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Intel P55, Core i7 et i5 : Nehalem se démocratise...

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Écrit par Pascal Thevenier   
Mardi, 08 Septembre 2009 10:42
L’architecture Nehalem a été lancée en octobre dernier avec les Core i7 de la série 9 accompagnés du chipset X58. En marge d’une consommation contenue et d’excellentes performances, sa modularité facilite la création de processeurs adaptés à des usages ciblés : serveur, station de travail, portable, etc. En effet, Nehalem permet de jouer sur les cores, le bus de communication, l’intégration du contrôleur PCI-Express, le nombre de contrôleurs mémoire, la présence ou non de l’HyperThreading et/ou d’un core graphique. A l’avenir, Intel jouera aussi certainement sur la taille du cache. L’architecture Nehalem, dans sa première déclinaison, souffre cependant d’un coût élevé lié en grande partie au chipset X58 et au triple contrôleur mémoire qui conduit à des cartes mères coûteuses. Avec le P55 et les nouveaux Core i7 des séries 5 et 7, Intel passe en phase de démocratisation…


Question d’intégration

Afin de monter en puissance, la fréquence des processeurs a augmenté ainsi que celle de leur bus de communication. Cette stratégie a cependant ses limites et d’autres évolutions sont devenues incontournables. Ainsi AMD a été le premier à intégrer le contrôleur mémoire au cœur du processeur avec les Athlon 64. Dans la foulée, il a également ajouté le support des instructions 64 bits nécessaires à l’adressage de plus de 4 Go de mémoire. Paradoxalement, avec ses Core 2 Duo, Intel a démontré que sans avoir recours à l’intégration du contrôleur mémoire, les performances pouvaient être exceptionnelles… Si AMD a une fois de plus été le premier à commercialiser un Quad Core natif, Intel a à nouveau prouvé que ce n’était pas une nécessité absolue avec des Core 2 Quad plus véloces que les Phenom (II) X4. Cependant, les tendances sont fixées et l’avenir est clairement à l’intégration…


Avec l’architecture Nehalem, Intel a intégré le contrôleur mémoire au cœur des Core i7 comme l’avait fait AMD … en 2003 ! Le géant de Santa Clara est cependant allé un peu plus loin avec l’introduction d’un triple contrôleur et des capacités d’accès à la mémoire au travers d’un autre processeur. Avec cette approche, un « Northbridge » allégé reste cependant nécessaire même s’il se résume à un « simple » contrôleur PCI-Express. Ainsi, les Core i7 de la série 9 font toujours appel à un couple X58 et ICH et à une approche encore très conventionnelle. Avec les Core i7 de la série 8 et les Core i5, Intel passe à l’étape suivante et devient le premier fondeur à intégrer le contrôleur PCI-Express dans le processeur. Le chipset (NDLR qui n’est qu’un « set » de chips ou jeu de composants) est remplacé par une puce unique appelée PCH pour Platform Controller Hub. Exit donc les northbridge MCH (Memory Controler Hub) et même les récents IOH (pour I/O Hub) comme le X58 et ICH (I/O Controller Hub). Loin de ces termes barbares, le résultat est simple : il n’y a plus qu’un seul « gros » composant sur la carte mère, le PCH… A noter que cette approche n’est pas nouvelle. NVIDIA avec ses nForce pour Athlon 64 et son GeForce 9400m propose cette solution depuis de nombreuses années.


Core i7 et i5 avec P55

Il est très important de faire une grande distinction entre les Core i7 de la série 9 en LGA1366 et les Core i7 série 8 et Core i5 en LGA1156. En effet, les processeurs en LGA 1366 disposent d’un triple contrôleur mémoire et exploitent un bus de communication QPI (Quick Path Interconect) qui permet un accès à la mémoire au travers d’un autre processeur (et donc la communication entre différents processeurs). Les Core i5 et i7 au format LGA 1156 perdent un contrôleur mémoire mais gagnent un contrôleur PCI-Express 2.0 doté de 16 lignes (16 Go/s) utilisables en 1 x 16 lignes ou 2 x 8 lignes. La perte du troisième contrôleur est en partie compensée par le support de la DDR3 1333 (2 x 10,6 Go/s, soit 21,2 Go/s) alors que le triple contrôleur est (selon les spécifications d’Intel), limité à la DDR3 1066 (3 x 8,5 Go/s soit 25,5 Go/s).

