Duel : Phenom VS Athlon 64 X2

Introduction

L’année écoulée a été difficile pour AMD. Non seulement le Phenom tant attendu est finalement arrivé avec des fréquences nettement plus basses que prévu (2.3 GHz au lieu de 3 GHz), mais en plus le stepping actuel du Barcelona souffre d’un bug assez problématique. Même si des solutions provisoires existent, seul un nouveau stepping permettra à AMD de recommencer à livrer des quad cores sur le marché des serveurs.

Le fait que le Phenom ne soit pas suffisamment performant pour espérer inquiéter le haut de gamme d’Intel n’est pas non plus une très bonne nouvelle. L’addition de tous ces problèmes a obligé AMD à repenser sa stratégie produit, pour positionner son processeur sur le segment grand public, aux côtés de la nouvelle plateforme Spider.

Mais en dépit de tous ces problèmes, le Phenom n’est pas à jeter, comme va le montrer notre comparaison avec l’Athlon 64 X2. En théorie, l’offre d’AMD a au moins l’avantage sur celle d’Intel lorsqu’il s’agit de mettre à niveau une machine existante avec un processeur quad core. Si Intel s’empresse de lancer de nouvelles plateformes avec chaque nouvelle génération de processeur, AMD s’est adapté aux spécifications du socket AM2. Il est techniquement possible de déployer un Phenom quad core sur une carte mère équipée du socket AM2 qui fonctionnait jusqu’à présent avec un Athlon 64 ou un Athlon 64 X2. Tout ce dont vous aurez besoin, c’est d’une mise à jour du BIOS. Toutes les cartes mères ne seront pas capables de sauter le pas, mais la plupart des cartes mères destinées aux amateurs de performances devraient pouvoir être équipées d’un nouveau quad core sans problème – enfin, une fois que les fabricants de cartes mères auront mis à jour les BIOS de leurs produits, ce qui est pour l’instant loin d’être la règle comme nous l’avons vu.

Dernière chose, avant de vous lancer, réfléchissez : AMD et Intel sont à environ six mois de leur prochaine avancée technologique importante. AMD sortira le socket AM3, qui prendra en charge la DDR3, et les processeurs Nehalem d’Intel intégreront enfin le contrôleur de mémoire au processeur. De ce fait, même les Core 2 Duo E8000 et les Core 2 Quad Q9000, qui arriveront bientôt, doivent être vus comme des produits temporaires, destinés à nous faire patienter en attendant la prochaine génération (ils devraient être légèrement plus performants que les Core 2 actuels).

Le Phenom en détails

Le 17 novembre dernier, AMD a sorti deux modèles de Phenom : le Phenom 9500 et le 9600, respectivement cadencés à 2.2 et 2.3 GHz. Leur enveloppe thermique est identique, à 95 W, ce qui n’est pas beaucoup moins que les 105 W annoncés par Intel pour ses Core 2 Quad Q6600 (2.4 GHz) et Q6700 (2.66 GHz) (voir nos mesures). Tous les modèles plus rapides, qui doivent sortir au cours du premier trimestre 2008, auront un TDP de 125 W. Une version destinée aux overclockeurs, le Phenom Black Edition, sort également très bientôt, mais sa vitesse d’origine ne dépasse pas les 2.3 GHz. AMD nous a tout de même assuré que le déblocage du multiplicateur offrirait les meilleures conditions d’overclocking possibles, d’autant plus que son prix est identique à celui de l’édition normale.

Théoriquement, le Phenom peut fonctionner avec presque toutes les cartes mères AM2 du marché. Même les cartes mères d’entrée de gamme fonctionneront avec les Phenom dont le TDP est de 95 W. Il faudra par contre vous tourner vers les modèles haut de gamme si vous souhaitez utiliser un Phenom 125 W, ou si vous comptez effectuer un overclocking important. Nous avons testé les mises à jour des BIOS des cartes mères existantes, pour voir si la mise à niveau se fait si facilement qu’AMD le dit, et pour le moment, on ne peut pas dire que ce soit une réussite. Techniquement, le socket est resté le même, basé sur l’interface HyperTransport à 1000 MHz.

L’architecture du Phenom est connue sous le nom de K10 et fait suite à la K8 des Athlon. Nous l’avons déjà abordée en détails, mais il n’est pas inutile de faire quelques rappels. Une différence importante, notamment de par son influence sur le nombre de transistors, est le cache L3 : c’est une extension de la conception à deux étages de l’architecture AMD64. Si chaque cœur dispose de son propre cache L1 destiné au données et aux instructions (64 ko pour chaque cœur), ainsi que de 512 ko de cache L2, le L3 offre 2 Mo supplémentaires de stockage ultra rapide destinés aux quatre cœurs du Phenom.

Le Phenom n’est pas le premier processeur à disposer d’un troisième niveau de cache : les Pentium 4 Extreme Edition 3.2, 3.4 et 3.46 GHz d’Intel, qui étaient basés sur le cœur Gallatin en 130 nm, possédaient eux aussi 2 Mo de cache L3 (ainsi que 512 ko de cache L2). Mais contrairement au cache L3 du Pentium 4 EE, celui du Phenom fonctionne également comme un tampon d’écriture pour la mémoire principale.

