Radeon HD 4870 : mieux que la GTX 260 !

Introduction

Il y a encore quelques jours, tout semblait parfait pour NVIDIA : le constructeur venait de lancer ses GeForce GTX 260 et 280 qui, malgré leurs 6 mois de retard, poussaient l’architecture unifiée introduite avec les GeForce 8 au maximum de ce que la finesse de gravure de 65 nm et un nombre de transistors gigantesque pouvait permettre. Le gain en performance par rapport à l’ancienne et désormais assez vieille génération n’était certes pas très engageant (59 % en moyenne sur une 9800 GTX), mais l’arrivée des applications CUDA était intéressante et NVIDIA n’avait comme concurrent que lui-même. Au contraire, AMD semblait toujours plus dans le rouge de sa division graphique avec l’impossibilité avouée de pouvoir se battre comme avant sur le segment haut de gamme, une gamme un peu vieillissante désormais au niveau des performances et très récemment, une disponibilité en catimini des Radeon HD 4850 avant même que celles-ci n’aient pu être testées, et à un prix étonnamment bas – 150 €.

Le miracle a pourtant eut lieu pour AMD : les performances de la Radeon HD 4850 ont surpris tout le monde à commencer par NVIDIA, qui malgré le lancement à la dernière minute d’une GeForce 9800 GTX + qui ne sera disponible que mi-juillet ne peut pas lutter contre le rapport performances/prix explosif de cette carte comme nous l’avons vu. L’habituel discours marketing d’optimisation de l’efficacité et du rendement de l’architecture, qui sonnait plutôt creux jusque là a soudain une portée nouvelle vu les résultats de cette Radeon HD 4850, et nous laisse espérer encore mieux. Ayant à sa propre surprise réussie à monter le nombre de multiprocesseurs de 320 à 800 malgré un quota de transistors supplémentaire de 43 % et une finesse de gravure inchangée, AMD ne souhaite pas se contenter de jouer les gagne-petit, à raison. Une Radeon HD 4870, basée sur la même architecture mais avec des performances (et bien sûr un prix) en hausse a en effet été annoncée et commence doucement à être disponible, bien que ce dernier point reste un sujet d’incertitude. Sur le papier, elle pourrait donc chatouiller directement les nouvelles cartes haut de gamme de NVIDIA, pour un prix nettement inférieur. Et dans la pratique ?

Vers de la mémoire plus rapide

Pendant longtemps NVIDIA a été le précurseur lorsqu’il s’agissait d’utiliser les dernières technologies mémoires. Après la mémoire DDR sur sa GeForce en 2000, la firme de Santa Clara a été la première à employer la GDDR2 avec la GeForce FX puis la GDDR3 avec la GeForce 5700. Mais depuis quelques temps c’est ATI qui joue les pionniers, la GDDR4 est ainsi apparue sur sa Radeon X1950XT en premier et voilà que deux ans plus tard ils proposent également la première carte équipée de GDDR5 : la Radeon HD 4870.

Pour augmenter la bande passante mémoire il n’y a pas de secret, il n’existe que deux méthodes : la première consiste à élargir le bus de données, la deuxième consiste à faire fonctionner la mémoire plus rapidement. La première méthode se heurte à de nombreux obstacles : un bus plus large complexifie le routage sur le PCB, il demande aussi un grand nombre de pins sur le package et il faut ensuite pouvoir connecter toutes ces pins à la puce ce qui demande une grosse quantité de pads (les interconnexions situées à la périphérie de la puce). Un bus large impose donc une certaine taille au die, c’est une des raisons pour laquelle les GPU d’entrée de gamme sont pendant longtemps restés cantonnés à des bus 128 bits là où leurs homologues haut de gamme utilisaient des bus 256 bits voir 384 bits. Autre inconvénient : il faut alimenter tout ça ce qui augmente la consommation de la puce.

Pas étonnant donc que cette option ne soit utilisée qu’avec parcimonie. Ainsi le bus 128 bits est resté pendant très longtemps utilisé sur les GPU haut de gamme : du Riva 128 jusqu’au Parhelia de Matrox, ou au Radeon 9700 d’ATI 4 ans plus tard. De la même façon le bus 256 bits n’a pas été élargi avant l’arrivée de la GeForce 8800 de NVIDIA fin 2006. Pourtant les besoins en bande passante de nos GPU augmentent en permanence malgré les technologies d’économie de bande passante perfectionnées à chaque génération.

