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Test de la nouvelle plateforme haut de gamme LGA2011 & Sandy Bridge-E

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Écrit par Pascal Thevenier   
Lundi, 14 Novembre 2011 08:35
La plateforme LGA1366 a été introduite en septembre 2008 avec les processeurs Core i7-900 et le chipset X58. Un an plus tard, Intel démocratise cette architecture avec le P55 et les processeurs Core en LGA1156. En mars 2010, la plateforme LGA1366, qui reste le haut de gamme d’Intel, s’offre le premier processeur hexa core gravé en 32 nm : le Core i7 980X Extrerme Edition « Gulftown ». Début 2011, alors que la plateforme LGA1366 poursuit son petit bonhomme de chemin, l’architecture Sandy Bridge débarque accompagnée d’un nouveau socket LGA1155 et un PCH actualisé. Aujourd’hui, les Sandy Bridge-E en LGA2011 et leur « chipset » X79 prennent place tout en haut de la gamme d’Intel !


Porte-étendard pendant 3 ans…

Des supports ont perduré plus longtemps que le LGA1366, mais il est rare qu’une plateforme haut de gamme dure plus de 3 ans. C’est pourtant le cas avec le duo LGA1366 & X58 lancés tous les deux en octobre 2008 avec le premiers Core i7 de la série 900. Le chipset X58 est conçu « à l’ancienne ». Il se compose en effet d’un northbridge (IOH X58) et d’un southbridge (ICH10R). Le X58 est essentiellement un contrôleur PCI-Express 2.0 avec 36 lignes, ce qui autorise l’installation de deux cartes graphiques en 16x pour tirer le meilleur parti du SLI ou du CrossFire X.


La connexion avec le processeur passe par une liaison QPI offrant une bande passante de 25,6 Go/s. De son côté, le support LGA1366 accueille un Core i7 de la série 900 avec un triple contrôleur mémoire intégré.

L’ICH10 gère 12 ports USB 2.0, 6 lignes PCI-Express, 6 ports SATA II, une interface Gigabit et l’HD Audio. La liaison entre le X58 et l’ICH10 passe par un bus DMI avec une bande passante de 2 Go/s que d’aucun jugent un peu trop juste...

Avec de telles spécifications, les Core i7 900 et leur X58 n’ont eu aucun mal à tenir position de haut de gamme. Ce concentré de technologie avait cependant un impact sur le prix. Intel a donc décidé de démocratiser l’architecture Nehalem un an après son lancement. Les changements apportés avec le support LGA1156 sont notables. Le contrôleur PCI-Express 2.0 (16 lignes) est intégré au processeur comme le contrôleur mémoire. Ce dernier est simplifié au passage et gère deux canaux au lieu de trois. L’IOH n’ayant plus de raison d’être, les processeurs LGA1156 sont directement reliés à un PCH (comparable à un ICH) par un bus DMI comme celui qui relie l’X58 à l’ICH10).

Début 2011, Intel lance sa nouvelle architecture Sandy Bridge sur le support LGA115. L’évolution se trouve essentiellement dans le fonctionnement interne du processeur mais on retrouve des spécifications comparables à celles des Lynnfield au niveau des I/O : 16 lignes PCI-Express et double contrôleur mémoire. Un des avantages de cette nouvelle plateforme est l’intégration d’un contrôleur SATA 6 Gbps dans le PCH.

Avec son contrôleur PCI-Express hors du processeur, son chipset composé de 2 puces, son architecture Nehalem d’avant dernière génération et l’absence de SATA 6 Gbps intégré, la plateforme LGA1366 peine à présent à tenir son rôle de haut de gamme.


Sandy Bridge-E et Core i7-3960X

Dans le cas de Nehalem, Intel avait commencé par le haut de gamme avec les Bloomfield (les Core i7 serie 900) avant de proposer une version mainstream avec les Lynnfield (Core i7 serie 800 et Core i5 serie 700). Cette fois, les Sandy Bridge-E en LGA2011 dérivent des Sandy Bridge LGA1155 (mainstream). Ils disposent des mêmes jeux d’instructions notamment AVX, AES, SSE4.1 et SSE4.2.

