Acutalités Hardware : AMD Ryzen 7, de quoi faire plier Intel ?

12 mars 2017

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Depuis plus de six ans, AMD n’a pas vraiment fait preuve d’enthousiasme sur le domaine des processeurs desktop, laissant Intel maître des lieux… et des prix.

Heureusement, AMD nous gratifie désormais de la sortie des Ryzen 7, le haut de gamme (pour l’instant) de la nouvelle microarchitecture Zen. Top ou flop, à voir tout de suite !

I – Ryzen 7 : quoi d’neuf docteur ?

Eh bien.. tout. Littéralement. Pour Zen, AMD est reparti de zéro, ce qui est compréhensible après les soucis connus par les Phenom en 2007 et la carrière ratée de Bulldozer (AMD FX).

AMD a été largement aidé par Jim Keller, ingénieur en microélectronique de génie. Il a notamment été co-auteur du bus HyperTransport et du jeu d’instruction X86-64. Il a également été impliqué dans le développement des architectures AMD K7 et des SoC Apple A4/A5, considérées comme les plus avancées en leur temps. C’est lui qui était à la tête des équipes pour le design d’AMD K8 dont les Athlon64 font partie des processeurs qui ont le plus fait avancer le domaine du hardware.

Pour vous donner une idée, ce type est passé deux fois chez AMD pour faire des miracles, a aidé au design de plus de processeurs que vous n’avez de doigts pour les compter et est désormais haut placé chez Tesla après un passage éclair chez Samsung entre deux.

Au rang des nouveautés, on peut citer l’arrivée de la DDR4 avec un contrôleur 2666Mhz bi-canal contre 2400 sur les Kaby Lake et seulement 2133 sur les autres architectures Intel. La gravure est une 14nm FinFet de chez GolbalFoundries.

Le FinFet est une gravure verticale des transistors, la surface de contact avec le substrat est plus faible, les pertes diélectriques – donc la consommation – sont réduites. Les transistors prennent également moins de surface, l’intégration peut être plus poussée.

Le Front-End a été largement amélioré par rapport aux Bulldozer, c’est l’une des principales sources de gain en nombre d’instructions exécutées en un cycle d’horloge (IPC). Pour rappel, le Front-End est la partie du processeur qui récupère et décode les instructions à faire exécuter ensuite par le Back-End. Son rôle est primordial pour les microarchitectures x86.

Zen se base sur le concept de « CCX », CPU Complex, le nouveau nom des « modules » sur les FX, terme désormais évité (Overclocking Made In France). Un CCX est un ensemble de quatre cœurs qui partagent un cache L3 (8Mio), mais qui ont chacun 512Ko de cache L2 (2Mio au total) et 64 + 32Ko de L1 respectivement pour les instructions et les données.

L’architecture physique d’un Ryzen 7 (partielle)

Les Ryzen 7 sont donc une association de deux CCX reliés au contrôleur mémoire, ils sont en réalité à mi-chemin entre un processeur « classique » et un système bi-CPU.

Le système de CCX et des caches sont des points qui seront abordés de nouveau à la fin de l’article.

II – Performances: jackpot ?

Compression

Autant le dire tout de suite, c’est décevant. Que ce soit avec 7-Zip ou WinRar, l’utilisation des 16 threads du 1800X devrait en faire un avantage, pourtant il est dépassé de 30 et 37% sous 7-Zip et WinRar par son concurrent le 6900K. Il peine à dépasser le 7700K sur cette tâche. Toutefois, le sujet sera abordé à la fin de l’article en parlant des CCX.

Compilation

Que ce soit avec le compilateur de Visual Studio ou avec GCC, le résultat est beaucoup plus satisfaisant, le 1800X est environ 25% plus efficace que le 7700K et en moyenne 7% sous le 6900K. Il se paie même le luxe de dépasser le 5960X avec GCC.

Encodage vidéo

En encodage x264, le 1800X impressionne, il dépasse le 6900K et se place au niveau d’un 6950X qui vaut 3.4 fois son prix, selon les tests. Toutefois, Intel se rattrape un peu avec sa bonne optimisation pour l’encodage en x265. Le 6900K reprend la tête quoique le 5960X reste derrière le 1800X. Le 1700X est véloce également en x264, il dépasse aussi le 6900K.

Traitement photo

Le résultat avec Adobe Lightroom est plus proche de la compression, le 1800X se retrouve encore une fois à 30% du 6900K. La gestion de DxO OpticsPro semble bien meilleure puisqu’il se place 2% sous le 6900K.

Rendu 3D

Avec Mental Ray, le Ryzen s’en sort bien, il n’est que 5% plus lent que le 6900K et de 9% meilleur que le 5960X. En utilisant le moteur V-Ray, le 1800X dépasse – de peu – le 6900K.

Sur Cinebench 15 multithread, le 6900K est encadré de près par les Ryzen qui lui mènent la vie dure. Le 5960X est en retrait.

Jeu vidéo

Les jeux vidéo ne sont pas le domaine de prédilection des Ryzen 7, c’est certain, mais le résultat reste correct. Le 1800X stock reste sous les 6900K et 7700K qui conservent une avance d’un gros 10% en moyenne. La limite est beaucoup moins nette une fois le 1800X clocké au-delà des 4Ghz. A noter que le trio est devant tous les i5 en moyenne.

