Performances synthétiques

Avant toute chose et devant la complexité de la gamme AMD actuelle, il nous a semblé utile de rassembler plusieurs informations techniques intéressantes dans un tableau :

Spécifications processeurs Socket 754
GPU	Sempron 3100+	A64 2800+	A64 3000+	A64 3200+	A64 3400+	A64 3700+
Fréquence	1800 MHz	1800 MHz	2000 MHz	2200 MHz	2400 MHz	2400 MHz
Cache L1	128 Ko	128 Ko	128 Ko	128 Ko	128 Ko	128 Ko
Cache L2	256 Ko	512 Ko	512 Ko	512 Ko	512 Ko	1024 Ko
Contrôleur mémoire	64 bits	64 bits	64 bits	64 bits	64 bits	64 bits
Socket	754	754	754	754	754	754
Voltage	1,4 V	1,5 V	1,5 V	1,5 V	1,5 V	1,5 V
Dissipation max	62 W	89 W	89 W	89 W	89 W	89 W
Nombre de transistors	68,5 millions	68,5 millions	68,5 millions	68,5 millions	68,5 millions	105,9 millions
Process	0.13 SOI	0.13 SOI	0.13 SOI	0.13 SOI	0.13 SOI	0.13 SOI
Surface	145 mm²	145 mm²	145 mm²	145 mm²	145 mm²	193 mm²
Bande passante mémoire théorique	3,2 Go/s	3,2 Go/s	3,2 Go/s	3,2 Go/s	3,2 Go/s	3,2 Go/s

Spécifications processeurs Socket 939
GPU	A64 3000+	A64 3200+	A64 3500+	A64 3800+	A64 4000+	A64 FX-55
Fréquence	1800 MHz	2000 MHz	2200 MHz	2400 MHz	2400 MHz	2600 MHz
Cache L1	128 Ko	128 Ko	128 Ko	128 Ko	128 Ko	128 Ko
Cache L2	512 Ko	512 Ko	512 Ko	512 Ko	1024 Ko	1024 Ko
Contrôleur mémoire	128 bits	128 bits	128 bits	128 bits	128 bits	128 bits
Socket	939	939	939	939	939	939
Voltage	1,4 V	1,4 V	1,5 V / 1,4 V	1,5 V	1,5 V	1,5 V
Dissipation max	67 W	67 W	89 W / 67 W	89 W	89 W	104 W
Nombre de transistors	68,5 millions	68,5 millions	68,5 millions	68,5 millions	105,9 millions	105,9 millions
Process	0.09 SOI + strained silicon	0.09 SOI + strained silicon	0.13 SOI / 0.09 SOI + strained silicon	0.13 SOI	0.13 SOI	0.13 SOI + spot strained silicon
Surface	84 mm²	84 mm²	145 / 84 mm²	145 mm²	193 mm²	193 mm²
Bande passante mémoire théorique	6,4 Go/s	6,4 Go/s	6,4 Go/s	6,4 Go/s	6,4 Go/s	6,4 Go/s

Plusieurs remarques initiales concernant ces tableaux. D’abord, nous avons évincés les Athlon 64 Socket 754 3200+ et 3400+ dotés du core Clawhammer (1 Mo de cache L2), ceux-ci étant amenés à terme à disparaître par rapport au core Newcastle (512 Ko de cache L2). Pourtant, on en trouve encore parfois en magasins.

Au vu de ces spécifications, il apparaît clairement que l’Athlon 64 4000+ n’est en fait qu’un Athlon FX-53 renommé. Il ne diffère donc de l’Athlon 64 3800+ que par son cache L2 plus gros de 512 Ko. En revanche, l’Athlon FX-55 inaugure enfin une fréquence plus élevée chez AMD, à savoir 2600 MHz. C’est surtout là que se trouve la nouveauté de ces nouveaux processeurs, même si AMD doit ici combiner ce facteur avec l’utilisation du coûteux core Sledgehammer (environ 33 % plus cher à fondre), Athlon FX oblige. D’ailleurs, il est probable que nous tenions en fait un futur Athlon 64 4400+ avec ce FX-55, du moins si AMD ne revoit pas le calcul de son P-Rating. Mais vu l’arrivée des futurs Pentium 4 2 Mo, cela n’est pas sûr.

Ce qui est certain en revanche, c’est que ce 4000+ et ce FX-55 restent gravés via le process 0.13µ SOI. Pourtant, AMD a annoncé avoir pour objectif de produire la moitié de ses processeurs via le
0.09µ avant la fin de l’année, et la production a déjà débutée sur certains modèles. Nous avons ainsi indiqué dans le tableau ce que l’on constatait généralement chez les revendeurs, à savoir le 0.09µ pour les 3000+, 3200+ et certains 3500+, mais cela devrait progressivement s’étendre aux autres modèles.