Les Sandy Bridge-E sont gravés en 32 nm comme leurs petits frères. Un processeur tel que le Core i7-3960X compte cependant 2,27 milliards de transistors sur 20,8 x 20,9 mm, soit un die de 434 ,72 mm², contre seulement 995 millions de transistors sur 216 mm² Sandy Bridge comme le Core i7 2600K. A titre comparatif, un Core i7 980X Extrerme Edition « Gulftown » embarque 1,17 milliard de transistors sur 248 mm². Les Sandy Bridge-E sont donc énormes ! Avec 6 cores, 15 Mo de cache de dernier niveau, un quadruple contrôleur mémoire et un contrôleur PCI-Express 3.0 à 40 lignes, comment pourrait-il en être autrement ? En comparant avec le die du Gulftown, on remarque une oragnisation très différente des cores. Elle est ici en anneau autour du cache L3 certainement en raison de l'architecture interne de type du ring bus.

Les Sandy Bridge-E tirent pleinement parti du « ring bus » introduit par les premiers Sandy Bridge. Intel en a profité pour y greffer les deux cores additionnels et débarquer le contrôleur graphique. Les cores conservent la même architecture pour les premiers caches : 32 Ko de cache L1 en 8 ways pour les instructions, 32 Ko de cache L1 en 8 ways pour les données et 256 Ko de cache L2 mixte (instructions et données) également en 8 ways. Le cache L3 appelé LLC pour last level cache, atteint ici 15 Mo contre « seulement » 12 Mo pour le Gulftown et 8 Mo pour Sandy Bridge et Lynnfield. En raison de sa taille, il est de type 20 ways.


Le contrôleur PCI-Express embarqué offre 40 lignes PCI-Express 3.0. Elles peuvent être regroupées en 3 ports (16x pour le port 3a, 16x pour le port 2a et 8x pour le port 1a) mais d’autres configurations sont possibles (jusqu’à 10 ports 4x). Pour la liaison avec le PCH, les Sandy Bridge-E utilisent une liaison DMI2 mais la connexion peut être renforcée en ajoutant une connexion SCU via quatre des lignes du port PCI-Express 8x.

Le contrôleur mémoire gère 4 canaux, une première. Dans la foulée, Intel à étendu le support à la DDR3 1600. Un petit raffinement fait son apparition avec le monitoring de la température des barrettes via les signaux MEM_HOT_C01_N et MEM_HOT_C23_N.

Les nouveaux Core i7 Sandy Bridge-E intègrent toutes les technologies qui faisaient défaut aux Core i7 Bloomfield et Gulftown en LGA1366 et sont nécessaires à une plateforme haut de gamme. Dans ces mises à niveau, on peut surtout épingler une nouvelle architecture et un contrôleur PCI-Express 3.0 intégré.


X79 : D’un chipset à une seule puce

Une des évolutions les plus intéressantes introduites avec le support LGA1156 est la fin du chipset ou jeu de composants au profit d’une seule puce. Depuis que le contrôleur mémoire et le contrôleur PCI-Express sont intégrés dans le processeur, le « northbridge » n’a plus de raison d’être et le processeur est directement relié au PCH qui était autrefois le « southbridge ».

Avec le LGA2011, la plateforme haut de gamme d’Intel profite enfin de cette avancée. Exit donc le duo X58 & ICH10, place au X79 ! Malheureusement, le X79 qu’Intel dévoile aujourd’hui avec le Core i7-3960X est loin des attentes. En effet, initialement, le X79 « Patsburg » devait comporter de nombreux ports SATA 6 Gbps compatible SAS. Finalement, Intel propose dans un premier temps le Patsburg-A qui se contente de 6 ports SATA dont seulement 2 à la norme SATA 6 Gbps. Du coup, le X79 qui équipe la DX79SI ne présente guère plus de fonctionnalités que le « simple P67 » des cartes mères LGA1155. Il ne dispose même pas de la technologie Smart Response Technology présente dans le Z68. Certes, 4 ports SATA II et 2 ports SATA III sont suffisants pour une « belle configuration » mais pour une plateforme haut de gamme, c’est un peu juste… Autre point faible du X79, il ne gère toujours pas l’USB 3.0 en natif.

