 Presence PC publie aujourd’hui le test de la nouvelle architecture d’Intel, le Penryn, successeur du Core 2.
« Intel lève aujourd’hui le voile sur le Penryn, sa nouvelle architecture destinée à succéder aux Core 2 et introduisant le 45 nm. Une simple évolution de son processeur, ou une vraie révolution ? La réponse dans cet article ! »
Intel QX9650 : la révolution Penryn ?
1. Introduction
Il existe deux attitudes que vous pouvez adopter lorsque vous dominez techniquement un marché caractérisé par un duopole. La première consiste à gérer son avance et en profiter pour augmenter ses marges et redorer son blason. C’est celle qu’a adopté AMD du temps de l’Athlon 64 et du Pentium 4 Prescott/Pentium D, et qui s’explique sans doute du fait que le fondeur reste un petit poucet face à Intel, ne disposant par des moyens de production, de la taille et du marketing nécessaire pour changer cette situation. Blessé dans son orgueil, le géant de Santa Clara avait cependant juré de rendre la monnaie de sa pièce à son rival, ce qu’il fit en juillet 2006 avec les Core 2 Duo. Affichant de très bonnes performances pour une dissipation largement en baisse, le constructeur repris alors le flambeau des performances, et un peu plus tardivement celui du rapport performances/prix, y compris en entrée de gamme avec le lancement du fameux Core 2 E4300 et une baisse de prix qui finit par arriver.
Aujourd’hui, l’hégémonie d’Intel est complète, notamment avec la démocratisation des quad-cores, ces derniers étant disponibles pour 230 €. AMD de son côté n’est toujours pas capable de proposer un processeur à 4 cœurs, et ce 1 an après Intel. L’explication vient d’une part du retard qu’accuse le fondeur du côté de la finesse de gravure (ce paramètre restant plus que jamais le plus important), ne parvenant toujours pas à produire l’ensemble de ses processeurs en 65 nm alors qu’Intel s’apprête à inonder le marché avec son 45 nm. D’autre part, les difficultés de la montée en fréquence de sa nouvelle architecture K10 l’a pour l’instant contraint à la réserver au marché des serveurs, et cela fait bientôt un an et demi qu’il doit faire illusion en tirant sur la ficelle Athlon X2. Intel a restauré son image, ses parts de marché et son bénéfice qui dépasse à lui seul le chiffre d’affaire d’AMD. Malgré cela, le constructeur a tenu a faire en sorte de vendre dans quelques jours son dernier processeur, le Penryn, avant même que nous ayons pu mettre la main sur un Phenom. Un pilonnage bien réel ?
2. Le Penryn : 45 nm et intérêts
Fidèle à sa nouvelle stratégie, le Penryn ne correspond pas au lancement d’une toute nouvelle architecture (à l’inverse du Core 2 Duo), mais en une légère amélioration de celle-ci, ayant comme caractéristique principale d’amener le saut en finesse de gravure.Le Penryn introduit donc le 45 nm chez Intel, qui constitue une évolution majeure et a pour rappel nécessité une évolution importante du transistor, le but étant toujours de le rendre plus rapide et de diminuer au mieux les vilains courants de fuite. Le 45 nm a ainsi nécessité la recherche d’un nouvel isolant entre la grille et le reste du transistor, afin de limiter les fuites de celle-ci vers le signal source-drain. Devenu trop fin et donc pas assez isolant, le dioxyde de silicium précédemment utilisé se voit remplacé par un diélectrique dit high-k (à forte constante diélectrique, c’est-à-dire laissant passer le champ électrique) à base d’Hafnium, permettant une meilleure isolation. En outre, l’électrode de grille évolue, passant du polysilicium à un métal (non précisé), permettant l’obtention d’un champ plus élevé
Au final, ces deux innovations permettent au choix de diviser les courants de fuite par 5 (au niveau source-drain) et 10 (au niveau de la grille), ou d’augmenter le courant dynamique de 20 % sans augmenter les courants de fuite (par rapport au 65 nm), ce qui conduit Intel à annoncer un transistor 20 % plus rapide. Elles sont par ailleurs décrites par Gordon Moore lui-même comme la plus importante évolution des transistors depuis 50 ans ! Le 45 nm est en production depuis plusieurs mois dans deux usines, D1D (Oregon) et FAB32 (Arizona).
