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Comparatif de 20 processeurs : AMD et Intel au core à core...

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Écrit par Pascal Thevenier   
Mercredi, 01 Février 2006 11:23
Avec l’arrivée des Athlon 64 X2 et des Pentium D « série 800 », AMD et Intel mettent un premier terme à la course aux GHz. La priorité passe à présent à la souplesse d’utilisation… Mais pour beaucoup d’utilisateurs, cette nouvelle technologie reste obscure, d’autant plus que selon les applications, le gain va du zéro absolu à quasiment 100% ! Dès lors, il est évident qu’un processeur Dual Core n’est en rien l’arme absolue qui viendra le plus rapidement à bout de toutes les applications. Pourtant, le confort est bien réel et va bien au-delà de l’agrément apporté par l’HyperThreading des premiers Pentium 4 « C ». Les choix seraient relativement simples si AMD et Intel utilisaient des appellations comparables pour définir leurs processeurs. Mais il n’en est rien. Pire, alors qu’Intel joue uniquement sur la fréquence, AMD définit ses processeurs sur base de la fréquence et du cache L2…


Quelques rappels

Le 14 novembre 2002, Intel lance le premier processeur équipé de la technologie HyperThreading qui permet à un processeur de se dédoubler. En pratique, il s’agit d’une belle astuce technologique qui transforme un point faible du Pentium 4 en un réel plus. Doté d’un pipeline relativement long, le Pentium 4 a toujours eu un rendement assez faible en raison de nombreuses unités inexploitées. L’HyperThreading permet de « simuler » deux processeurs rien qu’en distribuant de manière optimale des instructions d’une application. Concrètement, les gains atteignent jusqu’à 20% à condition de réaliser plusieurs tâches en même temps ou d’utiliser une application contenant plusieurs processus relativement indépendants. L’HyperThreading permet par exemple de ne plus ressentir une perte de performances quand un anti-virus se met en activité ou lors de la compression de données. Difficile à chiffrer, l’agrément d’utilisation progresse pourtant considérablement grâce à cette technologie.

De son côté AMD n’a jamais été en mesure de proposer une solution concurrente à l’HyperThreading. La raison en est simple, le rendement des Athlon XP est bien trop élevé et aucune de ses unités ne se tourne les pouces ! AMD a choisi une voie différente en intégrant le contrôleur mémoire dans l’Athlon et ainsi donné naissance à l’Athlon 64. Alors qu’Intel se voit obligé de sans cesse monter la fréquence de ses Pentium pour augmenter les performances, AMD optimise encore le rendement. Du coup, les Athlon 64 affichent aujourd’hui des fréquences bien modestes à côté des Pentium 4 qui au cours de l’envolée de leur fréquence ont encore vu leur rendement baisser. Tant et si bien qu’un Pentium de dernière génération comme le Pentium 4 631 (3.2Ghz) offre des performances comparables au premier Pentium 4 3GHz...


L’offre actuelle

Etant donné la complexité des gammes, nous ne passerons pas en revue des différentes évolutions intermédiaires des Athlon 64 et Pentium 4 car elles ne sont plus commercialisées ou ne présentent plus d’intérêt. Il en va de même pour les supports. Aujourd’hui, AMD mise sur le Socket 939 et Intel base son offre sur le LGA775. Côté fonctionnalités, AMD et Intel sont à présent au même niveau à condition de s’en tenir aux dernières révisions des Athlon et des Pentium. Dans le cas des processeurs simple core, il s’agit des Pentium 4 « série 6xx » (Prescott N0 & Cedar Mill) et des Athlon 64 (San Diego et Venice). Pour les double core, ce sont les Athlon 64 X2 (Toledo et Manchester) ainsi que les Pentium D (Presler).
  • Fréquence dynamique. Elle se nomme Cool and Quiet chez AMD et EIST (Enhanced Intel Speed Step Technology) mais la finalité est la même : ajuster la fréquence à la charge de travail afin de consommer et chauffer moins lors de faibles sollicitations. AMD est en avance sur Intel étant donné que les Athlon 64 abaissent leur fréquence à seulement 1GHz alors que les Pentium ne peuvent descendre à moins de 2.8GHz. Une réduction bien faible dans le cas des modèles à 2.8GHz et 3GHz… En outre, alors que les Athlon 64 offrent plusieurs fréquences intermédiaires, les Pentium sont soit dans leur état de repos, soit à pleine puissance.