La solution consiste donc à faire fonctionner les mémoires plus vite. Plus facile à dire qu’à faire toutefois car comme toute puce, il y a une limite de fréquence à laquelle les chips mémoires peuvent fonctionner. Pour les contourner les fabricants ont eu recours à diverses astuces. Ainsi la mémoire DDR a permis de transférer les données sur les fronts montant et descendant d’un cycle d’horloge, offrant un débit doublé à une fréquence des puces mémoires donnée. Pour y parvenir la mémoire DDR utilise ce qu’on appelle un prefetch 2-bit : à chaque accès mémoire au lieu de transférer un bit des puces dans les prefetch buffers, la mémoire DDR en transfère 2. Les évolutions successives de la technologie DDR ont consisté à faire transiter toujours plus de données à une fréquence des puces mémoires données en augmentant la largeur du prefetch : la DDR2 utilise donc un prefetch 4-bit, tout comme la GDDR3, enfin la GDDR4 a introduit le prefetch 8-bit.

La GDDR5

La GDDR5 reprend le prefetch 8-bit de la GDDR4 mais apporte son lot d’innovations. Tout d’abord la GDDR5 utilise deux fréquences horloges : CK et WCK, la seconde étant deux fois plus rapide que la première. Les commandes sont transférées en SDR à la fréquence CK, les adresses sont transférées en DDR à la fréquence CK, et enfin les données sont transférées en DDR à la fréquence WCK. Dans le cas de la Radeon HD 4870 qui utilise de la GDDR5 à 900MHz, les commandes sont donc transférées à 900MHz SDR, les adresses à 900MHz DDR, et les données à 1800MHz DDR.

Cette approche permet de réduire les problèmes de qualité du signal lors de la transmission des commandes et des adresses tout en permettant d’atteindre de très hautes fréquences pour la transmission des données. Qui dit hautes fréquences dit malheureusement plus forte probabilité d’une erreur. Pour s’assurer de la validité des données transmises la GDDR5 implémente donc un mécanisme de détection d’erreurs inspiré de ceux que l’on retrouve notamment dans les réseaux. Ainsi si une erreur est détectée par le contrôleur mémoire la commande qui l’a causée peut être ré-exécutée.

AMD et NVIDIA ont donc fait deux choix bien distincts afin de satisfaire les besoins de leurs GPU en bande passante qui sont liés à leurs visions divergentes sur le GPU. NVIDIA qui reste fidèle à son idée d’énorme GPU monolithique pouvait se permettre un bus 512 bits, évitant ainsi les problèmes d’approvisionnement qui vont généralement de pair avec l’emploi d’une technologie mémoire à la pointe. A l’inverse AMD a dès l’origine du RV770 prévu de concentrer ses efforts sur un GPU au die modeste pour du haut de gamme. Comme nous l’ont indiqué les ingénieurs d’AMD, initialement la première version du RV770 ne devait pas proposer plus de 480 ALU mais il s’avérait que le GPU était “pad limited” dans cette configuration.

Par conséquent ils ont pu proposer le GPU auquel nous avons droit aujourd’hui avec 800 ALU quasiment « gratuitement » du point de vue de la surface du die. C’est un problème auquel NVIDIA sera confronté lors de la mise au point de son GT200b utilisant un process de gravure plus fin : comment conserver un bus 512 bit sur un die plus petit sans se retrouver pad limited ? A la génération précédente NVIDIA avait du abandonner le bus 384 bits en passant du G80 (0.08µ) au G92 (0.065µ) il y a donc des chances que ce soit également le cas pour le bus 512 bits mais cette fois la firme Californienne pourra compter sur la GDDR5 pour compenser la perte de bande passante occasionnée.

Radeon HD 4870 : quoi de mieux ?

