Ryzen 7 1800X : test complet de la révolution d’AMD

Intro : Ryzen débarque en force

AMD accuse plusieurs années de vache maigre, depuis le lancement de son architecture Bulldozer en 2011. La chute a été continue, tandis qu’Intel dominait sans partage les performances des processeurs x86, à la fois dans les PC de bureau et les PC portables. Aujourd’hui, l’arrivée des nouveaux processeurs Ryzen d’AMD pourrait totalement changer la donne. C’est ce que nous allons voir dans ce test du modèle le plus rapide de cette nouvelle gamme : le Ryzen 7 1800X.

De son côté, Intel commence à avoir plus de mal à améliorer significativement les performances de ses processeurs au fil des générations et des finesses de gravure. Kaby Lake n’a pas été une révolution, et AMD en profite depuis quelques mois pour faire miroiter les performances annoncées exceptionnelles de sa nouvelle architecture Zen, sur laquelle sont basés les processeurs Ryzen.

Autre argument de taille : le prix. AMD annonce le fleuron de ses CPU au niveau d’un Intel Core i7-6900K, avec 8 coeurs, pour un tarif deux fois moins élevé. Le CPU serait même plus performant ! Il nous fallait donc en avoir le coeur net. Notez que ce test s’est fait en un temps record, et que plus de détails arriveront dans des tests ultérieurs, notamment les performances des processeurs Ryzen 7 1700X et 1700.

Les processeurs Ryzen

Trois familles de Ryzen débarquent : les R3, R5 et R7 en entrée, milieu et haut de gamme, comme les Core d’Intel. Chaque gamme proposera des modèles montants à différentes fréquences, avec un boost spécial ou non, appelé XFR (eXtended Frequency Range) pour les modèles estampillés X. Notez que, contrairement à Intel, tous les processeurs Ryzen auront un multiplicateur débloqué pour autoriser l’overclocking. Toutefois, les overclockeurs devront s’équiper de cartes mères sur chipsets AMD X370, B350 et X300 pour en profiter.

Les Ryzen 5, équipés de six coeurs, arriveront sur le marché au deuxième trimestre. Les Ryzen 3 arriveront plus tard, durant la seconde moitié de l’année 2017.

4,8 milliards de transistors

Tout commence avec le nombre de coeurs. AMD a commencé à travailler sur le coeur Zen il y a quatre ans. C’est la toute première architecture totalement repensée de zéro depuis Bulldozer. Premier objectif : passer du 28 nm au 14 nm FinFET de GlobalFoundries, pour plus de performances et de densité, sans augmenter l’enveloppe thermique. Second objectif : augmenter le nombre d’instructions par cycle (IPC, Instructions Per Clock) de 40 % par rapport à Excavator. Un défi énorme pour une entreprise dont le budget R&D est largement inférieur à celui d’Intel.

Le coeur Zen sera la brique de base de tous les prochains processeurs d’AMD, dans tous les secteurs : du portable aux serveurs et supercalculateurs. Le processeur Ryzen 7 utilise deux Zen CCX (CPU CompleX), intégrant chacun quatre coeurs Zen, pour un total de 4,8 milliards de transistors. Ces CCX sont connectés entre eux par une nouvelle interface AMD Infinity Fabric. Sans oublier l’injection d’une techno cruciale : le SMT (Simultaneous Multi-Threading), équivalent de l’Hyper-Threading chez Intel, pour doubler le nombre de coeurs logiques. Ryzen est donc le premier CPU avec SMT d’AMD, parmi beaucoup d’autres améliorations architecturales (meilleure mémoire cache, nouvelle prédiction de branchement, etc.).

Finalement, AMD affirme avoir pulvérisé son objectif de 40 % d’instructions par cycle en plus : Ryzen atteindrait 52 % d’amélioration dans ce domaine, et parfois 76 % dans certaines situations ! Autre prouesse : proposer le tout premier CPU octocoeur doté d’un TDP annoncé à seulement 65 W, le Ryzen 7 1700.

Technos : AMD SenseMI et XFR

La suite AMD SenseMI intègre cinq technologies qui permettent aux processeurs Ryzen 7 d’optimiser leurs performances et leur consommation en temps réel par de petits ajustements à la volée.

Pure Power

L’architecture Zen exploite une grille de 1000 capteurs dont la précision s’élève à 1 mA, 1 mV et 1°C. Pure Power surveille la température et la puissance pour faire ses ajustements en fonction de décisions basées sur des algorithmes d’apprentissage.

Les capteurs fournissent leurs données télémétriques à travers la boucle Infinity Fabric au bloc Infinity System Management Unit chaque seconde. Les données sont analysées, pour ajuster tension et fréquence en retour, mais aussi pour aider la gestion spéculative de la mémoire cache, et la prédiction de branchement basée sur une intelligence artificielle.

Chaque processeur étant unique en termes de performances de gravure, AMD explique que ces algorithmes vont optimiser la puce en fonction de ses caractéristiques physiques propres. Notez que les processeurs Intel ont un type d’autogestion similaire.