  • Technologie 64bits. Initié par AMD, l’AMD64 ISA (Instruction Set Architecture) permet de passer en souplesse du 32bits au 64bits sans avoir à changer de matériel. L’AMD64 ISA est donc à même de faire tourner un OS 32bits comme Windows XP tout comme un système 64bits tel que Windows XP Professionnal 64bits Edition. Intel intègre à présent la solution 64bits d’AMD sous l’appellation EM64T pour Enhanced Memory 64 Technology.

  • Protection contre le virus. Les Athlon 64 disposent depuis toujours de la technologie « Execute Disable Bit » appelé NX Bit. Elle permet en complément de Windows XP Service Pack 2 de contrer en hardware certains types de virus. Intel a fait de même en dotant ses processeur du XD Bit qui remplit rigoureusement la même fonction…

  • Jeux d’instructions. Au fil des années, Intel est devenu le spécialiste des ajouts de sets d’instructions : MMX, SSE, SSE2 et SSE3. A ce petit jeu, c’est à présent AMD qui suit… Les Athlon 64 et Athlon 64 X2 embarquent maintenant le SSE3 mais ils sont nettement moins performants que les Pentium avec cet ensemble de fonctions.

  • Cache L2. A chaque nouvelle finesse de gravure, Intel double le cache L2 de ses Pentium. Malheureusement, depuis le Northwood, chaque augmentation du cache s’accompagne de pertes de performances ! Intel s’en tient au même niveau de cache L2 pour ses dernières gammes : Pentium D « série 900 » avec 2 x 2Mo (Presler, 65nm) et Pentium 4 « série 601 » avec 2Mo (Cedar Mill, 65nm). AMD joue de son côté sur la taille du cache L2 dans ses générations pour créer sa gamme. Les Athlon 64 existent en versions Venice (512Ko) et San Diego (1Mo) tout comme les Athlon 64 X2 déclinés en Manchester (2 x 512Ko) et Toledo (2 x 1Mo).
  • Enfin, si on tient compte qu’Intel a intégré ces technologies une par une en lançant chaque fois une nouvelle déclinaison du Pentium 4, la gamme est immense ! Citons par exemple les variantes d’un Pentium 4 à 3,2GHz : Pentium 4 540, Pentium 4 540J, Pentium 4 541, Pentium 4 640, Pentium 4 641, Pentium 4 642 et Pentium 4 3.2E GHz.

    Les processeurs en lice…

    Nous avons aligné 20 processeurs : 4 Athlon 64 X2, 6 Athlon 64, 5 Pentium « D » et 5 Pentium 4 « série 600 ». Comme le montre le tableau, AMD joue sur la taille du cache L2 qui passe de 512Ko à 1Mo pour compléter sa gamme et ainsi créer les Athlon 64 3700+ et Athlon 64 4000+. La logique d’attribution des indices est pour le moins hétéroclite ! En effet, l’Athlon 64 3500+ devrait être un 3400+ car rien ne justifie une augmentation du PR de 300 pour un saut de fréquence de 200MHz… Au lieu de 3000+, 3200+, 3500+, 3700+ 3800+ et 4000+, la suite 3000+, 3200+, 3400+, 3500+, 3600+ et 3700+ semblait bien plus cohérente. Mais visiblement, le marketing en a décidé autrement… Le fondeur utilise la même technique avec les Athlon 64 X2 4400+ et 4800+ (malheureusement non disponible lors de ce test) doté de 2 x 1Mo de cache L2 qui chapeautent les 4200+ et 4600+ (lui aussi indisponible) limités à 2 x 512Ko. Enfin, on note qu’AMD fait l’impasse sur un Athlon 64 X2 4000+ qui en toute logique devrait fonctionner à 2000MHz et exploiter 2 x 1Mo de cache.