La différence entre la Radeon HD 4870 et sa petite sœur tient en 2 caractéristiques : la puissance théorique, augmentée de 20 % via l’unique recours à une fréquence plus élevée (le nombre d’ALU restant inchangé contrairement à NVIDIA), et surtout la bande passante mémoire quasi-doublée (+ 80 %). Ce changement résulte comme nous l’avons vu du recours à la GDDR5 d’une fréquence équivalente quasi-doublée par rapport à la GDDR3 intégrée sur la Radeon HD 4850. Cette mémoire est certes coûteuse, mais moins que le recours à un bus de 512 bits ou au moins 448 bits qui aurait été nécessaire pour atteindre une bande passante équivalente à l’aide de GDDR3 comme l’a choisi NVIDIA, sans parler de la consommation plus élevée (puces mémoires + contrôleur). Car c’est bien un niveau similaire (3 % supérieur) à la GeForce GTX 260 qu’atteint ainsi la Radeon HD 4870.

Notez au passage que la supériorité toute théorique de la puissance de calcul brute de la 4870 sur la GTX 260 est particulièrement impressionnante vu que la première intègre un GPU doté d’un die d’à peine 45 % la surface de la seconde !

En revanche, on ne peut manquer de souligner la limite évidente qui apparaît également à la lecture de ce tableau, à savoir une quantité de mémoire toujours limitée à 512 Mo pour la 4870. Soit presque moitié moins que la GTX 260, et même si l’on sait que les Radeon parviennent à bien moins souffrir que les GeForce du recours à la mémoire centrale en cas de taille du frame buffer trop limitée, il faudra porter une attention particulière à l’évolution des performances et de la hiérarchie avec la montée en résolution. A noter également que certains constructeurs ont déjà annoncés (mais pas rendu disponibles) des versions 1 Go de la Radeon HD 4870, comme PowerColor, mais pas avant fin juillet.

La carte, le test

A l’instar de la Radeon HD 3870 mais à l’inverse de la Radeon HD 4850, la Radeon HD 4870 est une carte double slot. Cela lui permettra a priori de contenir plus facilement la chaleur émise par le RV770, et en tout cas de l’extraire intégralement en-dehors du boîtier. Mais la ressemblance s’arrête toutefois là : la HD 4870 ne nécessite plus un mais deux connecteurs PCI Express 6 broches et sa longueur est légèrement revue à la hausse (24,1 cm contre 22,8 cm pour la Radeon HD 3870 et 26,7 cm pour la GeForce GTX 260). En outre, son ventilateur n’est plus le modèle Arctic Cooling composé de pales droites mais revient aux multi-ailettes plus classiques en la matière.

Pour ce test, c’est le modèle Sapphire que nous avons reçu. La boîte intègre une clef USB standard de 2 Go au couleur de la marque, PowerDVD 7 OEM 6 canaux, Cyberlink DVD Suite 5, et la version complète de 3DMark06. L’intégration d’une clef USB est un plus, mais l’absence de jeu est un peu dommage vu le segment de cette carte.

Le test

Nous avons pour ce test repris les paramètres utilisés lors de l’article sur la Radeon HD 4850.

Configuration de test :

• Asus P5E3 Deluxe (Intel X38)
• Intel Core 2 Quad QX6850 (3 GHz)
• Crucial 2 x 1 Go DDR3 1333 MHz 7-7-7-20
• Western Digital WD5000AAKS
• Lecteur DVD Asus 12x
• Coolermaster RealPower Pro 850W

• Windows XP, Vista, Vista SP1
• ForceWare 177.39 beta (9800 GTX +)
• ForceWare 177.34 beta (GTX 260 et 280)
• ForceWare 175.16 WHQL (9800 GTX, 9800 GX2, 8800 Ultra)
• Catalyst 8.7 beta (HD 4850, HD 4870)
• Catalyst 8.6 WHQL (HD 3870)
• Catalyst 8.5 WHQL (HD 3870 X2)

Flight Simulator X

Sans surprise, la Radeon HD 4870 reste au même niveau que la 4850 dans Flight Simulator, les deux cartes partageant les mêmes drivers. Ce niveau est supérieur à celui de la Radeon HD 3870 et même des GeForce GTX 200, mais reste en-dessous de la majorité des GeForce 8 et 9 pour rappel. Flight Simulator X s’avère au final tout juste jouable avec la 4870 et les pilotes actuels.

Call of Duty 4

Premier vrai test pour la Radeon HD 4870, qui ne rate pas son entrée en scène : elle s’adjuge d’office la troisième place du classement, derrière la GeForce GTX 280 et la 9800 GX2, mais devant la GTX 260 ! Son avance moyenne sur celle-ci atteint 10 % et se maintient même en 2560*1600. Quand à son écart avec la Radeon HD 4850, il est de 17 %.