Le bus QPI (25,5 Go/s) cède sa place à un bus DMI (Direct Media Interface) identique à celui utilisé pour connecter le X58 à l’ICH10. Il offre une bande passante de 2 Go/s pour la liaison avec le P55. Si la perte en bande passante est impressionnante, il ne faut pas perdre de vue que les données graphiques ne passent plus par ce bus. Le P55 supporte 6 ports SATA, 14 ports USB 2.0, 8 lignes PCI-Express (2 de plus que l’ICH10), Intel HD Audio et un port Gigabit. Enfin, il faut souligner que la plateforme Core i7 avec X58 offre un triple contrôleur mémoire, jusqu’à 36 lignes PCI-Express 2.0 et 6 lignes PCI-Express. Avec l’ensemble Core i5/i7 et P55, il faut se « contenter » d’un double contrôleur mémoire, de 16 lignes PCI-Express 2.0 et de 8 lignes PCI-Express.


Impact sur les prix…

Les premières plateformes Core i7 sont restées très coûteuses. Le X58 vaut à lui 70 $ alors que le P55 est facturé 40 $. En raison de la complexité du PCB associé, rares sont les cartes mères X58 à passer sous la barre des 200 € (plus de 350 € pour les modèles haut de gamme). La révision à la baisse de certaines spécifications permet aux cartes mères P55 d’être beaucoup plus abordables. Des haut de gamme sont déjà proposées aux alentours de 200 €… Ce prix contient la licence de 5 $ exigée par NVIDIA pour supporter le SLI sans passer par un (inutile) MCP100. Si la plateforme P55 se simplifie, elle gagne quand même le support officiel du SLI en plus du CrossFire.
Côté processeur, Intel ne brade pas et segmente. En effet, avec une fréquence maximale de 2,93 GHz, les Core i7 LGA 1156 ne viennent pas marcher sur les platebandes des Core i9 de la série 900 qui se réservent la tranche de 3 GHz et plus. Avec un prix de lancement de 555 $ (HTVA par 1000 unités), le Core i7 870 risque de souffrir de la concurrence du Core i7 940 (450 €) et 950 (un peu plus de 500 €) même si les cartes mères X58 restent plus chères. Annoncés à 285 $, le Core i7 860 (2,8 GHz) devrait représenter le gros des ventes. C’est certainement lui qui démocratisera l’architecture Nehalem. Il rend même le Core i5 750 à 199 $ peu intéressant car sa fréquence n’est plus que de 2,66 GHz et il perd l’HyperThreading.


Une fréquence minimale garantie…

Exception faite des distinctions déjà largement évoquées, les nouveaux Core i7 et i5 conservent les points forts de l’architecture Nehalem dont l’Intel Turbo Boost Technology. Quand tous les cœurs d’exécution ne sont pas utilisés, elle permet aux cores actifs de profiter d’un boost important de fréquence. Ainsi, le multiplicateur de 22 du Core i7 870 peut grimper à 27 si un seul core fonctionne (soit 3,60 GHz). Même en cas d’activité de tous les cores, il peut atteindre 24 (3,20 GHz). Le processeur de gestion d’énergie (aussi complexe qu’un 486) se charge de maintenir les meilleures performances tout en maintenant le processeur dans les températures optimales et sans dépasser le TDP. Les Core i7 860 et i5 750 ont quant à eux des fréquences maximales respectives de 3,46 GHz et 3,20 GHz. Pour profiter de manière optimale de l’Intel Turbo Boost Technology, un HSF performant est chaudement recommandé.



La carte mère Intel DP55KG (Kingsberg)

Intel a fourni, en plus des processeurs, la carte mère DP55KG et un Thermalright MUX-120. Très bien finie, comme toutes les cartes de la marque, la DP55KG profite aussi d’un très bon layout. On regrette cependant la position de certains éléments comme l’afficheur LED (des codes de démarrage) et les banques de mémoire vraiment proches du support LGA1156. Avec le MUX-120, l’afficheur LED est masqué et la première banque de mémoire est à peine accessible. Ces défauts mis à part, on apprécie certains gadgets amusants comme la tête de mort rétro éclairée en bleu avec les yeux qui clignotent en rouge selon l’activité du disque dur. Pour ne rien gâcher, le niveau d’éclairage est réglable dans le BIOS… Un BIOS d’ailleurs assez complet qui permet un overclocking très facile sans regorger de fonctionnalités obscures. Elle devrait satisfaire bon nombre d’utilisateurs avertis mais certains lui reprocheront l’absence d’un système de contrôle avancé des ventilateurs comme celui qui existe sur les cartes Asus haut de gamme. A noter que les quatre connecteurs pour ventilateur sont des 4 broches qui supportent le PWM et que le 120 mm du MUX-120 n’a jamais dépassé 900 rpm même en charge. Au niveau de la connectique, la carte dispose de 8 ports SATA 3Gbps, 2 ports eSATA, 8 USB à l’arrière et un vertical interne, entrée et sortie optique, FireWire, Ethernet Gbig et six connecteurs audio jack. Intel a fait fi de tous les connecteurs « legacy » : parallèle ATA, PS/2, port série et connecteur floppy passent à la trappe. La DP55KG supporte le SLI et le CrossFire mais dans ce mode, la distribution des lignes PCI-Express 2.0 passe de 1 x 16 à 2 x 8, le second slot étant même physiquement au format 8x. Les autres slots disponibles sont 2 PCI-Express 1x, 1 PCI-Express 4x et 2 PCI. Intel a intégré une puce Bluetooth sur la carte mère, ce qui est assez rare.



