Home Archives

Test : Athlon 64 3200+ et nForce3

 Imprimer Envoyer
Écrit par Pascal Thevenier   
Mardi, 04 Novembre 2003 10:14
Alors que les Pentium 4 Extreme Edition et les Athlon FX-51 restent des vitrines technologiques réservées à une élite, l'Athlon 64 3200+ est quant à lui bien plus accessible. En introduisant une nouvelle architecture, AMD se retrouve dans une position comparable à celle d'Intel lors de l'introduction du Pentium 4. En passant de K7 à K8, AMD n'a pourtant pas évolué autant que son concurrent. En effet, les Athlon 64/FX conservent de très nombreux points communs avec leurs cousins Athlon XP. Nous avons comparé un Athlon 64 3200+ sur une Shuttle AN50R à base de nForce3 à un Athlon XP 3200+ sur une carte mère nForce2. The winner is…


Nouveau processeur

Les Athlon 64/FX ne sont pas totalement nouveaux. En effet, ils reprennent une grande partie des spécifications des Athlon XP. Ainsi, au cœur même du processeur, nous retrouvons 3 unités ALU et 3 unités FPU. Certaines modifications ont été apportées. Ainsi l'unité de prédiction de branchement a été optimisée. Son ''fichier historique'' est par exemple quatre fois plus important que celui du K7. Il en résulte donc un meilleur taux d'instructions à envoyer dans les pipelines. Du coup, le nombre d'entrées passe de 6 à 8 pour chacune des trois unités ALU alors qu'il reste inchangé pour la FPU avec 36 entrées réparties entre les 3 unités. Mais ce n'est pas tout. Pour passer de 32 à 64bits et dans une moindre mesure monter en fréquence, il faut également allonger le pipeline qui passe de 10 niveaux pour le K7 à 12 niveaux le K8. Avec cette augmentation assez timide, AMD conserve un bon ratio performances/fréquence, ce qui n'est pas le cas du Pentium 4 d'Intel avec son pipeline composé de 20 étages.



SSE2 – AMD64 ISA (Instruction Set Architecture)

Le K8 est le premier processeur AMD à supporter les 144 instructions SSE2 introduites par le Pentium 4 et à présent utilisées par les applications. Il conserve également les jeux d'instructions MMX, SSE et 3Dnow!. L'AMD64 ISA consiste à offrir des registres (zone mémoire tampon) en 64bits. Dans les processeurs actuels, les registres sont en 32bits (ALU), 32 à 48bits (Adressage) voire même 80bits (FPU). Avec l'AMD64 ISA, le K8 uniformise les registres qui deviennent tous 64bits.


Le passage du mode x86-32 au x86-64 se fait en complétant les registres 32bits génériques par une extension 32bits mais ce n'est pas tout puisque 8 autres registres 64bits viennent s'y ajouter ! Les registres x87 et SSE/SSE2 restent inchangés.

L'intérêt de l'AMD64 ISA se retrouve à d'autres niveaux :
  • La capacité maximale de mémoire adressable passe de 4Go à 256To.
  • Il est possible de traiter des entiers beaucoup plus grand très simplement.
  • Les trois fonctionnements ''Legacy Mode'' (full 32bits) ainsi que ''Long Mode Compatible'' et Long Mode 64bits'' permettent une migration en souplesse du 32bits au 64bits complet tout en assurant la transition 32/64bits.
  • L'approche 64bits d'AMD permet de conserver d'excellentes performances en 32bits ce qui n'est pas le cas d'Intel avec les Itanium et Itanium2 totalement 64bits.


    Contrôleur mémoire embarqué

    Outre l'AMD64 ISA, l'autre grande innovation du K8 est l'intégration du contrôleur mémoire qui passe du Northbridge au cœur même du processeur. A noter que le contrôleur mémoire n'est pas le seul à passer dans le die puisque le PLL (Phase Locked Loop) y passe également. L'intégration du contrôleur mémoire dans le processeur permet de réduire la latence de manière importante. De plus, il fonctionne à la même fréquence que le processeur et tire parti de la montée en fréquence. Le contrôleur mémoire fait d'ailleurs toute la différence entre les différents processeurs AMD 64bits.
  • AMD Opteron : 2 contrôleurs DRR 333 ECC
  • AMD Athlon 64FX : 2 contrôleurs DDR 400 ECC
  • AMD Athlon 64 : 1 contrôleur DDR 400


