[TEST] Architecture Nehalem : Core i7 920 et 965 Extreme

Après un règne absolu depuis 2006, l'architecture Core 2 puis Penryn en 65 nm et 45 nm se retire. La future architecture Nehalem arrive et tente de prendre la relève. Ces nouveaux processeurs 'Core I7' sont à l'heure actuelle en gravure 45 nm et sont au nombre de 3 (920, 940 et 965 Extreme). Leur particularité première est d'embarquer un contrôleur mémoire intégré tout comme le fait AMD depuis 5 ans avec ses K8 et aujourd'hui K10.

En plus d'un contrôleur intégré synonyme de performances, Intel a développé le Tri Channel, a réimplanté une ancienne technologie plutôt pertinente (Hyper Threading) et a également abandonné le FSB au profit de liens QPI. Un véritable challenge technique de la part du fondeur qui mérite de notre part un article qui, nous l'espérons, sera à la hauteur de l'innovation en décortiquant point par point les Core i7 920 et 965.

Ces nouveaux 920, 940 et 965 font partie de la famille haut de gamme Bloomfield. Ils auront comme particularités de supporter la mémoire en Tri Channel et de n’être utilisables que sur socket 1366. Les versions entrée de gamme et moyen de gamme auront quant à elles un contrôleur mémoire dual channel DDR3-1066 et évolueront sur un autre socket. Ainsi Intel a choisi de faire cohabiter deux sockets différents pour une même architecture, un choix qui peut paraître étrange...Si les premiers Core i7 déclinés de l'architecture Nehalem sont gravés en 45 nm, nous savons dès maintenant que les premières versions 32 nm arriveront dans un an, soit fin 2009. Un Die Shrink (passage 45 nm vers 32 nm) en seulement 12 mois est assez rare et interviendra donc dans notre façon de vous conseiller ou pas ces nouveaux processeurs.

Dans cet article, nous avons donc testé un i7 965 Extreme à 3.2 GHz et un i7 920 2.66 GHz, respectivement le plus et le moins cher des Bloomfields, et nous les avons comparés à un E8600 (le Dual Core le plus puissant à l’heure actuelle et qui le restera sans doute à tout jamais chez Intel) et à un Q9550 (au même prix que le i7 920) et tout cela dans les tests de performances usuels (jeux/encodage/benchmarks). Des relevés de consommation et une comparaison de performance d’architecture à fréquence égale seront effectués.

Mais ce n’est pas tout… Si vous avez l'habitude de nous lire, vous savez que nous aimons tester les choses en profondeur et tirer au maximum les capacités des processeurs. C’est pour cela qu’en plus des tests de performances habituels, nous avons choisi de tester également ces quatre processeurs à une fréquence overclockée et stable. Et pour aller encore plus loin, nous avons introduit des graphiques de synthèse sur les performances brutes mais aussi sur le rapport performances/prix. Ainsi, nous pourrons savoir si les différences de performances sont aussi conséquentes que les écarts de prix. Sachant que le Nehalem impose une carte mère à chipset X58, JMax-Hardware a également pensé à vous en étudiant tous les modèles disponibles dans cette synthèse.

Commençons le sujet avec un résumé de la nouvelle architecture Nehalem.

1/ ARCHITECTURE NEHALEM 1/2 : QPI et Contrôleur DDR3

QPI, le nouveau bus de communication…

Le ''plus gros défaut'' de l’architecture Core 2 (il a fallu creuser...) réside dans sa manière de communiquer avec les autres éléments de l’ordinateur à cause de l’utilisation du Front Side Bus qui trouve, avec le Core 2, enfin ses limites du fait de sa conception ancienne. Dans de nombreux cas, que cela soit pour la mémoire ou dans le cas d’un overclocking, le FSB représente un véritable goulot d’étranglement et ceci d’une manière encore plus prononcée lorsqu’il s’agit d’une communication inter-socket dans le cadre d’une utilisation de type serveur. Ce n'est pas pour rien qu'Intel est rapidement passé de FSB800 à FSB1333 voire FSB1600 sans vraiment augmenter les fréquences de fonctionnement...

Pour pallier ce problème, Intel a donc décidé de créer le « QPI » (Quick Path Interconnect). Ce nouveau lien à connexions bidirectionnelles partage de nombreuses caractéristiques avec le bus Hyper Transport d’AMD qui a déjà fait ses preuves notamment dans les utilisations de type serveur. Le 'bus' QPI est annoncé avec des transferts de 4,8 à 6,4 GT/s (4.8GT/s pour les versions 920 et 940 et 6,4 GT/s pour les versions extrêmes). Pour rappel, GT/s = Giga-Transferts par seconde. Avec une largeur de bus de 16 bits pour les 920/940 et de 20 bits pour le 965 Extreme, cela nous donne un débit maximal de 6,4 x 16 (ou 20) / 8 = 12,8 (ou 16) Go/s et donc 25,6 (ou 32) Go/s pour un lien bidirectionnel, soit l’équivalent d'un Front Side Bus dual channel de 1000 MHz réels (4000 MHz Quadpumped) !

Le QPI offre une grande souplesse dans son implémentation. Ce système de communication est avant tout destiné à permettre de traiter un grand taux de transfert entre les différentes parties de l’ordinateur et cela sans souffrir des anciennes limitations du Front Side Bus. Les systèmes pourront intégrer autant de liens QPI que les besoins en bande passante le nécessitent (toujours dans le cas d’un serveur).

Contrôleur mémoire intégré, une nouveauté pourtant attendue…

Le contrôleur mémoire intégré du Nehalem Bloomfield est capable de gérer nativement jusqu'à trois canaux de mémoire DDR3-1333. Il permet une bande passante max. théorique de 25,6 (ou 32) Go/s contre les 21,2 Go/s pour les contrôleurs RAM des meilleurs Northbridges Intel couplés au Core 2. De quoi alimenter efficacement les huit threads des Core I7 d’autant plus que rien ne vous empêche d’augmenter encore plus cette fréquence mémoire comme vous le verrez dans nos tests. La nouvelle technologie QPI couplée à ce nouveau contrôleur mémoire ne limitera plus les performances de votre mémoire comme ce fut le cas avec le vieillissant Front Side Bus ! La fréquence et les timings de la mémoire vont de nouveau avoir un impact assez important sur cette architecture.