Montage et installation

Il n’y a aucune difficulté particulière liée au montage d’une plateforme LGA1156. Dans le cas de la DP55KG, l’espace autour du support processeur est compté mais outre ce détail, il n’y a rien à signaler. Côté système d’exploitation, aucun souci si le contrôleur est configuré en IDE compatible. En mode AHCI, Windows XP nécessite l’injection préalable du pilote idoine. Windows 7 intègre nativement un pilote AHCI générique pour le contrôleur SATA du P55.

Au niveau des caractéristiques internes, les Cores i7 et i7 ne changent pas beaucoup. On retrouve 32 Ko de cache pour les instructions et 32 Ko de cache pour les données ainsi que 256 Ko de cache L2 et 8 Mo de cache L3. La partie « uncore » des deux Core i7 de la série 8 fonctionne à 2400 MHz et le mode Turbo offre jusqu’à 666 MHz de plus ! L’uncore du Core i5 est limitée à 2133 MHz et le boost réduit à 533 MHz. Tous les jeux d’instructions sont intégrés… Enfin, le remplacement d'un contrôleur mémoire par un contrôleur PCI-Express fait passe la taille du die de 263 à 296mm² et le nombre de transistors de 731 à 774 millions.


Configuration de test

Le lancement du P55 et des nouveaux Core i7 et i5 tombe « assez mal » pour nous. En effet, nous ne disposons de Windows 7 64 bits que depuis peu de temps et nos dernières mesures réalisées avec des Core i7 ont été faites en juin avec Windows 7 64 bits RC ainsi que des pilotes encore peu aboutis. En outre, certains utilitaires vieillissants n’ont plus été mis à jour et ne fonctionnent plus correctement depuis Windows Vista et ne se lancent même pas avec Windows 7 64 bits. Heureusement, même un nombre réduit de mesures a rapidement mis en évidence les résultats attendus… Note : le processeur Core 2 Quad dans les graphes est un Core 2 Quad ES à 3,33 GHz par augmentation du multiplicateur.

Matériel
  • Asus P5Q3 Deluxe, Asus Rampage II Gene, Intel DP55KG
  • Core 2 Extreme QX9650, Core 2 Quad @ 3,33 GHz, Core i7 Extreme 975, Core i5 750, Core i7 860 et Core i7 870
  • Corsair XMS3-1600 Dominator @ 1333 MHz CL7 2 x 2 Go
  • Radeon HD 4870 512 Mo
  • Western Digital Caviar 500 Go, Intel X25-m
  • Dell 2407WFP
  • Noctua NU-U12P
  • Lian Li PC-B20B

    Logiciel
  • Windows 7 64 bits
  • Catalyst 9.8
  • CPU Mark
  • SuperPi
  • Fritz Chess Benchmark
  • MainConcept Reference 1.6
  • Cinebench R10 64 bits
  • 7z 64 bits
  • 3D Mark 2006
  • PC Mark Vantage 64 bits


    Performances










    Par rapport au Core i7 940 à 2,93 GHz, le Core i5 870 qui fonctionne à la même fréquence se montre en moyenne 3% moins rapide sur les tests courants principalement dépendants du processeur. A noter que lors des premiers essais réalisés avec l’architecture Nehalem, nous avions déjà constaté une perte de performances anecdotique en passant de 3 à 2 barrettes de mémoire (et donc du mode triple au monde dual channel). Elle se confirme à présent… Il faut également tenir compte que les Core i7 couplés au X58 sont limités à la DDR3 1066 qui présente des timings plus faibles que la DDR3 1333 ou 1600 appairée aux Core i7 (et i5) associés au P55. Bien entendu, il sera toujours possible de creuser légèrement l’écart ou de le réduire mais pour nous, une différence de 3% entre les plateformes est négligeable. Le Core i5 soutient par contre nettement moins bien la comparaison avec le Core i7 920. Même s’ils fonctionnent tous les deux à 2,66 GHz, le Core i5 n’a pas la technologie HyperThreading et se montre en moyenne 18% moins véloce. Cependant l’écart n’est que de 1% dans les tests mono thread mais il s’accentue nettement dans les programmes qui gèrent parfaitement jusqu’à 8 threads : Cinebench R10 (18%), Fritz ChessBenchmark (20%), 7Z (33%), test CPU du 3D Mark Vantage (27%) et 3D Mark 2006 (18%).



