit bien entendu être assez récent, mais c’est surtout la quantité de mémoire graphique qui est de nos jours le facteur limitant.

Le problème de la taille du DAG

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(Copyright David Eppstein)” title=”Un graphe orienté acyclique
(Copyright David Eppstein)” />Un graphe orienté acyclique
(Copyright David Eppstein)

Le minage d’Ethereum repose en effet sur la création d’un imposant fichier nommé DAG (Directed Acyclic Graph). Au fur et à mesure que le temps passe et que les transactions se font, la hauteur de blocs d’ETH grandit, et ce fichier grossit également. En pratique, il prend un peu de poids à chaque fois qu’il franchit un nouveau palier (on parle d’Epoch), soit tous les 30000 blocs (ce qui représente une centaine d’heures). Comme le DAG repose uniquement sur cette hauteur de bloc, il peut être pré-généré, ce qui permet aux mineurs de gagner du temps. Mais ce DAG doit impérativement être stocké en VRAM, et c’est ici que les problèmes commencent.

A partir d’un certain Epoch, le DAG dépasse 2 Go : il ne rentre donc plus dans la VRAM de certaines cartes graphiques d’entrée de gamme, interdisant par conséquent leur utilisation pour miner ! Avec un Epoch DAG de 140, les cartes équipées de 3 Go de VRAM sont à l’heure actuelle encore à l’abri, mais la taille du DAG continuant à grossir, elles devraient être les prochaines à être “éliminées de la partie”. Il est possible de simuler la taille du DAG à partir de l’Epoch : comme vous le verrez dans les pages suivantes, en pratique, les GeForce GTX 1060 3Go deviendront inutilisables d’ici quelques mois.

Pour résumer : à court terme, une carte graphique équipée de 3 Go de mémoire graphique est nécessaire, mais si vous souhaitez continuer à miner de l’Ethereum dans 12 à 18 mois, il vous faudra impérativement un modèle avec au moins 4 Go de VRAM. Les cartes avec 3 Go de VRAM pourront toutefois continuer à être utilisées avec l’une des autres cryptomonnaies également basées sur l’Ethash mais avec un DAG plus petit.

Les cartes en compétition

Pour ce dossier, nous avons donc sélectionné les cartes graphiques suivantes :

MSI GeForce GTX 1060 Armor 6G OCV1

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  msi geforce gtx 1060 armor 6g ocv1

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Asus GeForce GTX 1060 STRIX OC 6 Go

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Gigabyte GeForce GTX 1060 WF2OC-3GD 3 GB

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MSI GeForce GTX 1050Ti Gaming X 4G

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Asus RX 580 Dual OC 4G

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MSI Radeon RX580 Gaming 8G

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Asus RX 570 Strix OC

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MSI Radeon RX560 AERO ITX 4G OC

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Sapphire Radeon RX560 Pulse OC 4G

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Sapphire Radeon RX550 Pulse 4G

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XFX Radeon RX480 Core 8 Go

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MSI RX470 Gaming X 4G

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Sapphire Radeon RX470 Mining

299.95€ > LDLC

XFX Radeon R9 390 8G

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Des cartes spéciales “mining” ?

Certains constructeurs proposent des cartes graphiques dédiées au minage. Si la base de ces cartes est souvent une carte graphique classique, quelques différences existent tout de même.

Ainsi, le modèle de Sapphire que nous avons testé repose sur une RX 470 Nitro, mais avec quelques aménagements. On trouve par exemple une unique sortie DVI-D (d’autres cartes n’ont simplement aucune sortie vidéo), mais surtout un second BIOS optimisé pour le minage de crypto-monnaies avec une fréquence GPU plus faible (et avec une tension légèrement plus faible également), une VRAM overclockée et des timings optimisés. Bref, tout ce qu’il faut pour améliorer le rendement…

En pratique, le BIOS classique de la RX 470 Mining de Sapphire fait tourner le GPU à 1288 MHz et la VRAM Samsung à 1850 MHz (avec une tension VRAM de 1V), tandis que le BIOS dédié au minage descend le GPU à 1206 MHz alors que la VRAM est poussée à 2150 MHz (avec une tension de seulement 0,95V).

Configuration de test

Core i5-6500

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Asus Z170-Deluxe

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*Nous n’avons pas pu re-tester la RX 580 OC 4G d’Asus avec la dernière version du logiciel de minage Claymore. Nous avons tout de même intégré les résultats précédents à titre d’information, les différences de performances entre les deux versions du logiciel étant minimes, voire inexistantes selon les tests que nous avons effectués sur les autres cartes.