    Si l’offre d’AMD semble un peu compliquée, que dire de celle d’Intel dont de nombreux Pentium d’une même fréquence sont déclinés en 2 à 7 variantes !? De manière sommaire, Pentium 4 x2x (par exemple Pentium 4 520 ou 621) traduit un processeur à 2.8GHz. Ensuite, la fréquence monte de 200MHz par dizaine. Le dernier chiffre traduit quant à lui et selon la gamme la présence d'une ou plusieurs technologies (EIST, XD Bit, VT, EM64T). Dans le cas des Pentium 4 « 603 » (Cedar Mill) et Pentium 4 « 602 » (Prescott), ils bénéficient de la technologie de Virtualization VT… Une explication détaillée de la gamme complète nécessiterait plusieurs pages… Aussi, le plus simple est de se référer à cette page du site Intel cependant incomplète !




    Configuration de test

    Assez de théorie, laissons parler la poudre ! A noter que l’Athlon 64 X2 400+ n’existe pas mais 2Ghz avec 2 x 1Mo de cache correspondent à un Opteron 170. Nous avons mesuré ses performances en limitant le multiplicateur de l’Athlon 64 4600+ afin d’étudier l’impact du cache L2. Les Pentium 4 utilisent le core Cedar Mill à l’exception du 3.8GHz toujours basé sur la révision Prescott.

    Matériel
  • Intel D975XBX, Asus A8N-SLI Premium
  • Intel Pentium : voir tableau, AMD Athlon 64 : voir tableau
  • 2 x 512Mo DDR2-667 44410, 2 x 512Mo DDR400 2226
  • Galaxy GeForce 7800 GTX
  • Maxtor DiamondMax Plus 9 120Go SATA-150
  • ViewSonic VP171s

    Logiciel
  • Windows XP Pro + SP2
  • ForceWare 81.98
  • CPU Mark 99
  • Super Pi
  • Science Mark 2 MolDyn
  • Cinébench 2003
  • Gogo'n'coda
  • Windows ME9
  • Aquamark 3 CPU
  • Futuremark 3D Mark 2003
  • Futuremark 3D Mark 2005
  • Futuremark 3D Mark 2006
  • Futuremark PC Mark 2006
  • idSoftware Doom III 1280x1024 HQ
  • TrackMania Sunrise 1280x1024 HQ
  • Serious Sam 2 1280x1024 HQ


    Performances


    CPU Mark 99 et Super Pi sont des tests assez anciens mais qui ont le mérite de permettre une comparaison avec des essais nettement plus anciens. Comme en attestent les résultats à fréquence égale, ces tests n’exploitent pas la technologie HyperThreading ni le Dual Core. Dans le cas des Athlon 64 et Athlon 64 X2, la présence d’un cache L2 de 1Mo (par core) apporte un supplément de performances très important proche de 10%... Mais il ne faut pas le généraliser ! Depuis qu’ils ont 1Mo de cache relativement lent et un pipeline encore allongé, les Pentium 4 sont devenus très lents au CPU Mark 99. Par contre, Super Pi tire toujours parti d’un cache L2 important même s’il n’est pas spécialement véloce. A titre de rappel, le Pentium 3.0C GHz affiche un indice CPU Mark 99 de ~200 et demande ~45 secondes pour Super Pi.

    Le logiciel Cinema4D et le CineBench 2003 qui en dérive exploitent pleinement les technologies comme l’HyperThreading, le Dual Core (ainsi que la combinaison des deux) et même le multiprocesseur. Dès lors, il ne faut pas s’étonner que dans ce genre 3D, les Pentium 4 prennent systématiquement le devant. En effet, ils sont aidés par leur technologie HyperThreading. Avec le Dual Core, les Athlon 64 X2 reviennent en course. Les 4200+ et 4400+ (dont la taille de cache L2 est la seule différence) affichent des performances comparables très proches d’un Pentium D 950. On le remarque aussi pour les Athlon 64, un plus gros cache L2 ne sert ici à rien. CineBench 2003 peut être utilisé dans un mode mono processeur. L’activation de l’HyperThreading booste les performances de 20% alors que le Dual Core affiche un gain de l’ordre de 90% ! Le rendu de la scène nécessite alors quasiment deux fois moins de temps…

    Le test Molecular Dynamic de Science Mark 2 est lui aussi multi threads. En toute logique, les Pentium 4 et D devraient briller dans ce test mais curieusement, ce n’est pas le cas. Même les Athlon 64 affichent de bien meilleures performances. Le plus rapide des Pentium D fait à peine mieux que les Athlon 64 4000+ (un seul core à 2400MHz) et Athlon 64 X2 3800+. Au passage, on note une fois de plus que le cache L2 doublé des Athlon 64 n’apporte aucun gain significatif