Si l'intérêt du contrôleur mémoire intégré n’est pas une mauvaise idée pour les PC de bureau, ce sont surtout les plates-formes serveurs qui en bénéficieront le plus, notamment les serveurs multi-sockets dont la bande passante augmente proportionnellement au nombre de processeurs installés. L'avantage sur une solution à bus mémoire partagé est énorme, et Intel espère ainsi récupérer à son profit quelques parts du marché des PC serveurs, sur lequel les derniers résistants Opterons (K8 et K10) brillent grâce cette capacité d'adaptation de la bande passante.

Cependant, l’intégration du contrôleur mémoire au sein même du CPU signifie également une faible marge de manœuvre concernant le support de différents formats de mémoire. Pour le moment, il n’est prévu que des contrôleurs pour DDR3. Or, cette mémoire est à l’heure actuelle encore assez chère comparée à la DDR2 que le Core 2 a réussi à démocratiser…

L’HyperThreading, un retour vers le futur ?

Pour bien comprendre la suite, il faut savoir que le Nehalem est une architecture à 4 cores natifs au contraire des Core 2 Quad qui n'étaient qu'un 'simple' rapprochement de deux Dual Core.

Le Nehalem introduit la notion de "uncore", un terme qui désigne toute partie du processeur qui n'entre pas directement dans le moteur de traitement des instructions. Il faut voir le Nehalem comme une véritable usine de traitement qui se suffit à elle-même. A la différence du Core 2, le Nehalem fonctionne à des fréquences d’horloges différentes et possède un véritable module de générateur de fréquence, un peu comme une gare de triage. Chaque core peut donc tourner à sa fréquence propre, ainsi que toute la partie "uncore" du processeur.

Les cores du Nehalem bénéficient de la technologie SMT (Simultaneous Multi-Threading) apparue avec les Pentium 4 équipés de l'HyperThreading (nom commercial du SMT sur Netburst). Le SMT est une technologie permettant de faciliter la prise en charge de plusieurs threads (= tâches) par une même unité de traitement. Normalement, un core gère de façon successive et aléatoire des morceaux des différents threads dont il a la charge mais cette désorganisation dans le traitement des données n’est pas sans conséquence. En effet, les passages incessants d'un thread à l'autre donnent l'illusion que ceux-ci sont exécutés simultanément mais dans les faits, beaucoup de temps est consacré aux transitions d'un thread à l'autre. L’unité de traitement doit sauvegarder les résultats des calculs du premier thread dont il a la charge et charger les données du second thread pour préparer son traitement et cette manière de procéder n’est ni plus ni moins qu’une perte de temps.

Le principe du Simultaneous Multi-Treading est de permettre au core de gérer non plus un mais deux contextes de travail en même temps. Ceci permet ainsi la prise en charge totale et ininterrompue de deux threads sans être obligé de sauvegarder sans cesse les résultats du Thread 1 pour passer à celui du 2 et vice-versa. Les ressources de l’unité de traitement du core (caches, unités d'exécution) sont alors partagées entre les deux threads.

Les plus gros gains de performance de cette technologie sont dus aux opportunités de remplir plus efficacement le pipeline d'exécution. Au final, c’est le rendement du core en lui-même qui est optimisé. Vous verrez dans la suite de l’article (ici pour les impatients) si cette technologie est réellement bénéfique au Nehalem, car si elle l’a été pour le Pentium 4, c’est déjà beaucoup moins évident pour le Nehalem dont l’architecture de ses pipelines provient directement du Core 2 qui étaient déjà très optimisés dans le domaine…

TDP et Intel SpeedStep v2

Entre l’optimisation des utilisations des cores (et donc leur rendement) et l’intégration d’un contrôleur mémoire intégré, le Nehalem atteint alors un TDP de 130 W contre 95 W pour ses cousins Yorkfield (Quad Core S775 45 nm) soit environ 35% d’augmentation. Le Nehalem change de tendance, l’économie d’énergie n’étant plus, sur le papier, la priorité d’Intel comme ce fut le cas avec l’architecture résolument puissante et mobile du Core 2. Le core i7 devient un processeur beaucoup plus ''bureautique'' et tout-en-un. Une partie des calories qui était dissipée dans le Nortbridge sera à présent dissipée dans le CPU du fait du contrôleur mémoire intégré. C’est pourquoi il est possible que la version mobile du Nehalem ne possède pas de contrôleur mémoire intégré, en tout cas pas avant un changement de gravure qui puisse permettre cette contrainte thermique. "Wait and see" donc pour la déclinaison portable...

La multiplication des domaines d'horloge et l’affiliation des fréquences et des tensions différentes dans chaque partie du processeur permet cependant (et heureusement) de mieux contrôler la dissipation thermique globale du Nehalem. Du moins d’une manière beaucoup plus efficace que sur Core 2 qui ne souffre pas vraiment d’une dissipation excessive bien au contraire.

Jouant maintenant avec le TDP, l’implémentation du mode Turbo fait beaucoup parler de lui. Ce mode de fonctionnement consiste à accélérer de façon dynamique et temporaire la vitesse d'horloge d'un ou de plusieurs cores lorsque d'autres ne sont pas sollicités. En effet, une grosse partie des applications ne sollicitant pas plus d’un ou deux threads, l'idée consiste alors à augmenter la tension et les fréquences d’horloge du ou des cores utilisés tout en réduisant celles des cores au repos. Ceci est rendu possible à l’aide d’un coefficient supplémentaire (qu'il n’est pas possible de fixer manuellement dans le BIOS dans le cadre d’un i7 920 ou 940) ou de l’ajout de un ou deux QPI supplémentaires. Ainsi la dissipation thermique est volontairement déséquilibrée au sein des cores afin de permettre un overclocking automatique (et donc performances en hausse) tout en restant dans l'enveloppe thermique de 130W de TDP. A noter qu'il existe un "boost" supplémentaire uniquement pour le premier core qui permet de gagner 2 coefficients supplémentaires : idéal pour une application "mono-tâche".