AMD a également apporté des améliorations aux unités de prédiction de branchement, ajouté un « sideband stack optimizer » qui permet de mettre à jour l’ESP (enhanced stack pointer) sans utiliser de temps de calcul, un memory prefetcher capable de charger des données directement dans le cache L1, sans passer par le cache L2, le SSE 128-bit, et un tampon destiné à stocker les instructions de 32 octets. Enfin, la virtualisation n’est désormais plus une nouveauté, et elle a donc également été intégrée au Phenom.

L’interface HyperTransport passe en version 3.0 et fonctionne maintenant à 1.8 GHz. L’HT 2.0 offrait des flux montants et descendants à 1 GHz pour une bande passante de 8,0 Go/s, tandis que l’HT 3.0 parvient à atteindre un débit de 20,8 Go/s. Cette avancée aura toute son importance lorsque quatre cœurs (ou plus) devront pouvoir accéder à d’autres composants essentiels, comme la RAM ou la carte graphique.

Le Phenom en détails, suite

Phenom 9900

Notre intérêt a été tout particulièrement éveillé par les déclarations d’AMD affirmant qu’à vitesse égale, le Phenom est 25% plus rapide que l’Athlon X2 64. Etant donné qu’il n’existe pas de révolution dans l’architecture, comme cela avait par exemple été le cas avec le passage à l’architecture Core pour Intel, une amélioration de 25% à vitesse égale est impressionnante. Pour tout dire, nous avions même un peu de mal à le croire, et nous avons donc décidé de nous pencher sur le nouveau processeur d’AMD. Nous avons comparé un Athlon 64 X2 et un Phenom 9900, tous deux cadencés à 2.6 GHz, en n’utilisant qu’un seul cœur.

Nous avons pris un Phenom au coeficient multiplicateur débloqué que nous avons fait tourner à 2.6 GHz, c’est-à-dire la vitesse du modèle 9900. Le BIOS de notre machine de test ne nous permettait pas de désactiver les cœurs un à un, nous avons dû forcer Windows à n’utiliser qu’un seul cœur. Nous avons fait la même chose avec l’Athlon X2 6000+, après l’avoir cadencé à 2.6 GHz lui aussi. L’objectif était de pouvoir faire une comparaison directe et juste, afin de déterminer ce qu’apportent exactement les nouvelles fonctionnalités du Phenom par rapport à l’Athlon X2.

Athlon 64 X2 6000+

Nous avons volontairement limité l’Athlon 64 X2 6000+ (90 nm) à 2.6 GHz et à un seul cœur pour permettre une comparaison directe avec le Phenom. A première vue, un Athlon 64 X2 gravé en 65 nm paraît un meilleur choix, mais en réalité, il n’existe pas réellement de différence de performance notable entre les modèles 65 nm et les 90 nm. De plus, nous n’avons pas effectué de tests de consommation, étant donné que nous ne pouvions pas désactiver physiquement les cœurs non utilisés.

Configuration du test

L’Asus M3A32-MVP est basée sur le tout nouveau chipset d’AMD, le 790FX, qui prend en charge le PCI Express 2.0, l’HyperTransport 3.0, et le CrossfireX d’ATI, qui permet de faire fonctionner ensemble jusqu’à trois cartes graphiques. Cette carte faisait partie du kit de test d’AMD, et elle représente une bonne option pour les joueurs.

NB : Le Phenom a été testé sans le patch du TLB réduisant les performances d’environ 11 %, dans la mesure où ce patch n’a pas été nécessaire pour assurer la stabilité des tests et où les Phenom devraient dans quelques temps être tous corrigés (révision B3).

Jeux : Deep Fritz, Prey, Quake 4

Le jeu d’échecs Deep Fritz 10 montre une très légère amélioration des performances (5 %). Cette application profite extrêmement bien de l’augmentation du nombre de cœurs, et elle sera donc nettement plus efficace sur les quatre cœurs du Phenom que sur les deux d’un Athlon 64 X2.

Le framerate augmente de 11 % avec un seul des cœurs du Phenom, par rapport à un de ceux de l’Athlon 64 X2.

Quake 4 profite lui aussi modestement du passage au Phenom, à vitesse égale et en utilisant le même nombre de cœurs : le gain de performance n’excède pas 5 %.

Jeux : Serious Sam 2, Sup Com, War MOC

Les performances augmentent de 13% pour Serious Sam 2.

La différence est impressionnante dans Supreme Commander : les performances augmentent de 43% avec le Phenom. Le framerate est certes très bas dans les deux cas vu la gourmandise du moteur qui ne peut se satisfaire d’un seul core, mais l’écart reste important en pratique (cf ces résultats).

Enfin, Warhammer voit une augmentation de 16 % du framerate.

Applications : 3D

Le rendu d’une scène en haute définition sous 3DSMax est considérablement plus rapide (22 %) en utilisant un des cœurs du Phenom plutôt que l’un de ceux de l’Athlon 64 X2. Comme les applications de rendu profitent beaucoup de l’augmentation du nombre de cœurs, le passage au Phenom donne de très bons résultats, comme nous l’avions observé lors de notre test.