Si le Core i7 3960X a tout pour plaire, il n’en va pas de même pour le X79 Patsburg-A de la DX79SI qui l’accompagne. Certes la plateforme haut de gamme passe enfin à un PCH mais deux ports SATA 6 Gbps et l’absence de contrôleur USB 3.0 laissent dubitatif…


Core i7 3960X, DX79SI et RTS2011LC

Nous avons reçu d’Intel un kit qui se compose d’un processeur Sandy Bridge-E Core i7 3960X, d’une carte mère DX79SI et un RTS2011LC. Derrière ce nom barbare se cache un système de refroidissement liquide autonome conçu par Asetek. C’est la première fois qu’Intel livre un tel kit avec un refroidissement de ce type. Le RTS2011LC se compose d’une base avec la pompe qui se fixe sur le processeur et d’un combiné radiateur/ventilateur de 120 mm (illuminé en bleu). L’installation est vraiment très simple et le raccordement électrique bien conçu : une seule prise à 4 broches se branche à la carte mère. La pompe comporte un report de prise pour le ventilateur de 120 mm.

Il n’y a pas grand-chose à préciser sur le processeur lui-même. Par contre, le mécanisme de rétention est assez impressionnant avec deux leviers à fermer dans l’ordre pour assurer une pression de serrage élevée. Au niveau de la fixation du système de refroidissement, on constate également qu’il n’y a pas de trous au travers de la carte mère. Le support métallique du processeur comporte des pattes avec au bout des trous filetés pour visser directement le système de refroidissement. Cette nouvelle approche est bien plus pratique étant donné qu’il n’est plus nécessaire d’accéder à l’arrière de la carte mère pour monter un système de refroidissement.


La DX79SI est très impressionnante avec ses 2 x 4 banques de mémoire flanquées de part et d’autre du support LGA2011. Au niveau des slots d’extension, le bilan est également très positif. Elle embarque 3 ports PCI-Express 3.0 au format 16x (dont deux réellement câblés en 16x et un en 8x), 2 ports PCI-Express 2.0 1x et 1 port PCI. Les ports USB ne sont pas oubliés avec 6 ports USB 2.0 et 2 ports USB 3.0 à l’arrière ainsi que des connecteurs internes pour 8 autres ports USB 2.0 et deux ports USB 3.0 additionnels. Les ports USB 3.0 sont pilotés par des chips Renesas. Au niveau SATA, le bilan est un peu décevant : 2 ports SATA 6 Gbps et 4 ports SATA 3 Gbps. Une interface FireWire externe et une interne ainsi que deux interfaces Ethernet Gigabit complètent la connectique.


Au niveau fonctionnalités, la DX79SI n’est pas en reste avec ses boutons intégrés (mise sous tension, reset, remise à défaut du BIOS), affichage des codes POST sur un double afficheur numérique et leds témoins de l’initialisation des composants. Le BIOS est très particulièrement complet avec des réglages avancés et fins à tous les niveaux. Il propose un également mode UEFI.

Le montage et l’installation ne posent aucun problème. A noter que Windows 7 SP1 est requis pour pouvoir profiter des derniers jeux d’instructions comme AVX. Un des points forts de la DX79SI est le logiciel Intel Extreme Tuning Utility. Il affiche un état hyper détaillé de la carte mère et du processeur et permet de modifier tous les réglages du BIOS depuis Windows. Certains nécessitent cependant un redémarrage de la machine. Quoi qu’il en soit, cet utilitaire bien conçu est réellement un plus.