Le 1700X quant à lui, est en moyenne au-dessus d’un 6800K, notamment sur les jeuxqui supportent bien DirectX 12 et le multithreading.

A noter également, désactiver le SMT permet en moyenne de gagner 3% avec même une pointe à +17% sur Total War : Warhammer. En effet, le SMT induit une latence même s’il fait largement gagner en parallélisation, ce qui n’a aucun intérêt en jeu.

III – Consommation & températures

Tous les tests s’accordent sur ce point : le 1800X est assez frugal comparé à ses performances. Toutefois, les technologies d’OC automatique et d’ajustement des tensions présentes lui font largement dépasser le TDP stock indiqué par AMD. Si on peut supposer que les 95W sont à peu près respectés sans l’utilisation du XFR, un 1800X en arrive facilement aux 120W si le dissipateur le lui permet. Le 1700X se restreint à environ 100W et 90 pour le 1700.

Dans un autre sens, les Ryzen consomment très peu en idle et le chipset X370 est 20W sous le X99 avec environ 45W.

Sur les Ryzen, le die et l’IHS sont soudés à l’indium contrairement aux CPU Intel qui ont une pâte thermique (et mauvaise qui plus est). Ainsi, le décapsulage est assez délicat, mais aussi inutile puisqu’il n’apportera rien de plus.

La dissipation thermique est assez efficace, un bon ventirad permettra sans aucun doute de garder le 1800X sous les 70°C en toutes conditions (fréquences stock w/ XFR).

IV – Prolongations: CCX, cache, et latences

Comme vu précédemment, un CCX est un ensemble de quatre coeurs Zen avec 8Mio de cache L3 partagé. Un Ryzen 7 est composé – entre autre – de deux CCX.

Deux choses, deux problèmes. D’une part, la gestion du cache L3 pose problème. Il est utilisé en « victime » du L2, c’est-à-dire qu’il récupère les données que le L2 ne peut stocker lorsqu’il sature. Là où ça devient problématique, c’est que le L3 des Ryzen, s’il a une bande passante décente, a parfois une latence anormalement haute. (1)

D’autre part, le cache L3 des R7 est de 16Mio. Oui, mais il est en réalité de 2 x 8Mio, chaque CCX en possède la moitié. Or quand un cœur doit accéder au cache de l’autre côté, il passe par le bus système qui passe par le contrôleur mémoire, soit une bande passante de… 22Go/s. A titre de comparaison, le L3 qui est trois fois moins rapide que le L1 et moitié moins rapide que le L2 copie tot de même les données à plus de 240Go/s !

Cela pose problème dans deux types de situations :

Si le L3 est saturé d’un côté, les données ajoutées seront dans le L3 du second CCX, donc accessible via le lien de 22Go/s et au prix d’une forte latence. C’est le cas avec les logiciels de compression qui utilisent de larges dictionnaires et saturent vite le cache.

Si la tâche assignée à un cœur d’un CCX est déplacée vers un cœur de l’autre CCX : il faut retrouver les données dans le cache de l’autre CCX, toujours via le lien 22Go/s et avec une forte latence. Or on sait que Windows balade les threads de manière excessive, un coup par-ci, un coup par-là, allons-y gaiement. Aucun souci pour les processeurs à cache unifié pour tous les cœurs, mais pas dans le cas du L3 de Ryzen 7.

Le L3 est très certainement en cause également pour la latence de la ram qui peut être élevée, d’autant plus que les fabricants de cartes mères semblent avoir un peu de mal avec le contrôleur mémoire à cause de sa complexité.

Tout cela n’est pas figé pour autant, Microsoft tease depuis un moment le « Game Mode» qui devrait un peu plus fixer les threads et donc éviter de se retrouver dans la seconde situation en jeu. Il est également probable qu’une mise à jour du Scheduler Windows diminue ce genre de problème de la même façon qu’il a été effectué avec les Bulldozer.

Les Ryzen 3 / 5 sont pour la plupart des quad-core, donc logiquement composés d’un seul CCX, le problème de la communication entre les modules n’aura plus raison d’être.

Conclusion – plutôt « Messy » ou « Messie » ?

Avec Ryzen 7, AMD donne un bon coup de pied dans la fourmilière, le rapport prix / performance est très bon en applicatif, mais il rate l’excellence à cause des soucis rencontrés en compression notamment. L’effort en termes d’efficacité énergétique mérite d’être pointé.

Le 1700X notamment est un bon compromis, pour 50€ de plus qu’un 7700K, le nombre de cœurs / threads est doublé sans compter qu’il peut également être overclocké. Toutefois, pour du jeu seulement, il serait plus intéressant d’attendre les R3/5 qui devraient se positionner face aux i5/7 mainstream.

Le 1800X, lui, reste sous le 6900K, mais proposé à un prix beaucoup plus attractif, là où un octo-core dernière génération chez Intel coûte en moyenne 1200€ en France, un 1800X n’est même pas affiché à la moitié de ce prix, 559€, une bonne affaire donc.

Pour ceux qui voudront OC, le 1700 est clairement LA référence puisque peu de choses le différencient de ses grands frères sinon la fréquence.

Sources: Hardware.fr / ComputerBase.de / AnandTech.com / KitGuru.net / 1800X & 1700X

(1) Les relevés de Sandra et Aida64 ne sont pas à prendre en compte, les auteurs de ces logiciels ont confirmé qu’ils ne sont pas à jour pour Ryzen.