Le fait que les deux processeurs du jour restent en 0.13µ montre cependant clairement un problème au niveau de la maîtrise de ce process avec de hautes fréquences. On sait effectivement que les process plus fins sont quelque part à double tranchant ; certes, ils permettent de diminuer la surface du die (145 mm² -> 84 mm² ici, ce qui permet une augmentation de production de 72 % par waffer !) ainsi que la consommation (et donc la dissipation). Mais dans le même temps, cette diminution de la surface engendre une plus grande densité thermique. Bref, nous espérons pouvoir mettre la main sur de tels processeurs afin d’y voir plus clair, même s’il serait logique que la température relevée soit en baisse.

Par ailleurs, le fait qu’AMD spécifie la plupart de ses processeurs à 89 W de dissipation est un non-sens en soi, puisque évidemment celle-ci varie en fonction de la fréquence, seule la capacitance pouvant rester identique. En outre, les spécifications d’alimentation des cartes mères Socket 754 fixaient à 82 W le maximum nécessaire pour les CPU sur ce Socket (qui peux quand même recevoir un 3700+ à 2,4 GHz et 1 Mo de cache au maximum). Cela voudrait dire que l’activation du contrôleur mémoire supplémentaire entraîne une hausse de la consommation de 7 W, puisque les processeurs Socket 939 sont spécifiés à 89 W maximum (hors FX-55) ? Non, car les processeurs Socket 754 sont également spécifiés à 89 W maximum ! Bref, ces chiffres ne signifient malheureusement pas grand-chose et la situation n’est pas claire.

En revanche, la présence de 68,5 millions de transistors dans le Sempron Socket 754 malgré les 256 ko de cache en moins s'explique de par son appartenance à la même ligne de production que le core 512 Ko, afin de réduire les coûts.

Si AMD a pu nous fournir l’Athlon FX-55 et l’Athlon 64 4000+, nous avons du nous procurer les autres processeurs en magasins, ce qui explique l’absence de trois processeurs : le 3800+ S939, le 3700+ S754 et le 3400+ S754. Vu que ces processeurs ne sont pas disponibles, leur absence n’est donc au fond pas vraiment gênante. En revanche, nous avons choisi d’inclure les performances des 3200+ S939 et 3000+ S939. Jamais annoncés par AMD, on commence pourtant à trouver ces processeurs chez les revendeurs américains, gravés en 0.09µ.

Performances synthétiques

Contrôleur mémoire

Le contrôleur mémoire étant intégré directement au sein des Athlon 64, commençons cette série de test par la mesure de la bande passante.

Première constatation évidente, le tableau se divise entre les processeurs capables de tirer partie d’un seul canal ou de deux. Pourtant, dans le premier cas on constate clairement l’existence d’un palier à 2949 Mo/s, ce qui représente au passage 92 % d’efficacité ce qui est remarquable. Mais au sein des processeurs S939, on constate un phénomène intéressant : l’efficacité du contrôleur mémoire augmente avec la fréquence ! Ainsi le 3000+ cadencé à 1,8 GHz obtient 79 % d’efficacité, alors que le FX-55 cadencé à 2,6 GHz arrive à 90 %. Vu les résultats obtenus par les processeurs S754, on peut donc penser que le FX-55 est lui aussi proche du palier.

Ici, les chiffres de latence sont très bons en eux-mêmes, mais on n’en attendait pas moins. Ce qui est surprenant en revanche, c’est que contrairement à ce que nous observons au-dessus les meilleures latences (ie. les plus faibles) s’observent plutôt sur les Athlon 64 de faibles fréquence, et sur le Sempron. Mais à bien y regarder, il est difficile d’établir une règle suivant la fréquence, et les résultats sont en fait surtout aléatoires, bien que reproductibles. L’utilisation du dual channel ne semble en tout cas pas augmenter la latence.

ALU

Poursuivons avec des tests mettant plus spécifiquement en avant l’unité arithmétique et logique.

Nous avons utilisé une application effectuant simplement des additions, multiplication, soustractions et divisions pour chaque unité.

Suffisamment optimisé, ce bench est parfaitement indépendant du cache et nous permet donc de nous concentrer sur la puissance de calcul brut. On constate à l’évidence les nets paliers qui s’établissent à chaque changement de fréquence, de 1,8 GHz jusqu’à 2,6 Ghz. Les faibles écarts entre les processeurs de chaque palier ne représentent en fait ni plus ni moins que la marge d’erreur du benchmark.

FPU, SSE, SSE2

Appliquons les 4 opérations du bench précédent à ces nouvelles unités.

Même constat ici, seul la fréquence de fonctionnement détermine la puissance de calcul de ces unités, au contraire du P-Rating. On notera au passage la faiblesse de traitement des unités SSE et SSE2 des Athlon 64, avec à peine 36 % de la puissance de l’unité FPU.

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