Ce mode turbo sera implémenté également dans les versions mobiles avec des gains en monothread pouvant dépasser les 50% ! Ceci est dû à la possibilité de couper entièrement l’alimentation du core inutilisé et non pas juste le mettre en "sommeil". A noter que le core Extreme i7 965 est le seul Nehalem pour lequel il est possible de "fixer" manuellement le TDP dans le BIOS. Vous pourriez ainsi le fixer à ce qu’est capable de dissiper votre radiateur par exemple…

Pour conclure, Intel a voulu fortifier son architecture Core 2 là où elle avait le plus de lacunes. En vulgarisant et en prenant des raccourcis, on pourrait dire que le Nehalem est un Core 2 Quad natif avec rendement optimisé de ses cores grâce à l’implémentation du SMT et à l’intégration du contrôleur mémoire DDR3. Le fait de supprimer le vieillissant FSB apporte un nouveau souffle à la montée en puissance de cette architecture empêchant, en théorie, toute limitation de communication de données entre les différentes parties de l’ordinateur.

Bref, c’est un pari qui peut rapporter gros ! Passons maintenant à la suite avec une séance photo suivie du protocole de test et puis des tests tant attendus !

De gauche à droite : i7 965 Extreme, E8600 et i7 920

Le verso d'un core i7

Le RadBox un peu plus imposant que la génération précédente

La carte mère Intel X58 en train d'être isolée pour un passage sous LN2

Isolation part II

Isolation terminée, début des benchs extrêmes (avec néoprène).

Sans rentrer dans le détail, les tests ont commencé par les mesures de consommation et d'overclocking maxi. Par overclocking maxi, nous avons cherché à flirter avec la limite de 75 °C en burn avec le logiciel OCCT.

Ensuite viennent les tests de performances dans lesquels chaque CPU a été testé à ses fréquences d'origine (Stock) puis à ses fréquences maxi stables (OC). D'autre part, le E8600 a été émulé en E8200 et le Q9550 en Q9450.

A la suite des tests et de leur synthèse, nous avons pris le parti de comparer à même fréquence (2,66 GHz), un Dual Core Penryn (E8200), un Quad Core Penryn (Q9450) et un Quad Core Nehalem (i7-920). Cette analyse présentera les différences de performances mais aussi le rapport performances/prix pour savoir si la différence de prix en vaut la chandelle (ou non). Un duel d'architecture en somme !

Enfin, à la limite d'un guide d'optimisation, un focus sur 4 paramètres a été réalisé pour déterminer l'influence de ceux-ci dans les performances globales du système. Ces 4 paramètres sont :

Une réflexion sur l'overclocking extrême clôturera nos mesures afin de guider les overlockeurs qui s'interrogent sur le comportement des Core i7 sous froid (azote liquide). Ces tests apporteront quelques précisions sur les gains que l'on peut en tirer face aux E8600/QX9xx0, références actuelles sur HWBot.

4/ OVERCLOCKING : 920 et 965 Extreme

Principes généraux

Le système de fonctionnement des Nehalems étant différent des Core 2, l'overclocking s'en retrouve à son tour modifié. Fini le FSB et gloire au QPI ! Une des notions importantes de l'overclocking i7 réside dans le taux de transfert QPI. En effet, celui-ci est d'origine à 4,8 GT/s pour les versions standards et 6,4 GT/s pour la version 965XE (downgradable à 4,8 GT/s). Ce taux est directement paramétrable dans le bios, et agit à la manière du strap chez les Core 2: en programmant 4,8 GT/s, il est possible d'atteindre un QPI de 210 - 220 MHz, alors qu'en restant sur 6,4 GT/s, il sera difficile de franchir 180 MHz.

Ainsi, il sera nécessaire de jouer sur le coefficient, le QPI et le taux de transfert afin d'avoir l'overclocking le plus performant qui soit. Côté température, le throttle des i7 est annoncé à 76 °C, soit quasiment 20 °C de moins que ses prédécesseurs Core 2 : supporteraient-ils moins bien la chaleur ?

Enfin, nous tenons à préciser que nos tests ont été effectués sur des processeurs ES (Engineering Sample) du Costa Rica, réputés pour leur overclocking médiocre.

Overclocking H24

Nous allons dès à présent nous intéresser à un overclocking optimal (meilleur compromis entre performances et chaleur dégagée) et utilisable au quotidien. Il est tout d'abord nécessaire de se rappeler que les Core i7 sont avant tout des Quad Core, leur comportement est dans ce cas légèrement différent des modèles Dual Core, comme les E8600 par exemple. En effet, multiplier le nombre de Core entraîne également une hausse de la température, et c'est précisément ce qui va être le facteur limitant pour les Nehalems.

Afin d'éviter de franchir le throttle, la tension maximale applicable en H24 pour les révisions actuelles semble se trouver autour de 1,30 V (pour environ 1,20 V de valeur stock). Au-delà, vous enclenchez le mode "fournaise" (comparable au P4D) et l'utilisation devient bien plus délicate.

Tout d'abord, le Core i7 920: annoncé à 300 €, semble être le meilleur rapport fréquence/prix actuel. En effet, il nous a tout de même été permis de le stabiliser à 3764 MHz en aircooling pour une tension de 1,32 V :

Et enfin, voici l'overclocking du 965XE. La barre des 3950 MHz a été franchie de manière stable à 1,34 V. Cela peut sembler assez faible pour certains, mais n'oublions pas qu'il s'agit de Quad Core, et qu'actuellement, il est difficile de stabiliser un Q9550/Q9450 au-delà de 4 GHz (le maximum stable de notre Q9550 a été de 3930MHz lors de ce comparatif). Il faut également considérer qu'il s'agit d'une toute nouvelle architecture qui risque sans aucun doute d'évoluer et d'être améliorée. Lorsque l'on se rappelle l'overclocking des tous premiers C2D 65 nm, on peut tout à fait se rendre compte que les scores réalisés par le 965XE, mais également par le 920, sont tout à fait honorables.

Un overclocking automatique est également disponible, avec comme grosse nouveauté, la modification du coefficient multiplicateur utilisé. En effet, en mode Turbo, le core 0 voit une augmentation de 2 coefficients, et ce, même si vous êtes déjà au coefficient maximum de votre CPU (par exemple pour le 920 ayant un ratio 20, vous obtiendrez 22), tandis que les autres cores bénéficieront d'une augmentation d'un seul coefficient.