Test Drive Unlimited

Test Drive Unlimited confirme la très bonne impression laissée par la Radeon HD 4870 sous Call of Duty 4 : elle reste non seulement légèrement devant la GTX 260 dans toutes les résolutions ici, mais se permet même d’échouer à un cheveu de la GTX 280 en 1920*1200 + antialiasing et même à battre cette dernière en 2560*1600 + antialiasing (résolution alors jouable) ! Impressionnant, surtout vu la quantité de mémoire deux fois plus faible embarquée sur la 4870. L’antialiasing semble définitivement de retour dans les alliés des Radeon 4800.

Crysis

Crysis ne déroge pas à la règle et place une nouvelle fois la Radeon HD 4870 entre la GeForce GTX 260 et la GTX 280. Son retard par rapport à cette dernière n’excède d’ailleurs pas 11 % en moyenne (hormis en 2560*1600 + filtres), malgré son prix deux fois inférieur !

World in Conflict

Gourmand, World in Conflict rapproche la Radeon HD 4870 de la GeForce GTX 280 et l’éloigne un peu plus de la GTX 260 : celle-ci est dépassée de 17 % en moyenne ce qui est un écart très net. Et là encore, les performances en antialiasing sont toujours aussi surprenantes, la 4870 parvenant à faire aussi bien que la GTX 280 en 2560*1600 + filtres malgré ses 512 Mo de mémoire (et bien que le jeu soit alors injouable).

Supreme Commander

Sous Supreme Commander, la Radeon HD 4870 se montre un peu moins à son avantage. Tout est relatif cependant, car elle reste tout de même légèrement supérieure à la GeForce GTX 260 en moyenne, bien qu’elle échoue en 1680*1050, mais à des framerates qui sont déjà largement jouables.

Unreal Tournament III

Unreal Tournament III est le premier jeu à mettre réellement en difficulté la Radeon HD 4870. Elle dégringole en effet ici dans la hiérarchie, se retrouvant derrière une simple GeForce 9800 GTX en 1680*1050 et bien qu’elle parvienne à remonter la pente avec la montée en résolution, elle reste systématiquement derrière la GeForce GTX 260 ici (elle la devance de 13 % en moyenne).

Mass Effect

Seconde déconvenue pour la Radeon HD 4870 sous Mass Effect. Bien que son avance sur la Radeon HD 4850 overclockée d’Asus soit de 33 %, c’est insuffisant pour qu’elle se place devant la GeForce GTX 260. Plus grave, elle se fait même re-dépasser par la GeForce 9800 GTX +en 1680*1050 et 1920*1200.

Race Driver GRID

En revanche, la Radeon HD 4870 finit avec la manière : c’est sous Race Driver GRID qu’elle obtient en effet son meilleur résultat, parvenant tout simplement en tête du classement en 1680*1050 et 1920*1200, et n’échouant face à la GeForce GTX 280 qu’en 2560*1600 ! Impressionnant. Sa facilité dans les jeux de courses semble donc établie.

Consommation

La Radeon HD 4850 nous avait assez déçus avec sa consommation nettement en hausse au repos, celle en charge restant maîtrisée. Voyons comment se comporte la Radeon HD 4870.

Malheureusement pour elle, la Radeon HD 4870 accuse encore une consommation nettement supérieure à la 4850 au repos, pour un travail évidemment inchangé : 22 W de plus au total au niveau de l’alimentation. Côté fréquences, seule celle du GPU est réduite, et faiblement : on passe de 750 MHz à 550 MHz. Par rapport à la Radeon HD 3870, l’écart atteint 44 W soit 40 % consommation total en plus pour le PC ! Une vraie mauvaise nouvelle qui se confirme donc pour les Radeon HD 4800.

Autre soucis : contrairement à la HD 4850, la Radeon HD 4870 ne se montre dans le même temps pas particulièrement économe au niveau de sa consommation sous les jeux. Elle consomme en effet plus là aussi que la GeForce GTX 260, ce qui reste logique vu ses performances, mais un peu moins vu la différence de transistors et de finesse de gravure.