    Contrôleur HyperTransport

    Pour communiquer avec le reste du système, le K8 utilise un bus HyperTransport. Ce nouveau bus de type série offre une très grande souplesse. En effet, sa fréquence varie de 200MHz à 800MHz pour des largeurs de bus allant de 2 à 32bits. La palette de taux de transferts résultats est très large : de 50Mo/s à 6.4Go/s. Dans le cadre des Athlon FX/64, l'HyperTransport sert surtout de bus d'entrée/sortie pour que le processeur communique avec l'AGP ou le PCI Express via un bridge (pont). Avec les Opteron en multiprocesseurs, le bus HyperTransport sert à interconnecter les CPU. Le bus HyperTransport est donc un moyen de communication universel qui permet aux nouveaux processeurs AMD de communiquer avec le ''monde extérieur'' avec une flexibilité exemplaire…


    Cache L1 et L2

    Le K8 apporte peu de changements au niveau du cache L1 qui reste de 128ko (64ko données et 64ko instructions). Le cache L2 passe par contre de 512Ko pour les Athlon XP Barton à 1024Ko pour les Athlon 64/FX. Le temps de latence mesuré avec CPU-Z 1.20 annonce toujours 3 cycles pour l'accès au cache L1. Par contre, le cache L2 bien plus gros du K8 est accessible en 12 cycles contre 20 cycles pour l'Athlon XP. Les TLB ont également été revus afin de s'adapter à la nouvelle taille du cache et d'augmenter son efficacité. Le cache L2 d'1Mo est en grande partie responsable de l'augmentation de la taille du die qui passe de 101mm² pour le Barton à 193mm² pour le K8.


    Construction

    Physiquement, le processeur change beaucoup. En interne pour commencer, les Athlon 64bits sont produits en 130nm SOI (Silicon On Insulator) ce qui permet de dissiper moins de chaleur grâce à une tension réduite. Le SOI permet également aux transistors de travailler plus rapidement. A l'extérieur, les processeurs 64bits d'AMD utilisent un heatspread comme le Pentium 4. Le core n'est donc plus en contact direct avec le HSF. Les problèmes de casse ne devraient plus être au menu. Le Socket A cède lui aussi sa place à pas moins de deux nouveaux Sockets :
  • Socket 754 pour les Athlon 64.
  • Socket 940 pour les Athlon FX et Opteron.




    Shuttle AN50R

    Pour réaliser nos tests, nous avons reçu de FGI une Shuttle AN50R équipée du chipset nForce3 150. Ce ''chipset'' se compose d'un seul élément qui regroupe les fonctions restantes du Northbridge (vu que le contrôleur mémoire est dans le processeur) et du Southbridge. En pratique le Northbridge n'est qu'un tunnel AGP qui convertit le signal HyperTransport vers l'AGP 8x. La partie Southbridge est assez basique. Elle gère uniquement deux ports IDE ATA133, une interface Ethernet 10/100, 6 USB 2.0, 5 PCI et un codec son 5.1 (il ne s'agit pas de l'APU des nForce2). Un point fort du nForce 150 est la gestion du RAID.


    La carte mère en elle-même inspire confiance dès le départ. L'excellent layout n'y est certainement pas étranger. Le Socket 754 est bien dégagé et le système de fixation du HSF (signé AMCO) est très solide. Il est fixé à la carte mère par deux vis qui se logent dans un renfort métallique afin de ne pas ''plier'' la carte mère. Les trois banques de mémoire peuvent accueillir jusqu'à 3Go de DDR400. Les deux ports IDE et le connecteur ATX de trouvent sur le côté droit de la carte, ce qui évite les parcours tortueux pour les câbles et nappes. Le nForce3 150 est recouvert d'un petit radiateur mais il faut avouer qu'il ne chauffe guère. Le port AGP 8x 1.5v est équipé d'un système de verrouillage de la carte graphique. Shuttle a pris soin d'ajouter un contrôleur FireWire VIA, une interface SATA –150 Silicon Image et un chip Intel Pro Gigabit LAN pour pallier aux carences du nForce3.

    Nous avons apprécié les deux boutons (mise sous tension et reset) directement intégrés à la carte mère. Une bonne idée pour les testeurs qui n'ont pas envie de chercher comment brancher les connecteurs du boîtier.