5/ CONSOMMATION des Core i7 (Nehalem)

Consommation Nehalem

Voici deux graphiques retranscrivant la consommation des processeurs en IDLE (au repos) et en full (en plein benchmark multicore). Nous constatons qu'aux fréquences d'origine le 965 Nehalem consomme plus que le 920. Cependant, une fois les deux processeurs overclockés, le petit i920 devient le plus gourmand.
Pourquoi ? Tout simplement car pour l'overclocker il a fallu monter la tension de la carte mère (IOH et QPI à 1,375 V) afin de monter en QPI. Le Q9550 se retrouve entre les deux juste avant le 965, tandis que le E8600 est le plus économe (merci la faible consommation des deux cores).

L'autre aspect de cette analyse concerne l'augmentation de la consommation lors du passage en Full. Si les processeurs Core 2 et Penryn maintiennent une hausse de consommation correcte, les Nehalem avalent les Watts d'une manière surprenante. Les Core I7 sont donc particulièrement gourmands quand on monte le vCore de 0,1 - 0,15 V.

Il est également intéressant de ramener cette consommation au TDP de 130 W annoncé par Intel. Si l'on considère un rendement d'alimentation de 80%, on peut voir que lors du passage idle => full, un Nehalem consomme 100 W de plus en full qu'en idle (aux alentours de 1,3 - 1,32 V). Autrement dit, avec cette faible augmentation de vCore on flirte très vite avec la limite des 130 W du TDP... Les cartes mères peuvent donc "bloquer" un overclocking par surconsommation électrique et anticipant donc toute surchauffe du CPU. Il est intéressant de noter qu'en flirtant avec la limite de TDP de 130 W, on flirte également avec la limite en température des CPU (75 °C).

Afin de vous garantir un maximum de tests, notre choix s'est porté sur quelques applications, jeux, tests synthétiques et tous les benchmarks des overclockeurs (HWBot). La liste exhaustive est donc :

Ce test "mémoire" offre la part belle à la nouvelle architecture d'Intel. En effet, l'intégration du contrôleur mémoire sur le Die du processeur confère à celui-ci des bandes passantes revues largement à la hausse par rapport à celle des Penryn. Le 920 @ stock (fréquence d'origine) fait violence aux meilleurs des Penryn (les E8600 à 4,7 GHz et Q9550 à 4 GHz semblent stagner...).

Bande Passante Ecriture Nehalem

L'écriture en mémoire sollicite plus les transferts entre processeur et mémoire. Ainsi la nouvelle construction d'Intel perd (un peu) de son panache et concède 2 petites places aux monstres des Penryn devant un timide 920 @ stock (remarquez qu'il se rattrape plus que de mesure, une fois overclocké !).

Bande Passante Copie Nehalem

Même constat que le test "Read"... en "pire" (pour les Penryn, prochains sur la grande liste des oubliés). En effet, le rapport entre les 2 architectures n'est plus de 1,5 fois mais de 2 voire 3 fois : en somme, le processeur profite de toute la splendeur d'un contrôleur mémoire intégré !

Bande Passante Latence Nehalem

La latence suit la même logique que les tests "read" et "copy". Cela semblait évident au premier abord mais constater que l'on tombe de moitié entre un Q9550 @ stock et un Nehalem 920 @ 3,7 GHz (chose curieuse, le 965 pourtant plus haut en fréquence fait moins bien) est tout simplement bluffant !

Ces tests CPU du logiciel Everest donnent un bon aperçu du potentiel du processeur. Là encore, le Core I7 ne déçoit pas. Très à l'aise, même @ stock, il pulvérise ses prédécesseurs au test "Photoworx". Aux 2 autres tests, la différence est moins marquée, et même le Q9550 ne s'en sort pas trop mal. Les Quad Core sont mis à l'honneur sur ce test, à en juger la piètre performance du E8600 @ 4,7 GHz.

Everest CPU Nehalem 2sur3

Ici, l'impression flagrante de domination des Nehalems laisse place à un sentiment de logique où les nouveaux processeurs sont meilleurs que les anciens, dans une suite quasi linéaire. Là encore, honneur au Quad Core...

Everest CPU Nehalem 3sur3

Ces tests s'approchent des résultats obtenus précédemment. Le Q9550 arrive à grignoter une place sur le test "FPU Julia", au prix d'efforts inconsidérés (700 MHz de plus que le 965 pour un résultat légèrement meilleur) mais est rapidement relégué aux oubliettes sur les 2 autres tests, notamment sur le "FPU SinJulia" où il ferait mieux d'aller cueillir des pâquerettes plutôt que d'essayer de lutter avec ses futurs remplaçants ! On évitera de mentionner les scores déprimants des Dual Core...

Les résultats sous Nehalem sont purement ébouriffants. Lorsque l'on sait qu'actuellement un Q9500 overclocké à près de 4 GHz donne un très bon résultat, que dire des nouveaux processeurs Intel, qui font 1,5 fois mieux à leur fréquence d'origine et 2 fois mieux quand ils sont overclockés... Là encore, remercions le contrôleur mémoire intégré, gagnant dans tous les transferts processeur <=> RAM.
De la même manière, le gros QPI du 920 l'aide beaucoup dans Winrar. Winrar est un bench extrêmement dépendant des performances mémoires comme on peut le voir à la suite de l'article.

Cinebench Nehalem

Clairement, le test "Single Core" (comprenez en activant un seul core du processeur) donne l'avantage à la fréquence du processeur. Il est donc logique de retrouver le E8600 en premier suivi des 3 autres processeurs overclockés.
Par contre, le test "Multi Core" (faisant travailler l'ensemble des cores disponibles) donne largement avantage au Quad Core, et surtout à l'architecture du Nehalem. En effet, malgré un cache L3 inférieur au cache L2 du Q9550 et une fréquence moindre, le 920 (et encore plus le 965) overclocké écrase littéralement le Q9550, lui aussi overclocké !
A la fréquence d'origine, ce constat perdure, laissant le Nehalem Roi de Cinebench !

Encodage Nehalem

Voici encore un exercice taillé pour les Nehalem. Largement devant, ces nouveaux bijoux de la firme de Santa-Clara expriment encore mieux leur potentiel dans la version v59.2 du logiciel d'encodage, laissant sur place le Q9550, même overclocké. Les Dual Core ne sont pas à l'aise dans ce genre d'exercice.

PCMark 2005 Nehalem

Une fois de plus, pour ne pas déroger à la règle, les Core I7 se régalent ! Un 965 @ stock se permettant de damer le pion à un Q9550 fréquencé 700 MHz plus haut ne laisse aucun doute sur l'excellence de ces nouveaux processeurs.