Precision Boost

Cette technologie ajuste les fréquences et les tensions du processeur en fonction de son activité, un peu comme le Turbo Boost chez Intel. Precision Boost se base sur les informations dérivées de Pure Power. Pour plus d’optimisation, l’incrément d’ajustement est de 25 MHz, contre 100 MHz chez Intel.

Precision Boost est toutefois moins évolué que le Turbo Boost d’Intel, qui peut gérer les fréquences maximisées de tous les coeurs du processeur. Chez Ryzen, Precision Boost ne peut pousser qu’un seul coeur à 4 GHz.

XFR (Extended Frequency Range)

La techno XFR de certains modèles de Ryzen (estampillés X) permet de pousser la fréquence encore plus loin que Precision Boost, si la marge thermique le permet. Il faudra donc un bon dissipateur pour en profiter.

XFR augmente la fréquence maximale du Precision Boost de 100 MHz. Nous l’avons testé avec un ventirad Noctua NH-U12S et avec un watercooling AiO Corsair H100i v2. Les deux ont permis à XFR d’entrer en action : tous les coeurs sont montés à 3,7 GHz, avec un boost à 4,1 GHz sur un coeur. Nous n’avons pas pu tester avec le dissipateur fourni par AMD. C’est appréciable, mais les overclockeurs préfèreront prendre en charge la gestion des fréquences !

Neural Net Prediction & Smart Prefetch

AMD affirme que sa Neural Net Prediction (prédiction par réseau neuronal) agit comme un réseau de neurones qui apprend le comportement de l’application pour effectuer des instructions avant même qu’elles soient demandées. Le Smart Prefetch choisit le meilleur chemin pour les données dans le CPU, et précharge les données en cache pour une exécution plus rapide. Les deux termes semblent assez « marketing », pour ce qui est une prédiction de branchement optimisée, mais commune depuis les coeurs Jaguar d’AMD.

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Compatibilité RAM et chipset AM4

Compatibilité mémoire

Le CPU Ryzen ne peut gérer en parallèle que deux canaux de mémoire vive, contre quatre pour les processeurs Intel très haut de gamme. La question de la compatibilité de la RAM DDR4 avec les processeurs Ryzen est posée depuis quelques jours, avec des informations contradictoires. On a d’abord cru a une limitation de la vitesse de la RAM, puis les dernières informations étaient plutôt rassurantes, évoquant la gestion possible (mais non officielle) de mémoire vive jusqu’à 3600 MHz. Pour ce qui est de la gestion mémoire garantie officiellement par AMD, ce petit tableau fixe aujourd’hui les doutes :

Asus a fait la démonstration de la carte mère Crosshair VI Hero pendant la conférence d’AMD, avec de la mémoire DDR4-3600 sur des puces de RAM Samsung haut de gamme. AMD n’a pas ouvert tous les timings dans les réglages. Actuellement, Asus teste des puces de RAM Hynix premier choix jusqu’à 3000 MHz, et ces fréquences pourraient s’améliorer avec les mises à jour du microcode d’AMD.

Les chipsets du socket AM4

AMD a annoncé son socket AM4 et les chipsets qui vont avec lors du lancement des APU Bristol Ridge, l’an passé. Ils constituent une grosse mise à jour puisque les derniers chipsets d’AMD, la série 9, dataient de 2011, époque reculée où l’USB 3.0 et les SSD SATA 6 Gbit/s commençaient juste à apparaître.

Tous les CPU Ryzen partagent le même socket AM4, ce qui forme un véritable atout pour les constructeurs de cartes mères et les clients finals qui ne sont pas perdus dans une gamme inextricable. 

AMD a transformé ses CPU en véritables SoC qui se connectent directement aux périphériques sans nécessiter de northbridge ou de southbridge. Chez Intel, le 6900K ne gère pas directement l’USB ; il s’appuie sur son chipset X99 pour compléter sa connectivité. Le Ryzen 7 1800X propose, lui, directement quatre ports USB 3.1 Gen 1. Ceci dit, le 6900K possède 40 lignes PCIe, quand le 1800X n’en a que 16. Le Ryzen compense ce manque relatif en offrant nativement des ports SATA et NVMe. Au final, les chipsets des deux CPU assurent une prestation similaire en termes de connectivité et d’options d’interfaces.

AMD a prévu cinq chipsets pour le socket AM4. Les plus exigeants se tourneront naturellement vers le X370. Le B350 s’adresse au grand public et l’A320 satisfera les besoins des configurations les plus basiques. Pour ceux qui ont apprécié bâtir des HTPC avec les APU AMD, des chipsets X300 et A/B300 seront mis sur le marché, mais leurs détails sont encore à confirmer.

Pour nos besoins, nous nous concentrerons sur les chipsets X370 et B350. Ils sont conçus d’une façon similaire à leurs prédécesseurs le 990FX et le 970 : le plus haut de gamme se distingue par un plus grand nombre de ports et par quelques fonctionnalités. Le X370 offre 4 ports USB 3.1 supplémentaires, 2 ports SATA 6 Gbit/s et  2 lignes PCIe Gen 2.