**Nous n’avons pas pu re-tester la GTX 1060 Strix OC 6G d’Asus avec les pilotes GeForce 388.13, cependant nos tests réalisés avec les autres GeForce ne montrent aucune différence de performances entre les pilotes GeForce GTX 384.94 et 388.13.

Modification du BIOS des Radeon

Mis à part la R9 390, chaque Radeon a été testée avec le VBIOS d’origine, ainsi qu’avec un BIOS modifié par nos soins optimisant les timings de la VRAM selon plusieurs paliers (ou “straps”) grâce aux outils AtiWinflash et PolarisBiosEditor. La dernière version de cet outil simplifie d’ailleurs grandement cette tâche : s’il fallait jusqu’à présent copier manuellement les timings utilisés à un palier sur le palier supérieur, et ainsi de suite, un simple bouton permet désormais d’appliquer les meilleurs timings à chaque palier, selon le type de mémoire embarquée sur la carte ! Notez que cette modification est inutile avec la RX 470 Mining de Sapphire : le constructeur a déjà appliqué cette modification sur son VBIOS Mining.

Il est possible de modifier plus en profondeur encore les VBIOS (ajout de straps intermédiaires, modification “en dur” des fréquences et des tensions…), mais nous nous sommes contentés de ces modifications les plus simples. Notez qu’il faudra vérifier la stabilité de ces réglages, mais nous n’avons étonnamment pas eu trop de difficultés de ce côté.

Attention, les pilotes Radeon doivent ensuite être patchés avec ATI Pixel Clock Patcher pour accepter de fonctionner avec une carte graphique équipée d’un VBIOS modifié.

Et en jeu ?

Pour l’anecdote, nous avons mesuré l’évolution des performances dans le bench 3DMark Time Spy avec un VBIOS modifié. Bonne surprise, les performances augmentent aussi (légèrement) ! Attention tout de même, il s’agit d’un cas particulier avec une seule carte, et il sera par conséquent dangereux de généraliser.  Notez enfin que contrairement à nos tests de minage, nous avons été obligé d’augmenter légèrement la tension de la VRAM pour stabiliser l’ensemble.

Impact de la fréquence GPU

Si l’algorithme Ethash est plus sensible aux performances de la mémoire graphique qu’à celles du GPU, une puissance minimale en matière de calculs est quand même nécessaire. Il peut donc être intéressant de mesurer l’impact de la fréquence du GPU sur les performances et la vitesse de hashage, et par conséquent sur la consommation de la carte graphique. En effet, la tension du GPU étant directement liée à sa fréquence de fonctionnement, diminuer la fréquence permet de diminuer la tension, et donc la consommation.

La mesure de la consommation a été réalisée à la prise, en retranchant les 45 W mesurés sur le reste de la plateforme (en charge). Nous avons gardé les mêmes échelles entre les différents graphiques afin de faciliter les comparaisons.

Explications préliminaires

• Même réduite au minimum (-400 MHz), la fréquence du GPU des deux GeForce GTX 1060 6G reste supérieure à la « limite » à partir de laquelle les performances en hashage diminue. Pour améliorer encore l’efficacité, il faudra jouer sur la limite globale de consommation de la carte.
• La consommation de la GTX 1060 6G de MSI ne varie presque pas, la faute à la tension du GPU qui reste toujours la même quelle que soit la fréquence du chipset graphique.

Analyse

• La vitesse de hashage ne varie pas si l’on baisse la fréquence du GPU, jusqu’à un certain point en tout cas en dessous duquel la puissance de calcul du GPU devient insuffisante. Il devient dès lors possible de trouver la fréquence (et donc la tension) optimale pour le GPU de chaque carte graphique, et donc de diminuer la consommation (et par conséquent d’améliorer l’efficacité de la carte).

Votre mission, si vous l’acceptez, sera donc de trouver une GeForce GTX 1060 6G qui acceptera d’underclocker au maximum son GPU (idéalement un peu au dessus de 1 GHz), et donc de diminuer sa tension. Si vous optez pour une Radeon, il faudra régler la fréquence du GPU à 1 GHz environ, mais il faudra peut-être augmenter cette fréquence en cas d’overclocking de la VRAM.

Impact de la fréquence VRAM

Nous savons que les performances de la mémoire graphique est l’aspect le plus important pour miner de l’Ethereum. Voyons donc quel est l’impact de la fréquence de la VRAM sur la vitesse de hashage. Nous avons gardé les mêmes échelles entre les différents graphiques afin de faciliter les comparaisons.