Les résultats sont assez parlants. La priorité est donnée à l'architecture (le 920 à 3,8 GHz fait mieux que le Q9550 à 4 GHz), au nombre de core et à la fréquence. Les différences entre les processeurs sont moins flagrantes que dans les benchs synthétiques mais elles sont tout de même présentes. Le joueur s'y retrouvera donc avec ces nouveaux processeurs.

Jeu World In Conflict Nehalem 1sur3

Là aussi, ce jeu donne une bonne place à l'architecture et, à moindre mesure, à la fréquence/nombre de core. La différence de 10 % en faveur d'un Nehalem à 3,2 GHz face à un E8600 à 4,7 GHz (et même un Q9550 à 4 GHz) offre tout de même l'impression que ces nouveaux Intel contenteront les joueurs les plus avertis.
Pour les FPS minimum, il est intéressant de noter que le 965 @ 4 GHz s'envole sans vraiment d'explication. Peut-être l'expression d'une bande passante énorme...
Pour les FPS maximum, à l'inverse, une saturation apparaît, probablement due à une carte graphique finalement sous dimensionnée par rapport à l'overclocking des Nehalem.

Jeu Lost Planet Nehalem 1sur2

Sous la neige, Lost Planet présente aussi une légère limite pour les plus hauts scores (le 920 à 3,8 GHz est même légèrement au-dessus du 965 à 4 GHz). Néanmoins, le test est assez démonstratif de la suprématie des Core I7, le 920 @ stock se permettant même de titiller un Q9550 à bout de souffle.

Jeu Lost Planet Nehalem 2sur2

Dans la cave (si l'on peut dire), les résultats sont sans appel. Le 965 s'exprime dans toute sa générosité (en FPS) et les Dual Core sont morts et enterrés.

Ce bench ultra connu des overclockeurs, donne sa préférence à la fréquence avant tout. A peu de chose près, nous retrouvons les processeurs classés selon leur fréquence, hormis le Q9550 un peu à la traîne, certainement handicapé par son architecture "fausse" Quad Core (en comparant au Quad Core natif des Core I7).

Super Pi 32M Nehalem

Il s'agit du même logiciel que précédemment mais le calcul est bien plus long. Ce type d'exercice laisse une plus grande importance à la mémoire, et à l'optimisation de l'ensemble du trio Processeur-Chipset-Mémoire. Il est donc évident de retrouver les Nehalem overclockés en tête même si le nombre de core n'est pas un plus dans cette application. Pour aller plus loin, hormis les 2 Penryn overclockés, les Nehalem sont tous devant (même à fréquence d'origine), laissant présager la puissance de leur architecture.

WPrime 32M Nehalem

Alors là... C'est vraiment le summum !! Le Nehalem est taillé pour ce bench ! Même @ stock, le Nehalem à 2666 MHz se permet de faire mieux que son ancêtre (excusez du peu) le Q9550 à près de 4 GHz !

WPrime 1024M Nehalem

Même application, même constatation. Le dernier-né d'Intel mène la barque et de loin... Clairement cette application favorise le nombre de core : les Dual Core restent à la traîne.

Pifast Nehalem

Voici un bench qui ressemble à ce que l'on obtient sous SuperPi 1M. La fréquence est prioritaire, l'architecture est reléguée au second plan mais apporte un petit plus au Nehalem alors que le nombre de core n'intervient pas.

Aquamark, bien connu des overclockeurs depuis presque 6 ans, donne une place d'honneur à la fréquence du processeur. Preuve en est : la très bonne performance du E8600 @ 4,7 GHz. Mais, comme un pied de nez fait à l'ancienne architecture, les nouvelles perles d'Intel ne sont pas en reste et parviennent à faire mieux avec près d'1 GHz de moins en fréquence !! Un comble...

3DMark 2001 Nehalem

Exemple typique du bench graphique "CPU dépendant", 3DMark 2001 est fortement tributaire de la fréquence du processeur. Et les tests menés ici en sont la preuve la plus flagrante : l'ordre des fréquences sur l'axe des ordonnées est parfaitement respectée. L'architecture n'est donc pas vraiment mise en valeur.

3DMark 2003 Nehalem

Ce 3DMark donne, à l'inverse de son prédécesseur, une meilleure représentativité de la carte graphique, laissant moins de place au processeur. Néanmoins, le peu qu'il lui accorde se fait surtout sur la fréquence. Là encore, l'ordre des fréquences des processeurs est quasiment respecté (résultats très proches du 920 à 3,7 GHz et du Q9550 à 3,9 GHz).

3DMark 2005 Nehalem

Avec une version plus récente de ce bench, l'architecture du processeur joue un plus grand rôle dans le résultat final, même si la fréquence du processeur reste un élément décisif. Les Nehalem overclockés dominent, d'une courte tête, un E8600 bien boosté.

Chose plus flagrante avec ce test encore plus récent : la meilleure gestion des 4 cores. Ainsi, les derniers-nés d'Intel accompagnent le Q9550 overclocké à la tête de ce classement. Remarque : le 965 @ stock vient chatouiller le E8600 overclocké, pourtant bien placé...

3DMark 2006 détail Nehalem

Le détail des scores internes à 3DMark 2006 apportent un complément d'information où les "scores SM 2.0" et "SM 3.0" sont vraiment dépendants de la fréquence du processeur, à l'inverse du "score CPU" prouvant la valeur d'un Quad Core et celle de la nouvelle architecture.

3DMark Vantage Nehalem

L'ultime soft 3D de FutureMark laisse exprimer la nouvelle génération de processeur comme une suite logique vis-à-vis des processeurs actuels. Un 920 à 2,6 GHz dépassant les 2 ténors Penryn overclockés convenablement, cela fait tout de même réfléchir.

3DMark Vantage détail Nehalem

Le détail des scores CPU/GPU confirme la supériorité de la nouvelle ère puisque seul le score CPU départage vraiment les processeurs. Remarque : La PhysX augmente de manière démesurée la performance "CPU". Néanmoins, les scores restent comparables puisque la PhysX est activée à chaque fois

Ramenées à un indice de 100 correspondant aux résultats du Q9550 @ stock, les performances sont ensuite synthétisées par l'élaboration d'une moyenne de moyennes.
Premier constat : seul le 920 @ stock est dépassé par un Penryn. Mais cela est vraiment ridicule lorsque l'on compare leur fréquence. En effet, on peut estimer qu'un Nehalem à 2,8 GHz fait aussi bien qu'un Q9550 à 4 GHz... Ca laisse pantois !
En toute logique, les performances s'envolent avec la montée en fréquence, et le 965 à près de 4 GHz domine et double, par la même occasion, le score d'un E8600 à fréquence d'origine.