Le X370 gère le multi-GPU CrossFire et SLI. Le B350 ne supporte pas officiellement des ports PCIe 16x additionnels.

Tous les deux gèrent l’overclocking, le RAID 0/1/10 et le SATA Express. La documentation d’AMD précise que les ports SATA Express peuvent être réaffectés pour ajouter des ports SATA ou des lignes PCIe Gen2 (pour un port M.2 supplémentaire par exemple).

Nos configurations de test

Dissipateurs : des problèmes de compatibilité

Les nouvelles cartes mères AM4 sont livrées avec des plaques arrière adaptées au socket AM4. Le problème, c’est qu’AMD a seulement expliqué aux fabricants de dissipateurs l’emplacement des fixateurs, et pas sur la longueur des tiges de fixation. Ce qui pose un problème évident.

En discutant avec certains fabricants, ce problème nous a été confirmé. AMD est désormais au courant. La conséquence de la longueur accrue des tiges de fixation est la suivante : les vis des dissipateurs compatibles AM4 (et des kits de compatibilité) sont trop longues, et parviennent à leur butée de sécurité sans que la pression du dissipateur sur le processeur soit assez forte. Les performances de refroidissement sont alors moins bonnes.

Une correction se prépare : des rondelles seront ajoutées pour compenser le millimètre de trop, nous vous tiendrons au courant de l’évolution de ces correctifs, notamment sur les kits de compatibilité.

Configurations de tests en jeux vidéo

Notre carte mère de test en applications, conso et températures

Nos tests s’effectuent sur deux sites, et AMD Europe a envoyé les kits de test avec beaucoup de retard par rapport aux USA. Ils sont arrivés seulement deux jours avant le lancement officiel. Un travail assez difficile pour nous. Nous avons reçu la carte mère MSI X370 XPower Gaming Titanium avant, et nous l’avons donc installée pour commencer nos tests avant la réception des processeurs AMD.

Cette carte mère est l’une des plus haut de gamme du marché sur chipset X370. Nous avons configuré son BIOS selon les recommandations de test d’AMD. Pour la mémoire vive, nous avons utilisé de la Corsair Vengeance LPX, deux barrettes de 8 Go en DDR4-2666. Le refroidissement était assuré par notre watercooling sur mesure que nous avons nous-mêmes adapté au socket AM4 pour de meilleures performances.

Notre matériel de test est en grande partie celui décrit dans notre article sur notre nouvelle méthode de test de cartes graphiques.

Voici les différentes configurations utilisées pour tester les processeurs de notre comparatif. Notez que, contrairement à AMD, nous avons bien testé le 6900K d’Intel avec une configuration mémoire à quatre canaux.

Le dilemme du cache

Chez AMD, le guide de test de Ryzen contient une note intéressante concernant les outils de test des caches L1, L2 et L3. AMD indique que AIDA64 et SiSoft Sandra, traditionnellement utilisés pour ces tests, ne sont pas encore conçus pour mesurer précisément les performances du cache de l’architecture Zen. AMD fournit donc ses propres mesures internes pour le cache, expliquant travailler actuellement avec FinalWire (AIDA) et SiSoft Sandra pour faciliter les mesures de cache de Zen à l’avenir. Voici donc les mesures d’AMD :

Nous avons fait nos propres mesures avec ces outils, et avons obtenu des résultats similaires pour le 6900K, mais pas pour Ryzen. La latence du cache L3 a été mesurée à 20-23 ns, le double de la valeur fournie par AMD. À cause des problèmes de performances que nous avons rencontrés dans nos tests de jeu, nous avons refait le test avec le SMT (Hyper-Threading) désactivé, sans amélioration notable. Nous avons aussi mesuré un écart de 10 ns avec le processeur Intel sur la latence mémoire.

Beaucoup d’outils de test écrivent des zéros dans le cache pour mesurer ses performances. AMD nous a répondu que les CPU Intel regroupent tous ces zéros avant de les faire passer dans le cache, affichant alors d’excellents résultats de performances. Mais ces modèles n’existent pas en pratique. Selon nous, changer ce modèle d’écriture pourrait réduire les performances du cache d’Intel, mais il n’améliorerait certainement pas les performances du cache de l’architecture Zen. AMD nous a répondu que les outils de tests nécessitent une optimisation pour afficher de meilleures performances avec le cache des CPU Ryzen.

Nous avons discuté avec les équipes de SiSoft et de FinalWire pour tenter d’en savoir plus, mais nous n’avons pas encore le droit de relater nos conversations. Nous avons conclu que tirer des conclusions sur le cache serait irresponsable pour l’instant, et ne manquerons pas de vous tenir au courant de ces tests dès que nous aurons des résultats vérifiés.

