Overclocker un Core 2 Duo : la quête du meilleur rapport performances/Watt

Introduction

De tous les réglages et optimisations possibles en vue d’obtenir les meilleures performances possibles, l’overclocking est roi. Un titre bien mérité puisqu’après tout, on peut tirer parti d’une marge considérable sans débourser le moindre euro. Cependant, il faut tenir compte des limites de l’overclocking pour peu que l’on soit attaché à maintenir un équilibre raisonnable entre performances et consommation. Dans l’idée d’illustrer ce propos, nous avons pris une carte mère P45 MSI et un Core 2 Duo E8600 pour répondre à la question suivante : quelle est la fréquence idéale pour ce processeur ?

P45 et Core 2 Duo ont encore de beaux jours devant eux

Bien que les Intel Core i7 et AMD Phenom II occupent le devant de la scène depuis quelques mois, le bon vieux Core 2 Duo – dont l’architecture dual core est particulièrement efficace – rencontre encore un large succès qui n’est pas prêt de s’arrêter. La dernière génération de processeurs Quad Core d’Intel a beau être nettement plus performante, il faut non seulement tenir compte de leur prix plus élevé mais aussi investir dans une nouvelle carte mère et un kit de DDR3.

Il en sera de même pour la prochaine vague puisque les chipsets série 5 (Ibex peak) accompagneront le Socket LGA 1156 ainsi que les Quad Core Lynnfield. Les performances de cette nouvelle plateforme devraient permettre de combler le vide entre Core 2 Quad et Core i7, sans pour autant avoir un rapport performances/consommation meilleur que celui d’une configuration Core 2 Quad, malgré un tarif plus élevé. Ibex Peak est synonyme de fonctionnalités et d’innovations avant tout.

Les Core 2 Duo resteront donc attractifs pour un bon moment et d’autre part, il faut aussi être conscient que de nombreuses applications ne tirent pas avantage de la multiplication des cores ou bien n’en demandent pas plus que deux pour être efficaces.

Des composants arrivés à maturité

Les composants choisis pour cet article font partie d’une offre plus que conséquente. Il existe pléthore de cartes mères haut de gamme dans les 200 euros qui offrent sûrement beaucoup de choses, mais ayant décidé de rester dans une approche performance/prix, nous avons opté pour un modèle plus abordable : la MSI P45D3 Neo-F est une carte mère P45 milieu de gamme, dépourvue de fonctionnalités que la plupart d’entre nous n’utiliseront probablement pas mais suffisamment souple pour l’overclocking, comme nous le souhaitons. Avec un CPU quad core, nous aurions pris une P45D3 Platinum mieux équipée, mais la Neo s’est bien comportée ici au cours des tests.

Le processeur : Core 2 Duo E8600

Les processeurs Core 2 ont beau être sur le marché depuis un certain temps, leur architecture a subi plusieurs modifications faisant ainsi de la dernière génération les processeurs les plus efficients du marché : la toute première déclinaison des Core 2 sortie mi-2006, le Core Conroe, avait déjà permis a Intel de reprendre sa couronne au détriment d’AMD.

Début 2008, Intel lançait le Core Wolfdale gravé en 45 nm, améliorant ainsi légèrement les performances du Core 2 tout en baissant sa consommation. Le Core 2 Duo E8500 à 3,16 GHz était le haut de gamme jusqu’à la sortie de l’E8600 à 3,33 GHz en août 2008, lequel n’a pas été supplanté depuis et ne le sera probablement pas si l’on excepte un possible E8700 à 3,5 GHz. Cet article visant à trouver le bon équilibre entre performances et consommation, on verra que le Wolfdale donne le meilleur de lui-même lorsqu’il est proche de 4 GHz et non pas 3 GHz.

Les Core 2 Duo E8000 embarquent 6 Mo de mémoire cache niveau L2 et fonctionnent avec un FSB (Front Side Bus) de 333 MHz. Traduit en opérations quad-pumped (quatre transferts de données par cycle d’horloge), on obtient un FSB1333. Au sujet des cartes mères, rappelons que les Core 2 nécessitent un socket LGA775 avec un chipset récent, type P35/P45, pour fonctionner compte tenu de l’étage d’alimentation nécessaire pour les Core 2.

La P45D3 Neo utilisée ici supporte tous les Core 2 et on sait de notre processeur de test qu’il arrive à presque 3,9 GHz sans demander plus que la tension par défaut du core. Intel a donc une marge tout à fait suffisante pour sortir un ou deux modèles plus rapides, mais vu le positionnement tarifaire des quad-core, cette hypothèse est assez improbable.