Ramener la performance aux prix, voilà un exercice extrêmement intéressant, surtout pour le futur acheteur.

Evidemment, cette comparaison met à mal les processeurs d'avant-garde destinés aux plus fortunés et à ceux qui recherchent les performances extrêmes. Et en parlant d'extrême, les processeurs Intel du même nom ne sont jamais bon marché. Ainsi, vendu à près de 1000 € le Nehalem 965 ralentira les ardeurs de beaucoup même si ses performances sont de tout premier ordre.
Son prix le fait chuter à la dernière place de ce classement, avec un rapport performances/prix faisant froid dans le dos. A l'inverse, le 920 à 300 € est la bonne solution pour débuter dans le monde du Core I7, d'autant plus s'il se laisse s'overclocker !

Nous relèverons au passage le très bon positionnement du E8200 non overclocké (et a fortiori une fois overclocké) offrant un rapport performance/prix excellent et restant, de ce fait, l'affaire du moment.

Voici le tableau général regroupant toutes nos mesures :

Récapitulatif tests Nehalem

8/ DUEL D'ARCHITECTURE : Penryn vs Nehalem

Duel Nehalem Penryn

Ce tableau de synthèse comporte 5 colonnes. Les 3 premières représentent les performances exprimées dans les unités correspondantes. La 4ème colonne représente le gain qui existe entre un Quad Core Nehalem et son homologue Penryn. Les chiffres sont exprimés en %. Quant à la dernière colonne c'est la plus complexe et donc comme souvent la plus intéressante à analyser. Elle ramène les performances de chaque Quad Core à 1 € et le résultat donne le gain (ou la perte de performances) du Nehalem face au Penryn à même budget. Autrement dit, nous pouvons voir application par application si les performances compensent ou pas le surcoût du Nehalem (45 €).

Notre but ici n'est pas de comparer ligne à ligne les scores mais de déterminer les tendances. Ainsi, dans la quatrième colonne, le vert domine et donc le Nehalem est (à une exception près) très largement en tête. Le Nehalem est, à fréquence et réglages RAM identiques, 26% plus performant que le Penryn ! C'est un gain d'architecture bien plus important que lors du passage 65 nm => 45 nm (voir l'article QX9650 VS QX6850). Une telle différence de performance est suffisamment importante pour être ressentie notamment dans les jeux (+ 20 %) mais surtout en encodage et compression (+ 30 % et + 86 % !!!).

Toutefois, il est facile de battre un CPU d'ancienne génération moins onéreux. Quand on ramène la performance de chaque CPU au prix d'achat (5ème colonne), on voit que du rouge apparaît. A chaque case rouge correspond une application pour laquelle le Nehalem n'offre pas suffisamment de performances en plus pour justifier son prix plus élevé. Ces "manques" de performance du Nehalem concernent surtout les benchs 3D, Crysis, Pifast et Cinebench Single (majoritairement les benchs "monos")... Malgré ceci, le rapport performances / prix moyen reste à l'avantage du Nehalem qui s'en sort avec un honorable 8%. Ceci veut dire que pour la même somme dépensée, un Nehalem est 8% plus "rentable" qu'un Penryn en terme de performances / prix. On peut toutefois saluer l'excellente prestation du Nehalem sur World In Conflict, WPrime, l'encodage vidéo et surtout la compression de fichiers. Bilan plutôt positif donc ! A noter que si le comparatif avait été réalisé entre le 920 et le 9550, l'avantage de l'architecture aurait été plus important puisque le Q9550 est 11% plus cher que le Q9450 pour seulement 5% de performances en plus. Pour s'en convaincre, retour à la page de synthèse des performances.

9/ ETUDE DE SENSIBILITE : Quel paramètre est influent sur une architecture Nehalem ?

Etude de sensibilité ? Kézako ? Ce terme est très utilisé dans le monde industriel et permet de dégager rapidement les paramètres les plus influents sur un résultat ou un comportement. C'est donc pertinent pour ce que JMax-Hardware veut vous faire sentir : Quels sont les paramètres influents sur une architecture Nehalem ? Dit autrement, quels types de matériels et options sont utiles ou futiles ?

Les logiciels n'ont bien-sûr pas tous été déployés faute de temps et seuls les plus représentatifs à nos yeux ont été sélectionnés. Non, vous ne verrez pas l'influence du 4ème timing de la RAM sur le score SM3.0 de 3DMark 2006...

Les 4 paramètres retenus pour cette étude sont :

D'après ce que l'on peut voir, le Single Channel est toujours aussi peu recommandé, car bridant la vitesse de communication (Bandes Passantes Everest). En single channel, la configuration est 5,5 % moins rapide qu'en Dual Channel. Notre Guide d'Achat continuera donc à recommander pour Nehalem des kits de barrettes plutôt que de grosses barrettes seules.

Si on s'attarde sur la nouveauté du Nehalem, j'ai nommé le Tri Channel, on peut s'apercevoir que celui-ci est loin d'être indispensable. S'il permet de gagner 2% de performances en compression et sous World In Conflict, il ne sert presque à rien en encodage et à Crysis. A réglage identique, le Tri Channel est 1,4% plus rapide ce qui n'a rien de transcendant, d'autant plus qu'une partie de cette amélioration tient aussi du fait de la plus forte capacité totale (3 Go vs 2 Go). Impossible de faire un duel Dual vs Tri Channel à quantité de RAM identique mais on peut retenir que mis à part les "jusqu'au-boutistes", il n'est pas du tout indispensable de passer au Tri Channel. Surtout avec le coût actuel de la DDR3.

Remarque N°1 : en Dual Channel, les utilisateurs ont le choix entre 2 et 4 Go de RAM, ce dernier imposant plus ou moins le passage à un OS 64 bits (plus d'infos dans cet article). Ici, un Tri Channel 3 x 1 Go reste en dessous de 3,2 Go et nous autorise donc à conserver un système 32 bits. Pas si mal.