Tests en jeu : Ashes of the Singularity & Battlefield 4

À savoir avant nos tests

Comme expliqué précédemment, nous avons trouvé des résultats plus bas que prévus dans de nombreux benchs et nous avons donc demandé à AMD d’où cela pouvait venir. Le constructeur nous a conseillé d’utiliser le mode « Performances Élevées » de gestion de l’alimentation de Windows 10. Après activation de ce mode, nous avons en effet noté une amélioration des performances dans certains jeux, mais pas dans tous. Les résultats des tests en mode « Hautes Performances » sont inclus dans les graphiques suivants (« HP ») aux côtés des résultats avec le mode de gestion standard. C‘est ce même mode qui a été utilisé pour les CPU Intel afin de mettre en avant les performances Speed Shift.

L’architecture Zen est la première d’AMD a bénéficier d’une technologie SMT, nous avons donc également testé le Ryzen 7 1800X avec le SMT désactivé afin de mettre en avant le gain apporté. Certains tests se sont révélés plus rapides sans SMT, nous avons donc ajouté ces résultats. Enfin, nous avons aussi comparé les CPU à fréquence équivalente. Il est important de noter que les performances des moteurs des jeux et de DirectX 11 ne progressent pas forcement de manière linéaire, les résultats à 3,8 GHz peuvent donc servir de référence. Certains résultats surprenants peuvent être le résultat de plusieurs facteurs, tels qu’un firmware de carte mère ou un microcode CPU inaboutis, et peuvent par conséquent ne pas être représentatifs de toutes les situations possibles.

Ashes of the Singularity

Ashes of the Singularity profite particulièrement bien de l’augmentation du nombre de cœurs et de la fréquence, ce qui explique les bonnes performances du Core i7-6900K et de ses 8 cœurs avec HT. Étonnamment, le Ryzen 7 1800X n’offre pas les mêmes gains : nous espérions des performances plus élevées dans ce jeu très gourmand en ressources CPU, le Ryzen 7 1800X affichant le nombre même nombre de cœurs et threads que le 6900K. À l’arrivée, le CPU Intel est devant, malgré des fréquences le désavantageant sur le papier.

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En désactivant le SMT, les performances du 1800X s’améliorent avec un nombre moyen d’images par seconde atteignant 70,9 i/s. Au contraire, la désactivation de l’HyperThreading du Core i7-6900K aboutit à une baisse de 7 i/s.

De manière surprenante, même le Core i7-7700K (4C/8T) dépasse le Ryzen 1800X avec une marge importante, et ce malgré nos tous essais pour mettre le CPU d’AMD dans les meilleures conditions possible.

Nous avons également remarqué un léger gain en overclockant manuellement tous les coeurs à 3,8 GHz, au lieu des 3,7 GHz de base imposés par la technologie XFR. À cause de la gestion automatique XFR, qu’il est impossible de désactiver sans perdre le bénéfice des fonctions Precision Boost, nous n’avons pas pu tester en bloquant le CPU à sa fréquence de base de 3,6 GHz.

Le comportement du 1800X laisse penser que AotS n’est tout simplement pas optimisé pour l’architecture Zen, mais nous attendons un retour d’AMD à ce sujet.

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AMD nous a fourni des résultats de tests exécutés en 4K, qui sont généralement limités par le GPU. Nous avons préféré tester en 2560×1440, pour mieux souligner les différences de performance entre processeurs. Mais le verdict est le même en WQHD qu’en Full HD : le 1800X est nettement à la traîne dans toutes les configurations. Le jeu ne serait donc pas optimisé pour l’architecture Zen, et son éditeur Oxide tend à le confirmer dans une réponse officielle :

« Oxide est très enthousiaste à propos du processeur Ryzen. Avec notre moteur 3D Nitrous, nous travaillons à adapter les performances de nos jeux actuels et futurs afin d’exploiter tous les avantages de Ryzen et son architecture à 8 coeurs et 16 threads, et jusqu’ici, les résultats sont impressionnants. Ces optimisations ne sont pas encore disponibles pour du benchmark. Mais attendez-vous bientôt à des mises à jour qui qui vont améliorer les performances de jeux comme Ashes of the Singularity sur Ryzen » Brad Wardell, PDG de Stardock et Oxide

Battlefield 4

Autre jeu traditionnellement limité par le GPU, Battlefield 4 en Full HD. Le Ryzen 7 1800X à ses fréquences de base et dans le mode de performance équilibré (choisi par Windows par défaut) est le seul processeur moderne à ne pas dépasser les 160 i/s.

Il fait un peu mieux dans le mode de performances hautes, toutefois les autres processeurs se tiennent tous à 1,4 i/s.

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Le FX-8350 ferme la marche à 3,8 GHz. En limitant tous les processeurs à cette fréquence, on voit bien le gain réalisé par le Ryzen 1800X par rapport à son ancêtre.

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Dans les autres configurations, le Ryzen 7 1800X parvient à pousser l’EVGA Geforce GTX 1080 FE suffisamment pour qu’elle devienne le facteur limitant les performances. Par conséquent, si votre jeu préféré suit la même tendance, vous pouvez économiser 500 dollars pour vous offrir un processeur à huit coeurs.