    En 3D, nous devons nous contenter des 3D Mark Vantage, World In Conflict ayant produit des résultats anormaux lors des tests du Core i7 965 en juin avec Windows 7 64 bits RC 7. L’écart est ici aussi très faible avec seulement 4% mais à présent en faveurs des nouveaux Core Lynnfield. En usage ludique, l’absence de l’HyperThreading n’est plus vraiment pénalisant. Dans 3D Mark 2006 en 1920x1200 AA 4x et AF 8x, le score plafonne de toutes manières en raison du GPU...


    Overclocking

    L’overclocking est vraiment simple avec la DP55KG. Après avoir réglé manuellement la tension du core à 1,35 volt, la tension mémoire à 1,65 volt et le FSB à 166 MHz, le système a démarré sans problème. Avec un multiplicateur maximum de 22 et un FSB poussé de 133 MHz à 166 MHz, le Core i7 870 atteint 4316 avec le mode Turbo (26x). Notre processeur de test a subi Prime pendant un bon ¼ d’heure sans broncher. La fréquence est cependant rapidement tombée à 4 GHz par abaissement du multiplicateur. La température est montée en flèche jusqu’à 80°C pour tous les cores et le ventilateur s’est emballé à plus de 1600 rpm. Un overclocking de +33% pour un processeur haut de gamme est une excellente performance !


    Consommation et nuisances

    Avec un système de refroidissement comme le MUX-120 ou un Nocuta NU-12P, les Core i7 et i5 Lynnfiled sont de vrais glaçons malgré l’intégration du contrôleur PCI-Express 2.0. La plateforme entière chauffe beaucoup moins et les résultats sont visibles au niveau de la consommation. Au repos (et donc à 1200 MHz), l’ensemble Core i7 870 (2,93 GHz), P55 et Radeon HD 4870 consomme 130 Watts. Le Core i7 965 (3,20 GHz) avec une carte mère X58 et la même Radeon affichait 139 Watts. En charge, nous avons activé la technologie Turbo Boost pour que le Core i7 870 fonctionne à 3,20 GHz (24x sur tous les cores) comme le Core i7 960 sans ce mode (24x sur tous les cores). Dans ces conditions, l’ancienne plateforme consomme 240 Watts et la nouvelle 236 Watts.

    Côté température, nous avons relevé 27~29°C pour les 4 cores au repos et après 1 heure de Prime, les cores se sont stabilisés aux alentours de 50~53°C. Mais le plus surprenant dans cette affaire est de constater que tout est « froid » alors que l’écart de consommation n’est que de maximum 10 watts.


    Conclusion

    Dire que les premiers Core i7 ne nous avaient pas impressionnés serait injuste. D’emblée, nous avons trouvé le troisième contrôleur peu utile et lors d’une discussion informelle l’an dernier, Ronak Singhal (Nehalem Chief Architect) nous avait déjà parlé de l’intégration future du contrôleur PCI-Express et d’un core graphique. En outre, malgré tous les points forts, ces premiers Core i7 souffraient d’un coût important, notamment à cause de la carte mère… Presque un an après le lancement de Nehalem, Intel décide de démocratiser son architecture phare. Le P55 est une solution mono puce beaucoup moins onéreuse que le X58 et la perte du troisième contrôleur mémoire des Lynnfiled n’a qu’un impact limité sur les prestations générales. Mieux, l’intégration du contrôleur PCI-Express 2.0 donne un petit coup de pouce aux performances graphiques. Si le Core i7 870 nous semble fort cher, le 850 a tout d’un meilleur achat ! Le Core i5 750 est assez mal loti dans la mesure où la différence de prix relativement modeste ne comble à nos yeux pas la perte de l’HyperThreading (même si dans l’absolu, les performances sont toujours excellentes). Nous recommandons donc sans retenue l’achat d’un Core i7 860 et d’une carte mère P55 (milieu ou haut de gamme selon son budget) à tous ceux qui souhaitent acquérir un nouveau hardware pour Windows 7.

    P55 et Core i7/i5 Lynnfield
    Pour :
    Performances préservées (Core i7), overclocking important, prix de la plateforme revu à la baisse, overclocking, consommation, prix Core i7 860
    Contre : Prix du Core i7 870, prix Core i5 750 sans HyperThreading par rapport au Core i7 860.
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