Carte mère : MSI P45D3 Neo-F (P45)

La carte mère est estampillée « Classic Series », ce qui se traduit par un emballage très simple : carton ondulé brut avec quelques autocollants plutôt qu’une finition vernie forcément plus coûteuse. On apprécie de ne pas être noyés sous les promesses plus ou moins bidon, surtout lorsqu’il s’agit d’une carte mère milieu de gamme.

La simplicité est également de mise au niveau du PCB : si le Northbridge P45 et le Southbridge ICH10 ont tous deux droit à un radiateur, il n’y a pas de caloducs et l’étage d’alimentation est à l’air libre. MSI est généralement assez frileux quant au nombre de phases d’alimentation, ce qui se confirme ici puisque l’on en dénombre trois. Celles-ci dissiperont probablement encore plus de chaleur avec un quad core, toutefois, l’avantage de cette combinaison par rapport à un étage de six phases ou plus est d’avoir une consommation réduite.

Les condensateurs des circuits à haute tension sont tous de type solide, tandis que les circuits secondaires sont munis de condensateurs à cœur liquide. Comme le « D3 » dans la référence l’indique, on retrouve quatre slots de DDR3 pour des configurations mono et double-canal. Outre l’unique port PCI Express 2.0 16x, on trouve deux slots 1x ainsi que trois PCI 2.3 32 bits qui sont utiles pour les cartes filles à moins d’être intégralement en PCI Express. Enfin, il n’y a pas de gestion du RAID mais on trouve un sélecteur DIP pour un overclocking facile.

Des interrupteurs dédiés à l’overclocking

Là où la plupart des constructeurs se sont attachés à proposer des BIOS riches en options pour faciliter l’overclocking aux débutants (ou compliquer la vie des utilisateurs plus expérimentés), MSI a pris des mesures pour simplifier les opérations : la P45D3 Neo-F embarque un ensemble d’interrupteurs DIP qui permettent un overclocking à la volée sans passer par le BIOS, fonctionnalité qui peut en intéresser plus d’un. Prenons un Core 2 Duo E7300 à 2,66 GHz par exemple : en passant de FSB1066 à FSB1333, on arrive à 3,33 GHz, un gain appréciable et accessible à tous.

Les claviers et souris PS/2 ont beau avoir quasiment disparu, MSI a conservé deux connectiques de ce type, ainsi qu’un port série. Le chipset supporte un total de 12 ports USB 2.0 dont 6 se trouvent au niveau du panneau E/S. La connectique audio HD et le port RJ45 dont on ne saurait se passer sont bien là, mais on aurait apprécié une sortie audio numérique en plus. MSI n’abandonne pas l’IDE puisque l’on trouve un contrôleur qui gère un port UltraATA/133.

Le Southbridge ICH10 permet de relier six connecteurs Serial ATA/300 AHCI avec gestion du NCQ (Native Command Queuing), fonctionnalité importante puisqu’elle permet d’ordonner les commandes en attente, de les analyser pour ensuite les traiter de manière à minimiser les mouvements des têtes de lecture. De plus en plus de SSD utilisent également le NCQ de concert avec un cache mémoire embarqué. Dans ce dernier cas, NCQ et mise en cache sont utilisés pour accéder à l’ensemble de la mémoire flash avec le souci d’obtenir les performances maximales tout en optimisant son usure.

En bas à droite du Southbridge, la P45D3 Neo-F embarque les connectiques frontales pour les boutons marche et reset, ainsi que les diodes d’activité.

Les trois phases de l’étage d’alimentation sont suffisantes pour faire tourner un Core 2 Quad et plus qu’assez pour l’overclocking d’un Core 2 Duo.

Fausse note en ce qui concerne l’emplacement des ports SATA : les trois du haut se retrouvent bloqués avec une carte graphique double slot comme la Geforce GTX 260 Core 216 que nous avons choisi. Cet inconvénient mériterait d’être réglé, vu que cette carte mère a sa place dans une configuration à prix abordable tout en ayant une propension suffisante à l’overclocking.

Overclocking

Le but ici est de maximiser les performances en maintenant des tensions raisonnables : on peut aller jusqu’à 4,2 GHz mais il faut alors augmenter considérablement la tension du processeur, ce qui impacte négativement la consommation. Au final, la fréquence idéale est en dessous de 4 GHz, à 3,9 GHz pour être précis.