Tests en jeu : Hitman, Project CARS & Metro: Last Light

Hitman (2016)

Hitman apprécie autant les hautes fréquences que de nombreux coeurs. Le Ryzen 7 1800X s’avère pourtant plus performant SMT désactivé. Malgré cela, il reste à la traîne des puces Intel, même très légèrement overclocké à 3,8 GHz.

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Le Core i7-6900K overclocké à 3,8 GHz mène la danse, mais le Core i7-7700K à sa fréquence de base est sur ses talons. Le Ryzen 7 1800X est bien moins performant que le Core i7 6900K, mais pour être honnête, il offre 87 % des performances pour seulement 50 % du prix.

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L’écart entre Ryzen et les processeurs Intel se réduit quand on monte Hitman en 2560×1440. Les i7-6900K et-7700K restent devant, mais AMD propose un bon compromis performance/prix.

Project CARS

Le Core i7 7700 bondit en tête du classement dans Project CARS, suivi du i7-6900K. Le Ryzen 7 1800X obtient pour une fois ses meilleurs résultats une fois overclocké à 3,8 GHz mais avec SMT actif, ce qui prouve que le moteur du jeu apprécie l’implémentation multithread d’AMD.

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Une fois de plus, la comparaison entre FX-8350 et Ryzen 1800X à 3,8 GHz montre le très long chemin parcouru par AMD.

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Augmenter la définition ne fait presque pas bouger les scores dans Project CARS, preuve que ce titre est fortement limité par les CPU. Le 1800X sans SMT et le 1800X en profil hautes performances sont au même niveau. Le jeu est relativement fluide dans le profil hautes performances.

Metro: Last Light Redux

Le Ryzen 7 1800X délivre plus de 91 images par seconde en moyenne, seulement 2,8 i/s de moins que le Core i7 -7700K.

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Le FX-8350 se place tout en bas du tableau, sans surprise, et même s’il n’est pas très loin en nombre moyen d’images par seconde, il ne garantit pas du tout la même fluidité de jeu.

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Dans les quatre configurations testées, les processeurs Intel ne sont séparés que d’un négligeable 0,2 i/s. Le Ryzen 7 1800X offre une performance très proche des meilleurs.

Performances : applis de bureau

Remarques préliminaires

Notre batterie complète de benchmarks pour l’évaluation des performances en bureautique, station de travail et HPC (High Performance Computing) dure plus de 18 heures. Nous avons choisi de ne comparer que quatre CPU et de n’effectuer que deux fois chaque test (une fois à une fréquence fixée à 3,8 GHz et une fois aux fréquences par défaut). Tous les tests sont faits avec le mode « Performance élevées » de Windows activé. Précisons que le représentant de la génération AMD précédente, le FX-9590, peut monter à près de 5 GHz et n’est alors utilisable que dans un système watercoolé.

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. Pour éliminer le plus possible les ralentissements dus au GPU, nous avons choisi la meilleure carte graphique qu’il est actuellement possible d’acheter sur marché, la Quadro P6000 de NVIDIA.

Observons tout d’abord l’écriture directe sur un périphérique (écran ou autre). Le pilote graphique utilise le CPU de manière relativement intensive, 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. Il est donc intéressant de constater que le Ryzen 7 1800X arrive à se placer devant le Core i7-6900K. Comme chaque action doit passer par tout le système, ce test donne aussi une bonne impression de la performance globale, chipset inclus.

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 fini, 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 : le FX-9590 se place devant la nouvelle génération, du moins à la fréquence de base ! Le Core i7 6900K arrive cependant largement en tête.

Souvenons-nous des résultats précédents pour la page suivante, lorsque nous traiterons d’AutoCAD, qui ne fait que générer une image dans la mémoire avant de l’envoyer d’un coup à l’écran.

Retouche photo et InDesign

Passons à une série de benchmarks qui illustrent les performances mono et multicoeurs. On utilise pour cela la suite Adobe Creative Cloud qui a le mérite de montrer dans des situations de productivité réelles comment Ryzen se comporte, et pas sous forme de benchmarks synthétiques très abstraits.

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Encodage et multimédia

Dans notre test avec Handbrake, le Ryzen 7 1800X déploie son plein potentiel, et ce, quel que soit la qualité d’encodage choisie. Ce CPU est une véritable bête en la matière !

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Compression et décompression

On poursuit avec la compression de fichiers volumineux. Pas de problème pour le Ryzen 7 1800X qui vous empaquette tout ça en deux temps trois mouvements et fait quasiment jeu égal avec le Core i7-6900K. En décompression, qui exige moins de calculs que la compression, le Core i7-7700K prend la tête en raison principalement de sa fréquence élevée.

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Programmation avec Python

Ce genre de benchmark est déjà à la limite de la station de travail et permet ainsi de faire la transition vers le chapitre suivant. Ici, Ryzen 7 1800X brille dans les benchmarks scientifiques et techniques, et trébuche sur une bibliothèque pour effets visuels (tels que des graphiques) mal adaptée à la parallélisation.