Configuration de test

Nous avons repris notre panel habituel de benchs. Certains sont certes anciens et/ou ne tirent pas parti de plusieurs cores mais ils permettent des comparaisons avec du matériel plus ancien et rappellent aussi que tous les softs n’exploitent pas tous les cores disponibles…
Côté jeu, nous ne disposions pas d’une carte graphique très haut de gamme. Ceci étant, les processeurs utilisés dans ce comparatif sont tous largement au dessus du minimum syndical pour jouer. En d’autres mots, à moins de tester dans des résolutions faibles qui n’intéressent personne, l’ensemble carte graphique, résolution et filtres fixera les performances bien plus que le processeur…
Enfin, il ne faut pas perdre de vue que les tests sont réalisés avec le mode Turbo actif.

Matériel
  • Intel DX79SI (LGA2011), Intel DX58SO (LGA1366) et Intel DP55KG (LGA1156)
  • Core i7 3960X, Core i7 980X, Core i7 870 et Core i5 750
  • Crucial Ballistix DDR3 1866 @ 1600 CL8 4 x 2 Go (3 x 2 Go en LGA1366 @ 1333 CL8)
  • GeForce GTX 560 Ti
  • Intel X25-m 160 Go et Western Digital Caviar 640 Go
  • Dell 2407WFP
  • Noctua NU-U12P et Intel
  • Lian Li PC-8N
Logiciel
  • Windows 7 64 bits SP1
  • Driver GeForce 285.62
  • Intel Inf update 9.2.3.1022

Performances

Le score CPU Mark du Core i7 3960X approche des 600. Il est 6,8% plus élevé que celui du Core i7 980X. Le gain est principalement lié à la différence de fréquence du Turbo : 3,9 GHz pour le Sandy Bridge-E contre seulement 3,6 GHz pour le Gulftown. On notera au passage que dans ce test mono thread, le Core i7 870 (3,6 GHZ) atteint un indice similaire à celui du Gulftown (écart de ~1%).

Au test FPU Mark, lui aussi ancien et mono thread, le Core i7 3960X prend une solide avance sur le Gulftown avec un score plus élevé de 32,3 % bien plus important que l’écart de fréquence en mode Turbo (8,3%). Sans surprise, les Core i7 980X et Core i7 870 ont un score comparable. Le Core i5 750 est en retrait en raison de sa fréquence maximale limitée à seulement 3,2 GHz.

Avec le logiciel de compression 7z (en dernière version) tous les cores peuvent s’exprimer pleinement. Le Core i7 3960X prend un avantage de 9,26% sur le Core i7 980X. Compte tenu de la différence de fréquence, le gain n’est ici pas énorme. Cette fois, les Core i7 870 (Quad Core avec HyperThreading) et Core i5 750 (Quad Core) sont largement distancés.

Geekbench 2.2.3 exploite lui aussi tous les cores. Le Core i7 3960X obtient un indice 26% plus élevé que le Core i7 980X soit un gain largement supérieur à la différence de fréquence. Les Core i7 850 et Core i5 750 sont à nouveau largement en retrait…

Fritzz Chess Benchmark calcule des coups pour une partie d’échec. Ce test est cependant limité à huit threads et n’utilise donc pas la totalité des cores des Gulftown et Sandy Bridge-E. Malgré cette limitation, le Core i7 3960X et le Core i7 980X obtiennent de meilleurs scores que le Core i7 870 (probablement en raison de leur très gros cache L3).

Cinebench R10 permet de tester un rendu 3D avec un seul thread puis avec le maximum possible. Malgré un mode turbo à 3,6 GHz dans les deux cas, le Core i7 980X dépasse le Core i7 870 de 4% sur un thread. Le Core i7 3960X prend une avance de 27% sur le Core i7 980X en mono thread alors que la différence de fréquence n’est que de 8,3% en mode Turbo. Quand tous les cores sont exploités, l’écart entre les deux se réduit à 20%. On remarque au passage que le Core i7 3960X est de 45% plus rapide (mono thread) à plus de deux fois plus véloce (max thread) que le Core i7 750 dans ce test.