La carte mère étant compatible DDR3 et soucieux de rester dans une optique performances/prix, nous nous sommes assurés de ne pas dépasser le mode DDR3-1333 au cours des tests. La DDR3-1066 a le mérite d’être très accessible et de pouvoir s’overclocker facilement en DDR3-1333, plutôt agréable pour un budget serré.

Fréquence par défaut : 3,33 GHz

Par défaut, le Core 2 Duo est donc cadencé à 3,33 GHz, fréquence à laquelle notre mémoire était en DDR3-1333.

En passant le bus système de 333 à 360 MHz, soit un FSB1440 quad-pumped et une fréquence processeur de 3,6 GHz, aucune hausse de tension n’a été nécessaire. En revanche, il a fallu ajuster les coefficients mémoire pour maintenir la DRAM à des niveaux raisonnables, à savoir DDR3-1152.

Le deuxième overclocking à 3,9 GHz a été atteint avec un bus processeur de 390 MHz (FSB1560 quad-pumped), ainsi qu’une mémoire en hausse à 1248 MHz.

Pour arriver à 4,26 GHz, il aura fallu un bus processeur de 425 MHz (FSB1700 quad-pumped) et 0,15 Volts supplémentaires. Dans ce dernier cas, la mémoire est cadencée en DDR3-1280.

Regardons maintenant les benchmarks et relevés de consommation pour déterminer quelle est la fréquence idéale.

Configuration du test, benchmarks synthétiques

Plateforme de test

Benchmarks synthétiques : PCMark, 3DMark

PCMark Vantage

Les performances augmentent sensiblement sous PC Mark Vantage, particulièrement friand des montées en fréquence. Etrangement, les performances mémoires semblent meilleures à 3.9 GHz qu’à 4.26 GHz, alors que c’est dans ce dernier mode que la mémoire est à la fois cadencée le plus haut et dispose des timings les plus serrés.

3DMark Vantage

Autant le test CPU tire parti des fréquences plus élevées, autant le test GPU ainsi que le score global y sont presque insensibles.

Crysis, Unreal Tournament 3, World in conflict

En paramétrant les réglages graphiques au minimum, Crysis montre des gains très nets au fil de l’overclocking. La progression est plutôt linéaire et même la différence entre 3,9 et 4,26 GHz est marquée (+5,5 % de performance pour une fréquence en hausse de 9,2 % cependant), ce qui n’est pas toujours le cas.

Même verdict pour Unreal Tournament 3 : plus la fréquence processeur augmente, meilleures sont les performances. Les 28 % d’écart entre 3,33 et 4,26 GHz entrainent une hausse de 21 % du nombre d’images par seconde, un très bon résultat.

Curieusement, l’overclocking à 3,6 GHz ne donne rien ici, ce qui peut s’expliquer par la fréquence de la DRAM en baisse. Passé à 3,9 ou 4,26 GHz, on voit en revanche une belle progression.

Benchmarks Audio/Vidéo

Itunes n’a clairement pas été optimisé pour les processeurs multi-cœurs, mais réagit très bien aux montées en fréquence : le gain obtenu en passant de 3,33 à 3,9 GHz est assez modeste, mais double lorsque l’on parvient à 4,26 GHz. Itunes est également sensible aux fréquences mémoire, ce qui expliquerait le faible écart de performances entre 3,33 et 3,60 GHz.

Lame témoigne d’une progression linéaire au fil des hausses en fréquence.

Même constat pour DivX.

Xvid est encore plus sensible à la montée en fréquence que DivX.

MainConcept est lui optimisé pour les CPU multi-cœurs, un quad core donnera donc probablement de meilleurs résultats que nos trois overclocking.

Performances applicatives

Les deux programmes de compression apprécient les hautes fréquences et WinRAR se distingue grâce à une gestion optimisée des threads, ce qui lui permet de compresser les mêmes fichiers que WinZip bien plus rapidement.

Photoshop fait partie de ces applications pour lesquelles la fréquence est reine : chaque montée se traduit par un temps d’exécution plus court pour appliquer six filtres différents à une image TIFF de 69 Mo.

Ici la fréquence n’a que peu d’influence : Pinacle Studio est bien plus efficace sur les quad cores.

Les gains sous Premiere Pro sont modestes, sauf à 4,2 GHz où l’on constate un écart de 22% par rapport aux fréquences par défaut.

Résultats similaires avec Cinema 4D : le rendu est plus rapide, mais un processeur quad core ferait nettement mieux.