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Comme beaucoup de bibliothèques ne sont pas optimisées spécifiquement pour les processeurs Intel, Ryzen semble ici être le meilleur candidat pour les programmeurs et les utilisateurs de ces bibliothèques.

Observations générales

Avec Ryzen, AMD a réussi à sortir un CPU capable de concurrencer sérieusement (même si dans des proportions différentes) Intel et ses processeurs à huit cœurs. De plus, le rapport performances-prix permet de l’envisager à des fins professionnelles, tant que l’on n’est pas lié, pour une raison ou une autre, aux processeurs Intel.

Performances : station de travail

Ingénierie et développement de produits

Parce que Ryzen n’est pas fait que pour jouer, nous passons à la partie productivité, avec des tests typiques pour une station de travail.

Autodesk AutoCAD

Souvenons-nous à la page précédente des benchmarks avec un périphérique d’affichage. Ryzen 7 1800X se place ici comme il fallait s’y attendre, en milieu de classement, en raison d’une parallélisation modeste des tâches, mais avec un usage intensif de la mémoire et du cache.

La performance en 3D est bonne, sans plus. Ici aussi, le nombre de cœurs physiques ne revêt pas une grande importance, d’où les résultats mitigés.

Cinebench R15 OpenGL

Le benchmark OpenCL de Cinebench montre ce qu’il arrive quand un logiciel n’a pas été optimisé pour Ryzen. Malgré un multithreading intensif, le Ryzen 7 1800X reste à la traine. On relativisera en se disant qu’AMD fait quand même un saut de 30% par rapport à la génération précédente, qui tourne à 5 GHz.

A noter :
Beaucoup d’applications professionnelles dans le domaine de l’ingénierie sont compilés et optimisés pour une utilisation sur des processeurs 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 ses architectures Ryzen et Naples, afin de laisser le libre choix du processeur aux utilisateurs.

Solidworks 2015

SolidWorks de Dassault Systèmes, est l’un de ces programmes dont nous venons de parler. On constate dans les deux tests synthétiques suivants l’absence d’optimisation en single-thread ou en multithreads, même si le rendu final vient tempérer les résultats.

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Creo 3.0

Même chose pour Creo 3.0 de PTC, un programme standard dans le domaine de l’ingénierie qui permet avec SolidWorks, de se faire une idée générale de la performance à attendre dans ce domaine.

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Catia V6 R2012

Sur ce programme relativement ancien, c’est surtout l’absence d’optimisation pour le multithreading qui impacte les performances.

Maya 2013

Maya 2013 d’Autodesk souffre des mêmes symptômes. En fait, dans le rendu des images, rien n’est parallélisé.

Parallélisation versus performance monocoeur

Commençons avec Cinebench R15 qu’AMD avait mis en avant dans sa présentation, tant il présentait Ryzen sous un jour favorable. Il faut cependant préciser que ces résultats ne sont valables que lorsque l’utilisation du jeu d’instructions AVX est désactivée. Cinebench est donc un bon exemple de la performance du Ryzen 7 1800X, mais il faudra mettre ceci en perspective avec les autres résultats de cette partie.

En utilisation monothread, le Ryzen 7 1800X est rattrapé par le Core i7-6900K. Si on regarde la performance des différents processeurs à la même fréquence de 3,8 GHz, on constate que Ryzen est plus efficace.

Rendu

Blender

Passons maintenant à deux benchmarks avec le logiciel Blender. Le premier simule le rendu d’une image par blocs de 200 pixels. Le processeur AMD bat largement le Core i7-6900K à fréquence identique, mais se laisse rattraper à la fréquence de base.

Le rendu final ne représente cependant qu’une partie du travail sur Blender, nous avons donc aussi testé une boucle qui simule le rendu final, mais aussi le processus de création et le calcul des images d’aperçu.

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Si le Ryzen 7 1800X excelle en rendu pur, il fait aussi très bonne impression dans les autres cas de figure.

Luxrender

Ici, le Core i7-6900K d’Intel et le Ryzen 7 1800X d’AMD sont au coude à coude. À fréquence identique, Ryzen est nettement devant, dans ce benchmark qui simule le rendu graphique sur une console, mais pas le travail préliminaire.

3ds Max

Comme sur Blender, on teste ici plusieurs cas de figure différents pour essayer de montrer la réactivité des processeurs dans l’ensemble du processus créatif. Le Ryzen 7 s’en sort plutôt bien en rendu CPU brut, mais passe derrière quand le GPU effectue le rendu et ne requiert que peu de cœurs CPU pour l’approvisionnement en données.

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Observations générales

Malgré quelques faux pas à mettre surtout sur le compte des logiciels testés, le Ryzen 7 1800X d’AMD semble ne souffrir d’aucune erreur de jeunesse et offre une performance solide. S’il faut y réfléchir à deux fois sur certains logiciels particulièrement optimisés pour l’architecture Intel, le Ryzen 7 1800X est un processeur tout terrain, auquel il est difficile de trouver des défauts.