Cinebench R11 est comparable à la version précédente mais il se lance directement avec le maximum de threads. Les résultats sont comparables à ceux obtenus avec la version R10. Le Core i7 3960X est 18% plus rapide que le Core i7 980X. On peut épingler au passage que le Core i7 3960X est 91% véloce que le Core i7 870 et 180% plus performant que le Core i5 750.

MainConcept Reference 2.2 bénéficie de nombreuses avancées par rapport à la version 1.6 que nous utilisions auparavant. Dans le test de transcodage vidéo que nous utilisons, le Core i7 3960X est 13% plus rapide que le Core i7 980X et 66% plus performant que le Core i7 870. On notera au passage que les prestations du Core i7 980X sont tout juste deux fois plus élevées que celles du « petit » Core i5 750.

Le score PC Mark 7 est une note globale qui mixe différents usages et tient compte de tous les composants du système notamment du SSD, ce qui explique les écarts moindres. Le Core i7 3960X devance le Core i7 980X de 6,4% tandis que ce dernier se montre seulement 8,5% plus rapide que le Core i7 870. Dans ce test probablement plus représentatif d’un usage courant, le Core i5 750 n’est que 20% moins rapide que le Core i7 3960X.

Nous avons mesuré les performances du rendu PhysX dans 3D Mark 11. Le Core i7 3960X est tout simplement impressionnant avec un score 38% plus élevé que le Core i7 980X ! Les scores des autres processeurs semblent bien modestes à côté du Sandy Bridge-E…

Sans surprise, dans les jeux, même s’ils ne sont pas de dernière génération, notre GeForce GTX 560 Ti est un goulot en 1920x1200 avec filtres. Utiliser des jeux encore plus récents et une carte 3D plus puissante conduirait à un résultat assez similaire.

Nous avons testé les performances des différentes mémoires avec Aida64 version 2.0. Les performances des caches internes sont fortement accélérées par l’architecture Sandy Bridge. Par contre, les tests sur la RAM sont loin de refléter l’avantage d’un triple ou même d’un quadruple contrôleur mémoire.

Enfin, nous avons utilisé les benchs processeurs d’Aida64 qui réalisent des opérations simples mais loin d’être inintéressantes. Ainsi, on remarque que depuis que le jeu AES est présent (Gulftown et Sandy Bridge-E) les performances dans ce test explosent. Le Core i7 3960X est 2,5x plus rapide que le Core i7 980X (AES) et 20x plus performant que le Core i7 870 (sans AES). Le test PhotoWorxx semble quant à lui utiliser les instructions AVX, une exclusivité des Sandy Bridge qui permet au Core i7 3960X d’atteindre un score 2,23x plus élevé que le Core i7 980X.

Les performances de la nouvelle plateforme LGA2011 composée du Core i7 3960X et du PCH X79 sont impressionnantes dans l’absolu. Le gain par rapport à l’ancien haut de gamme est bien présent mais il s’explique en grande partie par une fréquence turbo plus élevée. Dans certains cas, ce sont les nouveaux jeux d’instructions qui boostent les performances de manière assez exceptionnelle. Mais il faudra du temps avant que les logiciels intègrent ces avancées… Enfin, si d’aucuns attendaient 8 cœurs pour cette nouvelle plateforme, ils sont à présent déçus.


Overclocking, nuisances et consommation

La consommation au repos était un point faible de la plateforme LGA1366. Avec 130 watts au repos, la configuration à base de Core i7 980X est réellement très énergivore malgré la gravure en 32 nm. Avec 82 watts au repos, la configuration LGA2011 avec le Core i7 3960X est à peine plus gourmande qu’une configuration beaucoup plus modeste à base de Core i7 ou de Core i5.