Explications préliminaires

• La XFX RX480 voit sa consommation faire un bond avec le VBIOS modifié. A partir d’une fréquence de 2100 MHz, nous étions à la limite de la consommation maximale imposée à la carte et le GPU commençait à voir sa fréquence (et sa tension) baisser, diminuant par la même occasion les performances. Nous avons donc été obligé d’augmenter la limite de consommation dans le logiciel Wattman.
• Les performances de la RX470 Gaming X de MSI – ainsi que des RX 550 et RX 560 – chutent à partir de 1775 MHz. Il s’agit d’une conséquence du franchissement d’un palier de timings VRAM avec le VBIOS d’origine : les timings à 1775 MHz sont bien plus mauvais que ceux appliqués jusqu’à 1750 MHz, et l’augmentation de la fréquence ne compense pas cette différence. Ce n’est pas le cas avec le VBIOS modifié qui garde les mêmes timings au delà de 1750 MHz !
• Les performances de la R9 390 n’augmentent pas : le facteur limitant est ici le GPU !

Analyse

• Globalement, la vitesse de hashage augmente au fur et à mesure que la fréquence de la VRAM augmente. L’augmentation est plus importante avec les GeForce.
• La consommation augmente aussi légèrement lorsque l’on augmente la fréquence de la VRAM.
• La marge d’overclocking de la VRAM des GeForce GTX 1060 est impressionnante : cadencée d’usine à 1900/1950 MHz, leur mémoire accepte de grimper à 2400/2450 MHz !
• Concernant les Radeon, la modification du VBIOS améliore les performances, mais la consommation augmente aussi légèrement.

La fréquence et les timings de la VRAM sont donc les paramètres les plus important pour le minage d’Ethereum. Privilégiez par conséquent les cartes avec les fréquences VRAM les plus élevées !

Tous nos réglages optimisés (GPU/VRAM)

Pou chaque carte, en plus des performances en réglage d’usine et en overclocking VRAM, nous avons cherché à optimiser les fréquences GPU/VRAM ainsi que la tension GPU, afin d’atteindre le hashrate le plus élevé possible avec le moins de watts consommé. Autrement dit, nous avons essayé de trouver la meilleure efficacité possible pour chaque modèle de carte graphique. Trouver leur « sweet spot », en quelque sorte.

Pour les curieux, vous trouverez nos différents réglages ci-dessous. Attention, chaque carte graphique étant différente, ces réglages ne concernent que nos exemplaires. Ils montrent toutefois de quoi chaque architecture est capable. Il est bien entendu possible d’aller encore plus loin, par exemple en diminuant encore plus la tension appliquée au GPU, et donc la consommation, mais on rentre alors dans des réglages personnalisés pour un exemplaire donné d’une de carte graphique, avec plus ou moins de chance…

Nos réglages optimisés pour chaque carte graphique

Performances globales

Si la Radeon R9 390 se montre la plus rapide avec ses réglages d’usine (hors RX 480 Mining de Sapphire avec BIOS « spécial »), c’est la Radeon RX 480 de XFX qui se montre la plus véloce une fois overclockée, avec le VBIOS modifié. Avec les fréquences et tensions optimisées, c’est en revanche la RX 470 Mining de Sapphire – avec son BIOS spécial Mining – qui prend la tête, suivie par les RX 480 de XFX et RX 580 de MSI.

Performances avec un objectif de consommation de 120W

Terminons avec ce test ayant pour objectif une consommation de 120 watts (carte seulement). Pour la petite histoire, il nous a été difficile d’atteindre cet objectif de consommation avec deux cartes : la GTX 1060 3G (nous avons été obligé d’overclocker et d’augmenter la tension du GPU) et la R9 390 8G (nous avons du diminuer très fortement la limite de consommation de la carte, avec un GPU qui du coup ne tournait plus qu’à 484 MHz !). L’exercice est même carrément impossible à réaliser avec les RX 550 et RX 560 de Sapphire et MSI, ainsi qu’avec la GTX 1050Ti de MSI…

Le Graal : les cartes les plus efficaces !