Les performances sous Cinema4D se sont améliorées elles aussi, mais pas dans les mêmes proportions. Contrairement à 3DSMax, il s’agissait ici du rendu d’une animation.

Applications : image et bureautique

Photoshop CS3 d’Adobe est l’un des logiciels de traitement d’image les plus répandus. L’application de filtres est souvent une opération très exigeante pour le processeur. En utilisant un seul cœur, le Phenom dispose d’un léger avantage sur l’Athlon 64 X2 (7 %). Mais comme beaucoup d’applications professionnelles, Photoshop connaît une nette accélération lorsqu’on augmente le nombre de cœurs de la machine.

Dans le cas de WinRAR et toujours en n’utilisant qu’un seul cœur, le Phenom n’apporte que peu d’avantages par rapport à l’Athlon 64 X2.

Applications : audio

Importer ses CD dans iTunes pour pouvoir les passer sur son lecteur MP3 est une opération très courante. Le processus de conversion prend du temps, et il est légèrement plus rapide avec le Phenom qu’avec l’Athlon 64 X2. iTunes profite du passage au dual core, mais généralement le quad core ne change pas grand-chose.

Lame est l’un des encodeurs MP3 les plus populaires, notamment grâce à son utilisation très flexible en ligne de commande. Il est un peu plus rapide sur le Phenom (11 %).

Applications : vidéo

Le processeur joue un rôle clé dans le fonctionnement de ce logiciel. On peut voir que le cœur du Phenom est 10 % plus rapide que celui de l’Athlon 64 X2.

L’encodeur H.264 de Mainconcept est extrêmement gourmand : il prendra 27 % temps en moins sur un des cœurs du Phenom que sur un de ceux de l’Athlon 64 X2.

Pinnacle Studio bénéficie légèrement (12,5 % tout de même) des améliorations apportées au cœur du Phenom.

Le gain de temps lors du transcodage d’une vidéo en MPEG-2 vers le DivX est très net : le Phenom s’avère ici 27 % plus rapide que l’Athlon X2.

Le transcodage en XviD est également nettement plus rapide (23 %) avec le Phenom.

Indice Vista Experience

Même Windows Vista se rend bien compte qu’il y a eu du changement : son indice de performance augmente de 0.2 point avec le Phenom.

Le fait que l’indice de performance de la mémoire ne change pas n’a rien d’étonnant : il était déjà au maximum avec l’Athlon 64 X2.

PC Mark 05

Ttest synthétique, PCMark 05 affiche ici des résultats très proches des différences que nous avons constatées dans la pratique, avec 16 % de gain pour le Phenom sur le test CPU, et 18 % concernant la mémoire.

SiSoft Sandra XI

Sans surprise, au niveau du processeur, Sisoft note un gain de performances meilleur sur les calculs en virgule flottante (7 %) que sur les entiers (2 %). Côté mémoire, le gain mesuré est un peu plus faible que sous PC Mark 05 puisqu’il varie entre 13 et 14 %.

Conclusion

Les premières comparaisons que nous avions pu effectuer, entre le Phenom et les quad core d’Intel, n’étaient pas favorable à AMD : le Phenom ne peut pas faire d’ombre aux Core 2 haut de gamme. Les récents Penryn gravés en 45 nm sont particulièrement éloignés de l’offre d’AMD, notamment le Core 2 Extreme QX9770, qui sera lancé en janvier. Une fois encore, Intel paraît être en avance d’un cycle de développement complet, puisqu’il s’apprête à descendre à une finesse de gravure de 45 nm, tandis qu’AMD reste à 65 nm. La stratégie de ce dernier a donc été de s’adapter en se tournant vers le grand public.

En dépit de tous ses retards et du bug du TLB, le Barcelona n’a pas de réel problème de conception. Tous nos tests ont révélé des gains de performances nets, qui montrent bien que le Phenom est clairement plus rapide que l’Athlon 64 X2. Rappelons que pour que la comparaison soit équitable (à défaut d’être “réelle”, comme dans notre test initial) nous n’avons utilisé qu’un seul cœur des deux processeurs. Nous avons donc pu mettre à l’épreuve les déclarations d’AMD qui affirmaient que le Phenom offrait un gain de performances de 25 % à vitesse d’horloge égale. Si nos tests n’ont pas révélé une amélioration aussi importante, la différence reste très nette puisque de 15 % en moyenne dans les jeux et applications. Il faut aussi prendre en compte la présence de deux cœurs supplémentaires, qui seront très utiles dans un environnement très productif.

Certains d’entre vous pensent peut-être aux gains de performances réalisés par Intel lors du passage du Pentium D au Core 2 Duo. En termes de performances par watt, les améliorations des processeurs AMD ne sont peut-être pas aussi spectaculaires, mais le Phenom n’est pas non plus un changement de génération du même ordre. On espère “simplement” qu’AMD parviendra à résoudre les derniers bugs du Phenom, et à adapter ses procédés de fabrication pour aboutir à des Phenom plus rapides (le vrai soucis) et chauffant moins.