Performances : calcul scientifique et HPC

Pour ces tests très scientifiques, nous utilisons la suite de benchmarks SPECwpc, assez polyvalente pour les stations de travail. Elle repose sur plusieurs types de calculs mathématiques très différents. Ils tirent parti de tous les coeurs du processeur, mais aussi de la bande passante mémoire, des caches et des latences de l’architecture.

Rodinia

Cette simulation de dynamique des fluides met en avant le fort potentiel des 8 coeurs du processeur Ryzen. Mais nous avons essuyé des plantages dans presque tous les tests.

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LAMMPS

Encore une fois, cette simulation atomique et moléculaire, massivement parallèle, montre tous les avantages de Ryzen, alors que les précédents processeur d’AMD étaient bons derniers dans ce type de test.

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NAMD

Cette simulation biomoléculaire est encore en faveur de Ryzen, sans équivoque.

FFTW

Ce test de transformation de Fourier repose grandement sur l’AVX en simple précision, et c’est fatal pour Ryzen.

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Convolution

CalculiX

Equation de Poisson

Sequential Reweighted Message Passing (SRMP)

Ce test ne met pas Ryzen à son avantage, mais il ne fonctionne que sur 8 threads, alors que le CPU Ryzen 7 1800X en propose 16.

Kirchhoff Migration

Cette application est destinée à l’étude des sous-sols par écho sismique. Ryzen s’y débrouille très bien.

GNU Octave

Observations générales

Certains tests n’ont pas fonctionné correctement sur Ryzen, mais nous n’avons pas eu le temps de creuser pour tenter d’en trouver les causes et d’éventuellement résoudre le problème. Les chiffres récoltés ici restent assez évocateurs de la puissance de Ryzen, en particulier face à la précédente génération de processeurs AMD. Voilà de quoi nous offrir de bonnes espérances pour les prochaines puces AMD Naples destinées aux serveurs !

Overclocking, conso, températures

AMD Ryzen Master et overclocking

AMD fournit le logiciel Ryzen Master pour ajuster de nombreux paramètres, comme le multiplicateur, la tension et même la fréquence de la RAM, au sein de Windows. Attention, AMD se désengage de toute responsabilité pour les dommages causé au processeur ! Quand on touche à un des paramètre, le CPU se met automatiquement en mode OC (overclocking), ce qui désactive toutes ses restrictions thermiques et électriques.

Le logiciel permet d’enregistrer plusieurs profils de réglage du CPU, et il est possible de désactiver les coeurs par groupes de deux, afin de monter en fréquence. Il est impossible d’ajuster la fréquence de chaque coeur séparément : la modification touchera tous les coeurs du CPU.

Nous préférons tout de même overclocker à l’ancienne : dans le BIOS de la carte mère. Par quelques manipulations simples, nous sommes parvenus à monter à 4 GHz de manière stable dans le test de torture Prime95. La tension était alors de 1,425 V sur une carte mère Asus Crosshair V Hero (LLC auto). Nous avons mesuré un pic de température de 82°C au cours de notre test de torture, avec un dissipateur Corsair H100iv2, ventilateurs et pompe réglés au maximum. Il faudra donc bien se munir d’un gros dissipateur pour grappiller du MHz !

AMD affirme que la majorité des utilisateurs pourra obtenir une bonne stabilité avec tous les coeurs réglés entre 3,9 et 4,1 GHz selon le processeur. La tension officiellement conseillée est de 1,35 V pour un overclocking durable. AMD explique qu’une tension supérieure à 1,45 V peut être appliquée, mais qu’elle risque de réduire la durée de vie du processeur.

La chauffe du CPU en vidéo infra-rouge

Pour cette vidéo plutôt inhabituelle, nous n’avons pas eu froid aux yeux et nous avons enregistré « l’embrasement » du CPU, c’est à dire quelles zones chauffent le plus vite. Pour ce faire, il nous a donc fallu retirer le dissipateur pour laisser apparaître la capsule du CPU, cette coque en métal qui protège le die du processeur. Nous avons placé notre caméra directement à la verticale au-dessus de celui-ci et aussi près que la focale de la lentille le permettait, tout en veillant à éviter de possibles effets de miroir entre la lentille et la surface métallique de la capsule (ou heatspreader, ou IHS).

Notez que le die du CPU est soudé à son IHS, comme pour les Broadwell-E d’Intel. Il n’y aura donc pas de problème de conductivité thermique comme sur les processeurs Kaby Lake, et donc pas besoin de décapsuler le processeur pour changer la pâte thermique !