Voilà donc le graphique le plus important de ce dossier :

Si l’on s’intéresse plus particulièrement à l’efficacité énergétique de ces différentes cartes graphiques, le classement change radicalement : ce sont certaines GeForce GTX 1060 qui sont les plus intéressantes, avec jusqu’à seulement 3,05 watts consommés par MH/s, une fois optimisées. Le modèle d’Asus est largement devant celui de MSI, simplement parce qu’il est possible de régler le GPU à une fréquence – et donc une tension – plus faible. Notons que si la GTX 1060 3G de Gigabyte semble être le meilleur des choix, il ne faut pas oublier qu’elle ne possède que 3 Go de mémoire, ce qui pourra posera problème dans quelques temps…

Du côté des Radeon, la bonne surprise vient des RX 560 qui parviennent à se hisser au niveau des meilleures GeForce, avec un record à 3,29 MH/s pour le modèle de MSI (avec un VBIOS modifié). L’Asus RX 570 Strix n’est pas un mauvais élève non plus, avec tout juste 4,09 watts par MH/s, toujours avec un VBIOS modifié. Enfin, le VBIOS spécial “Mining” de la RX 470 de Sapphire est tout simplement parfait en l’état : nous n’avons pas pu faire mieux avec cette carte en terme d’efficacité !

Et dans 6 à 12 mois ?

Nous avons vu qu’il était possible de pré-calculer le DAG pour un Epoch donné. Il devient dès lors possible de connaitre à l’avance les performances d’une carte graphique dans 3, 6 ou 12 mois.

Nous avons choisi de tester les différentes cartes à leurs fréquences d’usine, mais également avec nos réglages optimisés pour une consommation donnée (indiqué sur chaque graphique). Enfin, les Radeon ont également été testées avec le VBIOS d’origine ainsi qu’avec nos VBIOS modifiés, optimisant les timings de la VRAM.

Explications préliminaires

• La GeForce GTX 1060 3Go ne possède plus assez de VRAM adressable à partir de l’Epoch DAG 180 pour miner de l’Ethereum avec le logiciel Claymore !

Analyse

• Les performances des GeForce ne varient pas quelle que soit la taille du DAG. Les Radeon ont désormais le même comportement avec les pilotes Blockchain, ce qui n’était pas le cas avec les pilotes plus anciens.
• On note que les performances de certaines Radeon baissent légèrement avec l’Epoch DAG le plus grand, en particulier lorsque nous optimisons la fréquence et la tension du GPU pour améliorer son efficacité : la puissance du GPU de certaines cartes – telle que la R9 390 – pourrait donc se montrer insuffisante à partir d’un certain Epoch DAG, et il faudrait augmenter sa fréquence (et donc sa tension et sa consommation) pour retrouver la même vitesse de hashage. Les GeForce ne semblent pas avoir le même comportement, ce qui pourrait s’expliquer par une plus grande marge de puissance GPU disponible.

Conclusion : le GPU-mining rapporte encore !

Radeon ou GeForce, le minage d’Ethereum reste à l’heure actuelle encore intéressant. Mais selon que l’on recherche la puissance maximale de hashage ou la meilleure efficacité, et donc rentabilité, le choix de la carte graphique varie.

Ainsi, les Radeon RX 480 et 580 restent les plus rapides en la matière, une fois overclockée et avec des timings VRAM optimisés, grâce à leur mémoire graphique rapide. Attention justement à choisir un modèle avec de la VRAM cadencée d’origine à 2000 MHz (ou plus). N’oubliez pas non plus d’utiliser les pilotes Beta Blockchain mis en ligne en aout dernier par AMD : ils permettent d’augmenter les performances et règlent surtout le vieux problème de perte de performances causé par un Epoch DAG élevé. Oubliez en revanche les R9 390 : bien qu’elles soient relativement rapide en fréquences d’usine, leur consommation est gargantuesque.

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A l’inverse, les GTX 1060 3Go et 6Go sont les meilleurs des choix si vous visez la plus grande efficacité possible. Attention toutefois à choisir un modèle qui vous laissera diminuer la fréquence et la tension du GPU suffisamment bas ! Il est en outre presque décevant que NVIDIA n’autorise pas la modification du VBIOS des ses GeForce, ce qui nous aurait permis d’optimiser un peu plus encore ces cartes et d’améliorer leur efficacité !

Asus GeForce GTX 1060 STRIX OC 6 Go

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Gigabyte GeForce GTX 1060 WF2OC-3GD 3 GB

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Mention spéciale pour la RX 470 Mining de Sapphire, équipée d’un VBIOS spécial et dotée de mémoire VRAM de qualité. Cette carte n’a besoin d’aucun réglage supplémentaire pour se montrer rapide et relativement efficace.

Sapphire Radeon RX470 Mining

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Enfin, notre coup de cœur va aux Radeon RX 560. Derrière leur air fragile, ces cartes graphiques sont diaboliquement efficaces et parviennent à rivaliser les GeForce GTX 1060, une fois équipée de leur BIOS modifié !

MSI Radeon RX560 AERO ITX 4G OC

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