Consommation

La consommation en veille est particulièrement intéressante lorsque l’on a tendance à laisser son PC allumé sans être systématiquement devant. Comme on peut le voir, le passage de 3,33 à 3,9 GHz ne fait pas grimper la consommation en flèche, et celle-ci semble même raisonnable à 4,26 GHz. Les 28 % d’écart entre 3,33 et 4,26 GHz se traduisent au niveau de la consommation en veille par une hausse de 23 %.

En charge maximale, les différences sont bien plus marquées et mettent en évidence le coût énergétique de l’overclocking à 4,26 GHz : 200 Watts, contre 134 Watts par défaut soit une hausse de 49 % !

Les niveaux de consommation moyens à 3,33, 3,60 et 3,9 GHz se tiennent dans un mouchoir de poche durant une session complète de PCMark Vantage pour bondir à un niveau excessif lorsque l’on est à 4,26 GHz (du fait de l’élévation de la tension CPU notamment).

La hausse des performances entraine une hausse de la consommation, mais de façon nuancée : le nombre de Watts par heure est similaire à 3,33, 3,6 et 3,9 GHz, l’overclocking n’a donc pas d’effet indésirable. A 4,26 GHz, il faut en revanche bien plus de Watts pour mener à bien la même charge de travail sous PCMark Vantage.

Analyse de la consommation

Les résultats sont simples : si l’on divise le score obtenu sous PCMark Vantage par la consommation moyenne, on obtient le rendement en performance par Watt. La fréquence idéale est de 3,9 GHz, laquelle ne nécessite pas de hausse de tension. Chose surprenante, la fréquence par défaut est donc moins efficace que nos trois overclockings, signe qu’on ne tire pas entièrement parti du potentiel de son Core 2 Duo sans modifier sa fréquence – un modèle cadencé à 3,66 GHz serait le bienvenu.

Ce petit diagramme représente la courbe de rendement, depuis 3,33 jusqu’à 4,26 GHz : un overclocking jusqu’à environ 3,9 GHz sans augmenter la tension permet de faire briller le Core 2 Duo E8600 tout en minimisant les répercussions sur la consommation.

Conclusion

Le Core 2 Duo se démocratisant de plus en plus, il nous a semblé judicieux de prendre une plateforme très accessible. La carte mère MSI propose des interrupteurs dédiés à l’overclocking, lesquels permettent de régler facilement le bus de FSB1066 à FSB1333 et FSB1600. Pour arriver jusqu’à 4,26 GHz nous avons toutefois joué sur les paramètres du BIOS.

Le maître mot de cet article étant le rendement, le but était de trouver la meilleure fréquence en attachant de l’importance à la performance par Watt. La P45D3 Neo-F a été précieuse pour cet article vu que son étage d’alimentation à trois phases est plus économe que ceux des cartes mères plus élaborées. Il faut tout de même signaler le revers de la médaille : l’overclocking d’un quad core sur cette carte mère aurait été plus limité et l’on aurait probablement fait face à un Vdrop (chute de tension) important. Quoi qu’il en soit, tous ceux qui ont un quad core à acheter devraient probablement attendre les processeurs Clarksdale et le chipset Intel P55, lesquels sont attendus pour cet automne.

3,9 GHz, le meilleur des deux mondes !

Sur le plan des performances pures, l’overclocking à 4,26 GHz menait les débats, mais c’est à 3,9 GHz que l’E8600 a le mieux répondu à nos critères : par rapport aux fréquences d’origine, le gain de performances est appréciable sans être contrebalancé par une consommation excessive pour autant. Lorsque l’on souhaite obtenir les meilleures performances tout en maintenant la consommation au niveau le plus bas possible, c’est un overclocking maximum sans augmentation de la tension qu’il faut viser.

PCMark Vantage nous a donné un résultat plus surprenant puisque la performance par watt était meilleure après overclocking plutôt qu’avec les fréquences d’origine, autrement dit, les trois paliers d’overclocking ont eu un meilleur rendement que la fréquence par défaut. Il est donc clair que le Wolfdale pourrait être cadencé à 3,66 et probablement un peu plus sans décrochage de la consommation ! Malheureusement, on peut dire sans prendre trop de risques qu’il n’y aura pas de Core 2 Duo à cette fréquence dans le commerce (ils ne trouveraient pas leur place dans la stratégie tarifaire multi-core d’Intel), bien qu’un E8700 à 3,5 GHz soit probablement sur les rails.