    Montage – installation

    L'installation de la carte mère elle-même ne pose pas de problème. Par contre, nous avons eu beaucoup de peine à trouver un HSF pour Socket 754 ! Nous avons dû nous ''rabattre'' vers l'excellent Zalman CNPS7000A-Cu pour ses capacités universelles (Socket A, Socket 478 et Socket 754). La Radeon 9700 et les deux modules Corsair TwinX LL n'ont pas posé de problème. L'installation de Windows XP et du Service Pack 1 est chaudement recommandée tout comme DirectX 9.0b. DirectX 9.0a posait des problèmes avec les Catalyst 3.7 et 3.8. Suite au reboot nécessaire à la mise à jour de DirectX, l'écran restait désespérément noir après l'affichage du BIOS… Outre ces détails, une fois l'OS et les pilotes installés (nForce3, catalyst 3.8 et DirectX 9.0b), nous n'avons eu aucun problème.


    Configuration de test

    Matériel et drivers
  • AAsus A7N8X Deluxe Rev 2.0, Shuttle AN50R
  • AMD Athlon XP 3200+ et Athlon 64 3200+
  • 512Mo Corsair TWINX 3200LL
  • Seagate Barracuda IV 40Go ATA100
  • Ecran IIyama Vison Master 403 (synchronisation verticale toujours désactivée)
  • Hercules 3D Propher 9700 catalyst 3.8

    Logiciel
  • Windows XP SP1 français + DirectX 9.0b
  • CPU Mark 99
  • CPU Bench 2003
  • Test LAB 2003
  • Content Creation 2003
  • Sisoft Sandra 2003 Max
  • 3D Mark 2001 SE 330 (1024x768x32 options par défaut)
  • 3D Mark 2003 (1024x768x32 options par défaut)
  • Unreal Tournament 2003 (1024x768x32)
  • Comanche 4 (1024x768x32)
  • Serious Sam 2 (1024x768x32)
  • Aquamrak 3 (1024x768x32)