Remarque N°2 : Si vous voulez passer au Tri Channel à partir de votre kit Dual, il vous faudra acheter exactement la même mémoire car la compatibilité entre mémoire est assez incertaine d'après nos observations... Dans le cas d'un achat d'un kit, la barrette restante du kit acheté pourra facilement être revendue sur les forums puisque bon nombre d'utilisateurs vont être dans ce cas.

Dans les 2 cas, l'augmentation de 266MHz a été plutôt bénéfique avec plus de 3,5% d'amélioration dans les jeux. En plus de cela, on peut voir une 'explosion' de la puissance de compression puisqu'un gain en fréquence de 25% (533 => 666MHz CAS7) provoque un gain en compression de 16% !!! Du jamais vu ! Autrement dit, quand on compare le gain moyen avec les 1,4% de gain avec le Tri-Channel, on peut voir que l'augmentation de la fréquence RAM est nettement prédominante sur le Tri Channel. Privilégiez un kit Dual Channel rapide à un kit Tri Channel plus mou.

Remarque : l'augmentation de la fréquence RAM est le seul paramètre "système" qui nous a permis d'observer un gain dans Crysis.

Avec un gain en compression de 5% et une hausse moyenne des FPS de 2%, le resserrage des timings de 8-8-8-24 1T à 7-7-7-20 1T permet un gain en performances sensible sans être extraordinaire. L'augmentation de fréquence RAM est plus importante que le resserrage des timings. A noter aussi qu'un kit Dual Channel à timings resserrés sera plus véloce qu'un Tri Channel avec des timings plus mous. L'histoire se répète.

L'Hyper Threading ou encore SMT (développé précédemment), était déjà plutôt performant à l'époque des Pentium 4. Ici encore ce n'est pas une hausse de performances, c'est littéralement un incontournable ! Rappelons son utilité : mieux distribuer la puissance de calcul au sein d'un core lors d'un traitement de 2 threads (= tâches).

On peut clairement voir une hausse de plus de 15% dans les applications multicores. Hausse quelque peu ternie par certains tests en retrait. En effet, une légère chute de performances intervient dans les applications mono-cores ou plutôt mono-threads pour lesquelles le SMT est inutile. Plus qu'inutile, il devient source d'une perte légère de performances. Les bencheurs et autres puristes de la performance pure auront donc à désactiver cette option dans de rares cas (applications monos).

Cependant, avec un gain moyen de plus de 11%, le SMT (ou HT) est à activer dans tous les autres cas (99% des utilisateurs). Le gain en compression devient vraiment terrible avec +28% ! Avec les précédentes optimisations RAR, Winrar deviendrait presque un benchmark intéressant pour les tweakeurs hardwares comme softwares... A méditer.

Autant le dire de suite, avec seulement quelques jours pour faire tous les tests, nous avons manqué de temps pour cet aspect des Core I7. Cependant, malgré l'unique screen qui suit, nous avons bien étudié l'overclocking sous froid. Certes le comportement n'a été observé que sur un seul CPU mais les conversations sur MSN avec les gens-qui-vont-bien convergent toutes vers nos premières impressions.

Avant toute chose, il est nécessaire de préciser que l'overclocking des CPU est très variable au sein des différents CPU (les fréquences max. en air s'étalent de 3,8 à 4,6 GHz) mais aussi dans les températures négatives que sont capables d'encaisser les CPU (coldbugs notamment).

Pour notre unique screen "extrême", l'azote liquide a été employé sur la carte de référence Intel qui nous empêchait le moindre overclocking sous Windows tout en nous gratifiant de grosses variations sur le vCore (pour info, cette carte mère ne sera jamais vendue). La tension vCore était de 1,6 V + 100 mV dans le BIOS tandis que les tensions QPI, IOH étaient à 1,4 V (très élevées). Le screen a été réalisé à -55 °C (T° d'un bon DOD).

Ici, nous étions confrontés à plusieurs problèmes. Tout d'abord, coldbugs aléatoires à -75/-80 °C comme beaucoup de CPU ; seule une minorité dépasse vraiment les -110 °C. Ensuite, impossibilité de monter le coefficient du CPU à plus de 30 (raison encore inconnue). Enfin, le QPI maxi du couple Mobo/CPU en air était de 185 MHz alors qu'il chutait à 175 MHz sous froid. Ainsi, sans pouvoir overclocker sous Windows, notre boot a donc eu lieu à 4900 MHz laissant entrevoir un OC possible sur ce CPU et sur cette carte mère autour de 5,2 GHz (grâce à SetFSB / Clockgen). A noter aussi que le gain en fréquences devenait négligeable passé 1,7 V.

Un Super Pi 32M a également été lancé à 4,83 GHz 1,62 V réel mais a échoué à la fin (8mn10s sans aucun optimisation, RAM 500 MHz CAS7 et sous Vista). De même, le CFX de 2 HD4870X2 a fait 1000 points de moins à 3DMark 2006 avec un 965 @ 4,5 GHz par rapport à un E8600 à 6 GHz. Il faudrait donc 4600 / 4700 MHz à un Core I7 pour prendre le pas sur un E8600 @ 6 GHz.

Toutes ces informations mélangées, cumulées et échangées nous laissent assez perplexes. D'une part, le QPI maxi sous froid arrivera difficilement à atteindre les 200 MHz et de l'autre les coefficients maxi des 920 et 940 ne permettent pas de fréquences très élevées : 4,5 - 4,8 GHz grand max. Ceci équivaut à un QX9650 à 5 - 5,5 GHz dans les applications multicores. Le 965 XE aura donc encore une fois les faveurs des overclockeurs extrêmes tout comme les QX9650/9770 laissent sur place sous grand froid les autres Quad Core "coeff. limited".

D'autre part, il semble que les CPU ES que la presse a reçu viennent tous du Costa Rica et sont réputés comme étant plutôt mauvais. On peut donc s'attendre à du mieux côté fréquence mais pas nécessairement du côté du QPI. En effet, difficile de savoir à ce jour qui du CPU ou de la carte mère limite la montée en QPI ; la seule chose certaine étant que le QPI max chute avec le froid (ordre de grandeur 10%). L'overclocking RAM est également dépendant de la qualité du contrôleur intégré au CPU et cet overclocking sera affecté en mieux comme en pire par la T° de ce même contrôleur.