Bruit

Extrêmement silencieuse au repos, la Radeon HD 4850 ne se voit pas complètement rejoindre par sa grande sœur : malgré le passage au ventirad dual-slot, la Radeon HD 4870 est plutôt un peu moins silencieuse quand elle ne fait rien selon le sonomètre, même si en pratique la différence est relativement subtile. A 1045 rpm soit seulement 12 % de sa vitesse de rotation maximum, son ventilateur reste en effet qualifiable de silencieux.

En charge, la tendance s’inverse en revanche et bien que la HD 4870 ne soit clairement pas aussi discrète que la Radeon HD 3870, elle reste globalement supportable (le ventilateur monte à 1600 rpm) et en tout cas bien plus que l’horripilante GeForce GTX 260.

Températures

Loin du nouveau record établi par la Radeon HD 4850, la HD 4870 reste toutefois assez chaude au repos avec une température au niveau du GPU de 70°C. Cela n’est toutefois pas préjudiciable à la carte, et il faut rappeler par ailleurs qu’avec son design double-slot traditionnel, l’air chaud est évacué à l’extérieur de la tour (contrairement aux GeForce GTX 200 là encore) ce qui est toujours une bonne nouvelle.

En charge, le dissipateur fait son travail et la température grimpe peu, moins en tout cas que la petite Radeon HD 4850.

Bilan

Une fois n’est pas coutume, le bilan de cette Radeon HD 4870 va être simple : il s’agit d’une excellente carte haut de gamme ! Reprenant l’architecture et la plupart des points forts de la Radeon HD 4850, elle se situe cependant une gamme au-dessus, que ce soit en termes de performances ou de prix. Résultat : plus rapide en moyenne de 6 % (et dans la majorité des tests) que la GeForce GTX 260, elle se voit pourtant proposée à 250 € soit 70 € de moins que sa concurrente NVIDIA ! Même le très haut de gamme du caméléon, dopé à grands coups de transistors, de mémoire deux fois plus importante et de fréquences supérieures, se voit fragilisé : la GeForce GTX 280 ne s’avère en effet que 13 % supérieure à cette Radeon HD 4870 malgré son prix double.

Quelques petites tâches d’ombres viennent tout de même réduire l’idyllisme de cette situation. En premier lieu, la Radeon HD 4870 souffre légèrement de la propre concurrence de la Radeon HD 4850, puisque celle-ci dispose d’un meilleur rapport performances/prix (seulement 23 % moins performante malgré un prix 40 % inférieur). En outre, AMD a totalement inversé ses points forts et faibles par rapport à la précédente génération et en particulier à la Radeon HD 3870 : si la Radeon HD 4870 s’avère certes très performante une fois l’antialiasing activé (et ce malgré seulement 512 Mo de mémoire !), elle consomme beaucoup plus au repos mais aussi en charge (et plus que la GeForce GTX 260) et n’est plus un modèle de silence bien qu’elle reste beaucoup plus discrète que la GeForce GTX 260, sans réchauffer tout le boîtier en prime.

NVIDIA va évidemment être forcé de réagir et de revoir le plus vite possible le tarif de sa GeForce GTX 260 à la baisse ce qui est une autre bonne nouvelle, même si nous n’avons pas encore eut de signe allant dans ce sens de la part du caméléon. Quand à AMD, il lui reste un dernier palier pour réussir totalement cette génération : sortir une carte très haut de gamme (qui passera donc nécessairement par le bi-RV770) aussi enthousiasmante, ce qui s’annonce un peu plus compliqué.

Récapitulatif des performances

Voici les moyennes obtenues pour chaque carte et chaque jeu. Les cartes n’arrivant pas à rendre un jeu dans une résolution donnée ou avec antialiasing ont obtenue un zéro, ce qui handicape lourdement toutes les cartes réellement dotées de 512 Mo de mémoire ou moins en 2560*1600 + antialiasing (à l’exception de la Radeon HD 4870), ainsi que la Radeon HD 3870 X2 qui ne peut appliquer d’antialiasing sous Mass Effect. A noter également que la 4850 est pénalisée par le fait que notre sample Asus n’ait pu rendre le jeu Race Driver GRID, qui donne aux cartes des scores supérieurs à la moyenne (surtout avec les Radeon HD 4800 !).