    La compression MP3 avec Lame a toujours été et reste le bastion des Pentium 4. Que ce soit en simple core où l’HyperThreading intervient déjà de manière positive et à plus forte raison en dual core, les Pentium conservent leur leadership : le moins rapide des Pentium – le Pentium 4 630 – fait à peine moins bien que les Athlon 64 X2 4200+ et 4400+. Une fois de plus, on note que le cache des Athlon 64 est loin de faire la différence qui justifie les sauts de PR. On remarque par contre que les deux Athlon 64 X2 à 2200MHz affichent une vitesse de compression comparable aux Athlon 64 3800+ et 4000+ cadencés à 2400MHz.

    En matière de compression audio/vidéo avec Windows Media Encoder 9, on observe un changement de leader. Second terrain de prédilection des Pentium 4, la compression AV passe à l’avantage des Athlon 64 X2. Les plus petits Athlon X2 rivalisent avec les Pentium D les plus rapides. Enfin, on ne peut s’empêcher de rappeler que le cache L2 doublé de certains Athlon n’apporte aucun gain de performances… Il faut aussi souligner que les Athlon 64 X2 4200+ et 4400+ sont deux fois plus rapides que l’Athlon 64 3000+ avec un rien plus de 200 secondes contre plus de 400 secondes pour compresser notre fichier de référence.

    Le test CPU d’Aquamark3 permet de se faire une idée des performances dans un ancien moteur de jeu 3D. Ici, force est de constater qu’un plus gros cache L2 contribue à faire progresser le score. Avec un ordre de grandeur de 2%, le gain est très loin des 10% observés dans CPU Mark 99 et Super Pi… Par ailleurs, la présence de deux cores semble même perturber le test vu que les Athlon 64 X2 affichent de moins bonnes prestations que leurs cousins classiques. Ce n’est par contre pas ou moins le cas avec les Pentium 4. Ceux-ci étant peut-être déjà « pénalisés » par l’HyperThreading. Quoi qu’il en soit, Aquamark3 n’est aujourd’hui plus très représentatif…


    Nous avons également retenu les tests PC Mark 2005 ainsi que l’indice processeur du 3D Mark 2006. Beaucoup plus récents que les autres tests du panel, ils montrent les Pentium 4 et Pentium D sous un autre jour. Alors que les Athlon s’attribuent généralement les premières places, ce sont les processeurs d’Intel qui affichent les meilleures notes même s’il ne faut pas perdre de vue qu’il manque deux Athlon 64 X2 à notre échantillon. Ces tests utilisent l’HyperThreading, notamment le PC Mark 2005 pour ses essais multitâches, ce qui peut expliquer les bonnes notes des Pentium 4. Mais alors comment expliquer l’avantage en Dual Core ? Peut-être une utilisation significative du SSE3 où les Athlon sont bien moins à l’aise que les Pentium…Quoi qu’il en soit, dans aucun autre test, les Pentium n’affichent une aussi bonne santé !


    Les indices 3D Mark 2005 et 2006 sont en grande partie tributaires de la carte graphique. Néanmoins, depuis que les pilotes « exploitent » le second core, on remarque un gain de performances en comparaison avec le processeur simple core de même fréquence. C’est donc tout naturellement que les processeurs Dual Core prennent un avantage dans ces tests. Si les Athlon 64 avaient un avantage assez net sur les Pentium au 3D Mark 2005, le jeu semble nettement mieux balancé avec la version 2006. Les Athlon 64 X2 4200+ et 4400+ (décidément inséparables) entrent en concurrence avec le Pentium D 950. Il y a donc fort à parier que les Athlon 64 X2 4600+ et 4800+ affichent un score du même acabit que le Pentium D 960…



    Les vrais jeux restent l’apanage des Athlon 64 et Athlon 64 X2. Ils devancent largement les Pentium 4 et Pentium D dont les performances sont en retrait significatif. Doom III et Serious Sam 2 donnent de bien meilleures performances avec un processeur Dual Core. Les Athlon 64 X2 4200+ et 4400+ dépassent l’Athlon 64 4000+ simple core pourtant cadencé à 2400MHz contre 2200MHz pour les deux autres. Dans les jeux, le plus gros cache des Athlon Toledo et San Diego est un plus. Pour les processeurs Intel, la conclusion est identique : avantage au Dual Core à fréquence égale. Par contre, TrackMania Sunrise ne profite pas du second core et la hiérarchie des fréquences reste d’application.