Cette "simple" évolution dans la finesse de gravure permet au Penryn de moins consommer, de pouvoir être cadencé plus rapidement à dissipation équivalente, de diminuer son coût de production tout en augmentant la taille de la mémoire cache. Ce qui est le cas, avec une mémoire cache L2 qui passe de 2 x 4 Mo à 2 x 6 Mo. Le Penryn en version quad-core reste en effet un assemblage de deux dies, les communications entre chaque die devant toujours passer par le FSB ce qui est problématique en théorie mais négligeable en pratique avec les applications PC actuelles (mêmes découpées en multiples threads). L’associativité de ce cache est cependant logiquement modifiée, puisqu’elle passe de 16 voies à 24 voies. Ce qui signifie grosso modo que la mémoire est divisée en 24 zones équivalentes (de 512 Ko donc, cela ne change pas). Ce nombre de zone est relativement faible vu la taille colossale de ce cache L2 (le K10 dispose d’une associativité à 16 voies, mais avec un cache L2 de 4 x 512 Ko !), qui reste donc optimisé de manière à pouvoir contenir beaucoup de données continues, mais relativement peu de parties de la mémoire centrale.
3. Un cache plus gros et aussi rapide ?
Le cache L2 est donc plus gros, mais est-il toujours aussi rapide ? Vu le passif d’Intel (on pense notamment aux Pentium 4 600 qui voyaient leur cache L2 passer de 1 Mo à 2 Mo par rapport aux Pentium 4 500, mais avec une débit 9 % plus faible), il fallait le vérifier. Pour ce faire, observons la bande passante mesurée en utilisant de 1 Ko à 8 Mo de données :
Dans les deux cas, on observe trois paliers : le débit maximum est obtenu lorsque les données sont suffisamment petites pour être contenues dans le cache L1 (jusqu’à 32 Ko par die), avant de baisser lors du passage au cache L2 (4 Mo pour le Conroe, 6 Mo pour le Penryn donc), avant de rebaisser lorsqu’il est nécessaire d’aller chercher les données en RAM.
Bien que la lecture en cache L2 soit très légèrement plus rapide avec le Penryn, la différence est insignifiante. En revanche, on remarque que l’écriture est plus chaotique, avec au-delà de 1 Mo une nette baisse, que l’on retrouve d’ailleurs au niveau de la copie (mais à 512 Ko donc). Un phénomène beaucoup moins marqué avec le Conroe, mais au final la différence reste négligeable, ce que confirme les débits mesurés par ScienceMark.
En revanche, ce même logiciel relève des latences qui n’augurent pas de la même sérénité :
Latences mémoire
| Cache | Conroe (QX6850) | Penryn (QX9650) |
| L1 (32 octets) |
3 cycles |
3 cycles |
| L2 (16 octets) |
4 cycles |
4 cycles |
| L2 (64 octets) |
11 cycles |
12 cycles |
| L2 (256 octets) |
11 cycles |
12 cycles |
| L2 (512 octets) |
12 cycles |
13 cycles |
A partir de 64 octets de données, le cache L2 du Penryn serait d’un cycle plus lent que celui du Conroe, soit jusqu’à 9 % plus lent. Pourtant, cet écart ne semble pas significatif en pratique.
A noter enfin que les prefetchers permettant de masquer la latence d’accès à la RAM semblent avoir été améliorés : nous avons mesuré un gain de 2,7 % en bande passante mémoire avec de la DDR3-800 MHz !
4. Le Penryn : une nouvelle architecture ?
Jusque là, le Penryn pourrait donc être qualifié de simple die-shrink. Ce n’est toutefois pas le cas puisque 3 évolutions font leur apparition.
SSE amélioré - Divisions et virtualisation - Mise en veille et overclocking automatique
5. Le QX9650 : très haut de gamme
Singularité de ce lancement, le Penryn qui sera officiellement lancé le 12 novembre ne sera que la version Extreme Edition, qui comme son nom l’indique aura un prix traditionnellement indécent. Pour tout le reste de la gamme, soit le vrai lancement de cette architecture, il faudra attendre janvier 2008. Qu’à cela ne tienne le QX9650 que nous avons pu nous procurer reste intéressant à analyser, notamment afin de déterminer la compétitivité des prochains Phenom dès leur lancement, et accessoirement afin de mesurer le gain de performance par rapport aux précédents Core 2 Quad. Une analyse facilitée par le fait qu’Intel a fait preuve de la plus grande réserve côté fréquence : le QX9650 reprend celle des actuels QX6850 et E6850, soit 3 GHz. Rappelons qu’il y a 3 ans, nous testions le Pentium 570, cadencé à 3.8 GHz.
Source : Presence PC
Site : www.intel.fr
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