    Performances

    L'indice CPU Mark 99 de l'Athlon 64 3200+ est le plus important que nous ayons mesuré. Avec un score de 255, il dépasse l'Athlon XP 3200+ de 20% et fait 30% de mieux qu'un Athlon XP cadencé à 2000MHz (20x200Mhz) comme l'Athlon 64 3200+. Ce premier test laisse déjà de bons présages pour les tests applicatifs !
    Les tests ALU et FPU de Sandra 2003 sont fort dépendants de la fréquence. L'Athlon XP 3200+ s'octroie facilement la première place grâce à ses 2200MHz. L'Athlon 64 3200+ prend le dessus sur notre Athlon XP 2000MHz en traitement ALU probablement grâce à son cache L2 et l'optimisation des registres d'entrée ALU. En FPU, l'écart est inférieur à 1%, ce qui tend à confirmer que l'unité flottante a peu changé. A noter que l'Athlon 64 3200+ dispose des instructions SSE2 avec lesquelles il atteint un score de 4151 là où un Pentium 4 3.2GHz dépasse les 5330.
    Sandra 2003 mesure également les performances multimédia des processeurs (SSE, MMX et SSE2). Dans ce test, l'Athlon XP 3200+ conserve sa première place de leader à cause de sa fréquence plus importante. L'Athlon 64 3200+ obtient des scores 4% plus élevés que l'Athlon XP 2000MHz mais nous n'avons pas réussi à identifier la source de ce gain (le cache L2 probablement).
    Le CPU Bench 2003 est non seulement un test récent mais également très intéressant pour ses nombreux indices. La performance globale réalisée par l'Athlon 64 3200+ le place devant l'Athlon XP 3200+ avec une avance de 4%. Comme le montrent les deux autres indices, les bonnes performances de l'Athlon 64 sont largement liées à l'ALU. En FPU, l'Athlon 64 3200+ reste plus proche de l'Athlon XP à 2000MHz que de l'Athlon XP 3200+ à 2200MHz.
    Le test de FPU simple et double précision du CPU Bench 2003 montre clairement que les unités flottantes de l'Athlon 64 sont réellement très (trop) proches de celles de l'Athlon XP. A 2000MHz, les deux processeurs obtiennent le même score en simple précision. L'Athlon 64 prend par contre un petit avantage (5%) en double précision. L'Athlon XP 3200+ reste quant à lui bien devant. A noter que le test de Ray Tracing donne des résultats comparables aux tests FPU simple et double précision.
    L'intégration du contrôleur mémoire au cœur même du processeur permet de booster les taux de transferts. Les deux Athlon XP ont des taux de transfert similaires. Dans le cadre de l'Athlon 64, on remarque que c'est essentiellement le taux de transfert ALU qui progresse avec +23% contre +18% pour la FPU.
    Nous avons mesuré l'indice processeur du 3D Mark 2003 afin de bénéficier d'un autre test processeur récent. Ici encore l'Athlon 64 3200+ se montre très dynamique avec 20% de mieux qu'un Athlon XP 2000MHz et 12.5% de plus que l'Athlon XP 3200+.
    Par acquis de conscience, nous avons mesuré les performances du disque dur avec Test LAB 2003. En effet, étant donné que l'Athlon 64 étrenne une nouvelle architecture, autant vérifier une éventuelle différence. Une différence qui n'existe pour ainsi dire pas comme le confirment les mesures…
    Malgré sa fréquence de 10% inférieure à celle de l'Athlon XP 3200+, l'Athlon 64 3200+ signe un score 7.5% plus élevé au Content Creation. Dans le cas des Pentium-m, le gros cache L2 de 1024ko joue un rôle important dans les performances bureautiques.
    Les performances dans UT 2003 sont réellement impressionnantes avec 16% de mieux que l'Athlon XP 3200+ et 23% de mieux que l'Athlon XP cadencé à la même fréquence.
    Comanche 4 a toujours permis aux Pentium 4 de prendre le dessus sur les Athlon XP et nous pensions que le SSE2 n'y était pas étranger. L'Athlon 64 3200+ se montre ici 30% plus rapide qu'un Athlon XP de même fréquence et 20% plus rapide que l'Athlon XP 3200+. Le cache L2 intervient probablement dans la performance.
    Avec un moteur graphique à base de pixels et vertex shaders, l'importance du processeur devient quasiment anecdotique… Les trois processeurs se tiennent avec moins de 1.5% d'écart.
    Dans le 3D Mark 2001 qui dépend un peu de la puissance du processeur, l'Athlon 64 3200+ montre une fois de plus ses performances de très bon niveau avec ~1300 points de mieux qu'un Athlon XP de même fréquence.
    Le 3D Mark 2003 confirme le verdict d'Aquamark 3. Quand un test repose sur des shaders, le processeur n'a plus beaucoup d'importance. L'écart maximum est ici de 2%… A l'issue de ces différents tests, l'Athlon 64 3200+ se révèle être une très bonne surprise. Même si certains tests individuels mettent en évidence une FPU quasiment identique à celle d'un Athlon XP, les gros cache L2 et les optimisations du prefetch ainsi que des registres d'entrée de l'ALU permettent à l'Athlon 64 3200+ de prendre le large dans tous les tests synthétiques.


    Overclocking

    En l'état actuel des choses, l'Athlon 64 3200+ est loin de se montrer une référence dans le domaine. Sur notre carte mère de tests, nous avons atteint un FSB de 215MHz soit un overclocking de seulement 7.5%. A noter que le multiplicateur de l'Athlon pourtant géré par le BIOS ne semblait pas avoir d'effet sur l'Athlon. Dans un registre comparable, l'option Fixed PCI/AGP à 33/66MHz semblait ne pas non plus fonctionner. Toutefois, des tests réalisés avec des modules de DDR PC 4000 et sans carte PCI n'ont rien donné de mieux. Le SOI semble également réduire l'impact du voltage sur la montée en fréquence. Nous avons atteint la même fréquence maximale avec le voltage par défaut qu'en ajoutant 10%… L'Athlon 64 3200+ chauffe par contre peu. Le monitoring de notre Shuttle AN50R affichait 30°C au repos et moins de 45°C en charge (merci au Zalman CNPS7000A-Cu). Et les benchs 64bits ? Quels tests 64bits ? Et même quel OS 64bits ? Actuellement, le grand public n'a pas accès à Windows 64bits qui n'est d'ailleurs pas terminé et encore moins commercialisé. Pour la première fois, AMD propose un processeur qui mise sur le futur… En pratique, les gains liés aux OS et applications 64bits seront probablement assez réduits et il faut plus voir les Athlon 64 comme des processeurs 32bits capables d'évoluer vers le 64bits à moindre frais. Certaines applications devraient quand même bénéficier de la fourchette de calcul étendue du 64bits. Parmi ces applications, Unreal 2004 devrait exploiter ces possibilités. Aujourd'hui, il nous est impossible de faire les benchs de demain sur les OS de demain… Selon les différents tests et chiffres proposés par AMD, l'Athlon 64 avec des applications 64bits sur un Windows 64bits peut gagner de 1 à 80% de performances en comparaison avec le même processeur sur le même OS avec des applications 32bits. En pratique, il faudra surtout tabler sur des gains d'une dizaine de pourcents. En environnement mixte (Windows 64bits et applications 32bits), les performances sont légèrement inférieures à celles obtenues en full 32bits… Dans l'état actuel des choses, nous restons donc un peu mitigés sur l'intérêt du 64bits…