    Autres remarques…

    La consommation et la dissipation thermique sont également des facteurs à prendre en compte. Notre configuration de test consomme ~0.5 A au repos avec un Athlon 64 ou Athlon 64 X2. En charge, l’ampérage varie de .9 à 1.06. Les Pentium 4 et D affichent globalement une consommation 50% plus importante tant en charge qu’au repos. Une consommation électrique élevée traduit immanquablement une dissipation thermique élevée. Alors que le ventilateur box des Athlon 64 et Athlon 64 X2 s’acquitte de sa tâche en silence (généralement à moins de 2500rpm sous ~33dB(A) ), ceux des Pentium 4 et surtout des Pentium D ont une rude partie à disputer. Dès que la fréquence grimpe, le niveau sonore suit ! Il n’est pas rare de voir le ventilateur Intel box s’époumoner à plus de 5000rpm pour maintenir le processeur à plus de 60°C dans un chaos sonore de plus de 40dB(A) ! C’est insupportable… On retiendra cependant le Pentium D 920 qui échappe un peu à cette critique. En effet, grâce à sa fréquence plus modeste, il chauffe de manière nettement plus modérée.


    Conclusion

    Un indice magique et unique qui permettrait de qualifier chaque processeur serait parfait pour faire son choix. Hélas, comme l’ont montré les tests, il existe de gros écarts entre les processeurs classiques et les modèles dual core. C’est notamment le cas dans des applications comme Cinema4D ou en compression Audio/Vidéo où les gains avoisinent les 100% ! Dans Science Mark ou encore en compression audio avec Lame, il existe toujours un plus réel… Il en va de même dans DoomIII et Serious Sam 2 où les processeurs Dual Core tirent quand même leur épingle du jeu. A l’inverse dans certains jeux comme Trackmania, le gain est tout simplement nul. Alors, faut-il se jeter sur le Dual Core ? Si on considère un Athlon 64 3000+ à 150€ et un Athlon 64 X2 4400+ à plus de 450€, soit 3x plus, ce dernier n’est pourtant pas 3x plus rapide. Mais chose peu courante, ses performances sont quand même deux fois plus élevées dans certaines applications comme la compression AV ou en rendu 3D. Le gain de confort apporté par les Athlon 64 X2 est cependant indéniable : plus le moindre ralentissement quand une application tourne en tâche de fond. Un confort que connaissent depuis longtemps les utilisateurs de Pentium HyperThreading mais qui fait défaut aux Athlon 64 conventionnels.
    Avec un Athlon 64 3000+ à 150€ et un Pentium 4 630 à 170€, le rapport prix/performances est clairement en faveur des Athlon 64. Etant donné que les prix des Pentium 4 grimpent ensuite plus rapidement, les Athlon 64 s’imposent naturellement. Qui plus est, ils chauffent très peu, consomment peu et leur système de refroidissement est discret. Côté Dual Core, les Athlon 64 X2 sont certes chers mais ils offrent un très haut niveau de performances qui conduit à un rapport prix/performances assez séduisant. Vu le tarif d’accès à Athlon 64 X2, le Pentium D 920 se présente comme une solution séduisante pour la compression AV ou le rendu 3D grâce à son prix agressif et une chauffe modérée. Et oui, Intel devient une solution économique… De manière générale, la présence de 1Mo de cache n’apporte vraiment pas grand-chose aux Athlon 64 X2 ou classiques. Du coup, les Athlon 64 X2 3800+ et 4200+ s’imposent assez naturellement en Dual Core tout comme le petit Athlon 64 3200+ au rapport prix/performances détonant. Ce dernier n'étant plus toujours disponible, le plus modeste des Athlon 64 reste un excellent choix.
  • Mise à jour le Mardi, 10 Novembre 2009 20:23