Nous avons aussi recouvert le heatspreader de six fines couches d’une laque spéciale issue de la fabrication des PCB, afin de pouvoir mesurer avec précision la température à la surface du dissipateur. En effet, les températures ne se laissent pas facilement mesurer sur du métal. Après la calibration des instruments de mesure, voici la vidéo que nous avons obtenue :

On voit bien sur cette vidéo où se situe la puce et sa forme plutôt allongée. L’échauffement relativement uniforme de la capsule suggère un contact suffisant entre celle-ci et la puce, malgré le fait que nous n’exercions aucune pression, comme celle d’un ventirad fixé au-dessus de l’IHS.

Températures

Le refroidissement, c’est le nerf de la guerre quand des systèmes comme XFR poussent les processeurs dans leurs derniers retranchements. Une température modérée signifie une fréquence plus élevée, et plus de puissance à disposition. Nous avons donc sorti notre système de refroidissement watercoolé, lequel est loin d’être superflu dans des tâches de rendu ou tous les cœurs turbinent à 3,8 GHz.  

La température CPU communiquée par AMD doit vraisemblablement être le Tpackage, c’est à dire le point le plus chaud dans le CPU. Le Tcore, c’est à dire la température du processeur dans son ensemble, n’a en effet plus grand sens pour des CPU pourvus de mémoires caches occupant une surface considérable.

Consommation

Nous utilisons les prises dédiées sur la carte mère pour relever la tension et l’intensité du courant, à partir desquelles nous déduisons la consommation. Pour être précis, nous présentons la valeur médiane obtenue à partir des mesures relevées lors d’un test de deux minutes et utilisons notre logiciel de traitement des données qui permet d’exclure de manière fiable les valeurs extrêmes à l’aide d’un filtre passe-bas. Les valeurs moyennes sont en effet bien plus intéressantes que les pics enregistrés, bien trop courts pour avoir une quelconque incidence. Nous présentons ci-dessous les résultats obtenus dans huit cas de figure différents :

Il est intéressant de noter la légère courbure ascendante de la consommation sur certaines applications. On explique ce phénomène par le réchauffement progressif du CPU. En effet, le CPU consomme presque 3 W de plus lorsqu’il est chaud (à 90°C) que lorsqu’il est froid. Si ce phénomène est probablement dû à des fuites de courant, celles-ci sont plutôt contenues, ce qui est une bonne chose. La valeur moyenne des différentes courbes est mesurée une fois que le processeur a atteint sa température de croisière. Nous résumons ces valeurs dans un graphique à barres :

Conclusion

Oui, Ryzen est clairement une révolution par rapport aux précédents processeurs d’AMD. Le gain de performances est indéniable, et le prix est certainement le plus bel argument du processeur. Le Ryzen 7 1800X affiche donc des performances énormes pour son prix… mais pas dans toutes les applications…

En attente d’optimisations

Malheureusement, nous n’avons eu que très peu de temps pour tester ce processeur. Comme pour toute nouvelle architecture, il reste plusieurs points à clarifier, ce qui demande plus de tests, et donc plus de temps. Il faudra aussi attendre les optimisations des éditeurs de logiciels. Point principal à creuser : la techno SMT du processeur semble pour l’instant peu efficace, notamment dans les jeux.

AMD nous a expliqué que l’implémentation du SMT est unique en son genre, et que les moteurs des jeux ne l’exploitent pas encore correctement. Selon AMD, les performances erratiques du SMT pourraient aussi venir de Windows, et un patch de Microsoft pourrait largement améliorer les performances du processeur dans de nombreux jeux. Le problème, c’est que les développeurs logiciels sont assez lents à s’adapter à ce type de nouvelles technologies…

AMD affirme que des jeux sont déjà optimisés pour Ryzen, comme Sniper Elite 4, Battlefield 1, Star Wars: Battlefront, et Overwatch. La firme explique aussi que la désactivation du HPET (High Precision Event Timer) dans le BIOS ou dans l’OS, permet de gagner 5 à 8 % de performances en plus.

Ryzen recommandé ou pas ?

Dans les conditions actuelles, il est difficile de recommander Ryzen pour les jeux vidéo, surtout face aux performances impressionnantes du 7700K dans le secteur, même à fréquence égale. Pour les jeux, le Ryzen 7 1700X, moins cher, fera logiquement moins bien avec ses fréquences inférieures.

En revanche, pour les applications de travail fortement parallélisées, Ryzen affiche globalement des performances excellentes. C’est plutôt dans ce domaine que nous recommandons aux gens d’économiser beaucoup d’argent pour obtenir des performances très concurrentielles face à Intel dans leur station de travail.

Côté overclocking, le processeur 1800X semble déjà au maximum de ses fréquences. AMD parle d’overclocking à 4,1 GHz sur tous les coeurs, ce qui n’est pas extraordinaire, sachant que le 7700K peut monter facilement à 4,9 GHz. Côté mémoire, le 6900K d’Intel tient encore son avantage grâce à sa gestion de quatre canaux.

Selon nous, la concurrence sera surtout féroce en milieu et en entrée de gamme, avec les Ryzen 5 et Ryzen 3. Il faudra attendre pour en avoir le coeur net, sachant qu’Intel risque de baisser ses tarifs entre-temps.