    Et les prix ?

    A l'heure où nous signons cet article, l'Athlon 64 3200+ est proposé à 480€ et la carte mère de tests que nous avons utilisée vaut 180€. L'addition est donc assez salée avec 660€ pour l'ensemble carte mère et processeur. A titre de rappel, un Athlon XP 2500+ Barton qui s'overclocke sans problème en 3200+ vaut 90€ et une carte mère socket haut de gamme coûte un peu plus de 120€ soit un total de 210€ (3x moins). Sans tenir compte du moindre overclocking, un Barton 3200+ et une carte mère reviennent à 470€. Côté Intel, même le Pentium 4 3.20GHz est meilleur marché (moins de 450€) et les cartes mères Socket 478 (130€ en i865PE) sont également moins onéreuses que les modèles 754. Nous ne disposions hélas pas d'un Pentium 4 3.20Ghz au moment des tests de l'Athlon 64 3200+ mais il certain que le rapport prix/performance tourne à l'avantage d'Intel… Une première !


    Conclusion

    L'Athlon 64 3200+ nous a séduits en termes de performances dans les applications actuelles. L'avenir du 64bits est par contre beaucoup moins rose. Il faudra attendre non seulement les OS 64bits dont Windows 64 avec un prix qui risque de faire peur au grand public. Il faudra ensuite encore attendre des applications 64bits… Toutefois, l'Athlon 64 permettra une transition en douceur du 32bits vers le 64bits. Au niveau des prix et de l'évolutivité, le tableau est assez terne. AMD ne semble par encore avoir fixé l'avenir avec certitude. Le Socket 940 des Athlon FX cèdera sa place au Socket 939 et le fondeur semble vouloir jouer le forcing en favorisant les Athlon FX. Qu'adviendra-t-il du Socket 754 dont les dires laissent uniquement présager une durée de vie d'une année ? L'Athlon 64 nous semble prometteur et ne nous a pas déçus comme le premier Pentium 4. Toutefois, nous vous conseillons de ne pas vous jeter sur une architecture encore trop jeune et trop chère…

    Le nForce3 150 semble un peu dépassé au niveau des fonctionnalités : pas de SATA-150 ni d'APU. Ceci reste toutefois compréhensible vu que le chip vise le marché workstation. La Shuttle AN50R qui repose sur ce nForce ne nous a pas posé le moindre problème. Nous avons apprécié la stabilité du système et les deux boutons directs de mise sous tension et de reset. Etant donné qu'il s'agit d'un test pilote, nous n'avons guère de points de comparaison. Globalement, l'AN50R nous a largement satisfaits. Seule ombre du tableau, la gestion des timings (non réglables) et le fixed AGP/PCI qui ne semble pas fonctionner. Reste à savoir s'il faut l'imputer au nForce, au bios ou à la carte-mère... (OCworkbench a également remarqué le problème sur d'autres cartes nForce3).

    Athlon 64 3200+ : 7/10

    Plus :    Performances de bon niveau, évolutivité vers le 64bits
    Contre : Prix, pas d'applications 64bits, quid de l'évolutivité ?

    Shuttle AN50R : 8.5/10

    Plus :    Bundle complet, qualité des composants, RAID, SATA-150
    Moins : Codec AC'97, gestion des timings et FSB ?

    nForce 3 150 : 7/10

    Plus :Rien à signaler (pas de problème à l'utilisation)
    Moins :pas d'APU, pas de SATA150, gestion des timings et FSB ?

    Wikio Facebook Google Digg-France Twitter
    • Mise à jour le Mardi, 10 Novembre 2009 20:23
     
    Note des utilisateurs: / 0
    MauvaisTrès bien