Sur quels benchs un 920/940 est-il pertinent pour HWBot ? WPrime, 3DM06, Vantage et SuperPi 32M.
Sur quels benchs un 965 est-il pertinent pour HWBot ? WPrime, 3DM05, 3DM06, Vantage, PCMark et surtout SuperPi 32M pour lequel il va exceller et faire du 6mnxx courant Novembre.

Voici enfin le tableau de synthèse des différentes cartes mères présentées dans ce dossier. Toutes, comme vous pouvez le constater, embarquent le chipset Intel X58, supportent officiellement un QPI de 6,4 GT/s et dispose de la mémoire DDR3 Tri-Channel. Cependant, des différences apparaissent, et ce tableau vous permettra de choisir la carte qui vous convient, selon vos besoins et vos attentes. Pas de Tri-SLI envisagé ? Alors partez plutôt sur une MSI X58 Platinum ou ECS, votre porte-monnaie vous remerciera. Mais trêve de commentaires, je vous laisse avec ce tableau. Pour en savoir plus, je vous invite à lire notre article dédié au choix de cartes mères X58.

Vous pouvez obtenir ce tableau dans son intégralité suivant votre résolution d'écran :

CONCLUSION

Force est de constater que l'architecture Nehalem a de bons atouts. Quad Core natif, DDR3 Tri Channel, Contrôleur DDR3 intégré... Les tests le montrent, pour prendre en défaut un Nehalem il faut être bien plus fréquencé que lui. Sachant que ce Nehalem est proposé à des fréquences de base plutôt correctes, et sachant qu'il s'overclocke bien (+ 800/1000 MHz avec + 0,12 V vCore), c'est assurément un monstre de performances.

Cependant, les points noirs sur le tableau existent… En commençant par le prix au lancement d’une telle plate-forme, il vous faudra débourser au minimum environ 700 € pour un i7 920, un kit DDR3 de bonne facture et une carte mère X58 "entrée de gamme" (voir notre synthèse de l'offre en matière de cartes mères X58). Pour ce prix (700 €), nous pouvons nous monter une configuration complète et surtout très correcte (voir notre Guide d'Achat).

La température en fonctionnement du i7 est, elle aussi, inquiétante, ne permettant presque aucune augmentation de tension. En résulte un overclocking assez faible des processeurs pour le moment. Cela vient-il des deux processeurs ES que nous avons testé (Costa Rica (reconnu comme étant les pires ES circulant pour les journalistes)) ou bien est-ce une généralité ? Impossible de le savoir pour le moment...

Quoi qu'il en soit, nous conseillons vivement une plateforme Nehalem aux personnes cherchant une config plutôt haut de gamme et n’ayant pas encore de processeur. Pour les autres, le choix est plus délicat et devra rester réfléchi car si les performances sont de tout premier ordre, le prix du trio CPU / RAM / Carte mère est dépassé en rapport qualité prix. Un bon E8500 ou Q9450 couplé à un chipset X38 sera assurément un choix plus raisonnable. Mais est-on toujours raisonnable lorsqu'on change de configuration ?

Le Nehalem i7 920 est un vrai petit bijou en utilisation courante et saura vous combler dans les jeux, le traitement vidéo, la compression ou la 3D. La puissance brute est disponible à tout moment grâce à un aiguillage performant appelé SMT. C’est un processeur à tout faire, impossible de le classer dans une catégorie d'utilisation précise. En revanche, l'azote liquide ne sera pas son ami puisque la limite en QPI interviendra très vite (200 MHz).

Quant au Core i7 965 Extreme, il n’a pas un grand intérêt en utilisation courante (comme tous les CPU Extreme d'Intel). Seul l'overclocking extrême lui permet de se distinguer vraiment de sa concurrence fraternelle 920 et 940 et justifie le prix démentiellement élevé comme tous les CPU Extreme Edition.

PSX le 2008-11-03 à 11:05:22

GG !
Bon il n'y a plus qu'à voir la confirmation du potentiel d'oc du i920 du
commerce. Ca sent le sapin, en dual ou en tri ? Telle est la question.

florian76 le 2008-11-03 à 11:29:22

Quel travail énorme !!!

Bravo trés bon article.

Juste la couleur des
graphes un peu trop terne à mon gout

Good job

CaSSouX le 2008-11-03 à 11:43:36

Excellent test, BRAVO !!!

C'est malin, j'ai presque envi de craquer

Meteorik le 2008-11-03 à 15:19:05

Florian > c'était ça ou du rose gayzou

Benji Tshi le 2008-11-03 à 17:56:00

Go rose Gayzou !

Bel article, surtout la partie théorique (celle
qui m'interessait le plus).

Kerso2004 le 2009-01-22 à 12:51:21

Bonjour à tous,
Premièrement, quel bonheuir de lire ces articles ultra
détillé et qui aide vraiment les novices a choisir leur matériel
en apportant des explications claires et précises

Par contre,
j'aimerai revenir sur l'influence de la mémoire sur une architecture
Néhalem.

Voici ce qu'un de vos confrères écrit dans
un article:
"Pour cette première version du Core i7, Intel nous propose un
contrôleur mémoire DDR3 dont la spécificité est de fonctionner non
pas sur deux mais sur trois canaux ! Exit donc le double canal…
bienvenue au triple canal ! Il faudra en clair munir son système de
trois barrettes mémoire DDR3 (ou un multiple de trois) si l'on
souhaite exploiter pleinement la bande passante mémoire gérée par le
processeur. En revanche là où le dernier chipset d'Intel, le X48,
prenait en charge l...

Jmax_oc le 2009-01-25 à 12:13:59

Kerso2004, le gain théorique d'une architecture tri channel par rapport à une
architecture dual channel est de 50%. Or, nos tests (comme les tests de tous
confrères) montrent que le gain pratique est nettement plus limité.

goldorakk le 2010-01-03 à 19:04:03

Salut! Bravo pour ce travail accomplie!
Trés bon résumé, c'est du travail
de pro! Je me suis Procurer Un i7920 et une carte-mere asus P6T Deluxe V2 j'ai
OC ce i7920 @ 3400mhz pour 1.33v(Température en Full 74 degré
celcius)
refroidi a l'air avec un Noctua NH dans un Antec 12 et un Sli de BFG
GTX 280!!

Continuer votre beau travail c'est un plaisir de vous lire!!

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