En charge, la puissance de calcul « paie cash » avec une consommation de 237 watts pour la plateforme LGA2011 soit 37 watts de moins que celle en LGA1366. Une partie de ces bonnes performances énergétique revient certainement au PCH qui remplace avantageusement l’IOH et l’ICH…

Le système de refroidissement liquide d’Intel nous a déçus en charge. En effet, lors du test du Core i7 980X, le système de refroidissement conventionnel DBX-B combinait performances et silence même en charge. Totalement silencieux au repos ou en faible charge, le RTS2011LC est devenu bruyant sous Prime avec un emballement du ventilateur à 2100 rpm (réglages par défaut du BIOS). Côté température, tous les logiciels que nous avons testés montraient un écart assez important entre les cores (malgré un contrôle de la pâte thermique) : de 28 à 41°C au repos et de 52 à 63°C en charge. En limitant la vitesse du ventilateur à 900 rpm, les températures sont plus élevées (60 à 70°C selon les cores) mais le silence est préservé.


L’overclocking est un vrai jeu d’enfant. Avec 1,4 volt pour le core et un multiplicateur de 47, le Core i7 3960X atteint très facilement 4,7 GHz. Il est même possible d’aller plus haut mais notre modèle n’était pas totalement stable à 4,8 GHz. Les consommations s’envolent cependant avec 174 watts en idle et 420 watts sous Prime à 4,7 GHz. Dans ces conditions, les températures fleurètent avec les 90°C (qui semblent être un seuil de throttle pour un core) même avec le ventilateur à plein régime…


Conclusion
La mise à jour de la plateforme haut de gamme d’Intel est dans l’ensemble une très belle réussite. Le Core i7 3960X se montre très performant même s’il faut en partie relativiser les gains par rapport à un autre hexa core comme Core i7 980X. En effet, dans la majorité des cas, la montée en puissance est en grande partie liée au mode turbo qui atteint 3,9 GHz contre 3,6 GHz. On retrouve de manière générale les avantages déjà apportés par l’architecture Sandy Bridge. Dans certains cas, les nouveaux jeux d’instructions conduisent à des envolées des performances (AES et PhotoWorxx). Enfin, certains seront peut-être déçus que de ne pas découvrir un premier processeur octo core avec le LGA2011…
Les plus belles avancées ne viennent peut-être pas des performances mais des possibilités futures. En effet, avec 40 lignes PCI-Express 3.0, les Sandy Bridge-E permettront à la prochaine génération de cartes graphiques de s’exprimer pleinement même en multi-GPU. Le quadruple contrôleur mémoire pourra lui-aussi être un avantage mais dans des cas de figure plus spécifiques.
Le remplacement du couple X58 & ICH10 par le PCH X79 contribue à la baisse de consommation de la plateforme. Toutefois, la révision Patsburg-A de la puce est assez décevante avec seulement 2 ports SATA III et 4 ports SATA II. Cette configuration devrait suffire dans la majorité des cas en permettant à deux SSD de dernière génération et quatre disques durs de s’exprimer pleinement. Toutefois, par rapport à ce qui était initialement prévu (et arrivera prochainement), ce premier X79 est relativement décevant en raison de ses limitations. De plus, l’USB 3.0 n’est pas au programme, même pour les révisions suivantes. Quoi qu’il en soit, des cartes mères comme la DX79SI offrent 4 ports USB 3.0…

Au final, en relativisant les limitations du X79, la plateforme LGA2011 est une mise à niveau très réussie surtout au niveau du processeur. L’intégration du contrôleur PCI-Express 3.0 et le passage de l’architecture Nehalem à Sandy Bridge sont particulièrement bénéfiques. L’intérêt du triple contrôleur étant déjà assez limité, l’intégration d’un contrôleur quadruple nous laisse un peu perplexes. Quoi qu’il en soit, à l’heure au 4 x 2 Go ou 4 x 4 Go sont courants, pourquoi pas… Pour ne rien gâcher, les capacités d’overclocking sont au rendez-vous avec 4,7 GHz atteints très facilement !