Explorer la mise à l’échelle de la puissance du processeur sur Core i9-13900K et Ryzen 9 7950X

L’un des plus grands gags en cours d’exécution sur les réseaux sociaux et Reddit est à quel point les processeurs sont devenus chauds et gourmands en énergie au fil des ans. Alors qu’à une certaine époque, les processeurs phares x86 ne nécessitaient même pas de dissipateur thermique, ils peuvent désormais saturer des radiateurs entiers. Heureusement, ce n’est pas tout à fait au niveau d’un réacteur nucléaire, comme le disent les mèmes – mais comme le disent les enfants ces jours-ci, ce n’est pas non plus un rienburger. Concevoir pour des TDP plus élevés et une plus grande consommation d’énergie a permis aux fabricants de puces de continuer à repousser les limites en termes de performances – ce qui n’est pas une tâche facile dans un monde post-Dennard – mais cela a certainement créé de nouveaux maux de tête concernant la consommation d’énergie et la chaleur dans le processus. Quelque chose que, pour le meilleur ou pour le pire, les dernières puces phares d’AMD et d’Intel illustrent.

Mais malgré ces tendances générales, cela ne signifie pas qu’un processeur de bureau hautes performances doit également être un gros consommateur d’énergie. Dans notre examen du Ryzen 9 7950X d’AMD, nos tests ont montré que même plafonné à 65 watts piétons de nos jours, le 7950X pouvait fournir une quantité importante de performances à moins de la moitié de sa consommation d’énergie normale.

Si vous pardonnez le jeu de mots, l’efficacité énergétique est devenue un sujet de discussion brûlant ces jours-ci, car les passionnés cherchent à économiser sur leurs factures d’énergie (en particulier en Europe) tout en bénéficiant de performances CPU rapides, à la recherche d’autres moyens de tirer parti de la pleine capacités de silicium des plates-formes Raphael d’AMD et Raptor Lake-S d’Intel en plus de bourrer les puces avec autant de joules que possible. Pendant tout ce temps, le marché des petits facteurs de forme reste un avant-poste inébranlable pour les puces à haute efficacité, où des puces plus froides sont essentielles pour construire des systèmes plus petits et plus compacts qui peuvent renoncer au besoin de grands systèmes de refroidissement.

Tout cela pour dire que même s’il est formidable de voir l’enveloppe poussée en termes de performances de pointe, l’accent typique sur la façon dont une puce déverrouillée évolue lors de l’overclocking (poussant la fréquence du processeur et les tensions du processeur VCore) n’est qu’une façon de regarder le processeur global performance. Aujourd’hui, nous allons donc aller dans l’autre sens et examiner l’efficacité énergétique globale pour les utilisateurs – pour voir ce qui se passe lorsque nous visons le point idéal sur la courbe tension/fréquence. À cette fin, nous étudions aujourd’hui les performances de l’Intel Core i9-13900K et de l’AMD Ryzen 9 7950X à différents niveaux de puissance, et voyons quel type d’avantages la mise à l’échelle de la puissance peut offrir par rapport aux paramètres de stock.

La définition en constante évolution du TDP (Thermal Design Power)

L’un des sujets de discussion les plus frustrants concernant les processeurs concerne le TDP, ou plus précisément, ce qu’est même le TDP. Bien que le terme ait une définition fixe – Thermal Design Power – ce que cela signifie réellement en ce qui concerne les spécifications d’un produit varie d’un fabricant de matériel à l’autre. Même Intel et AMD ont des définitions légèrement différentes du TDP (malgré le partage du marché des processeurs x86), ce qui en fait un terme compliqué et parfois déroutant. En bref, le TDP n’est plus un guide inébranlable de la consommation d’énergie maximale d’un processeur spécifique – ou même de la quantité d’énergie thermique pouvant être dissipée d’un processeur

C’est une question à laquelle nous avons consacré beaucoup de colonnes au fil des ans. Vous trouverez ci-dessous quelques articles précédents sur le sujet de la puissance et du TDP :

À commencer par Intel, alors que la société attribue des chiffres TDP officiels à ses processeurs, la réalité est que leurs processeurs déverrouillés ne sont pas limités à un chiffre de puissance attribué. Au mieux, Intel propose un ensemble de valeurs TDP basées sur la fréquence de base de leurs puces, tandis que les cotes de niveau de puissance 1 (PL1) et de niveau de puissance 2 (PL2) sont ajoutées pour définir les paramètres de puissance pour ceux qui sont très importants. (et toutes annoncées) vitesses d’horloge turbo.

Pendant ce temps, regarder comment AMD définit ses chiffres TDP a été rendu plus difficile avec la sortie de ses processeurs de la série Ryzen 7000 et de la plate-forme AM5 qui l’accompagne. Alors qu’AMD donne des chiffres TDP par défaut pour la série Ryzen 7000, ce n’est pas plus un plafond dur qu’avec Intel ; l’autre élément est ce qu’AMD appelle Package Power Tracking, ou PPT en abrégé. La valeur TDP définie est attribuée à ses processeurs en fonction des niveaux de fréquence par défaut, tandis que PPT est défini comme la limitation de ce que le socket réel peut fournir en termes de puissance (et quelles puces phares réglées pour des performances maximales essaieront de consommer).

Le long et court des choses est que, sur pratiquement n’importe quelle carte mère grand public associée à un refroidisseur adéquat, en utilisant tout processeur déverrouillé, y compris les deux sur lesquels nous nous concentrons aujourd’hui, contournera la cote TDP de base de la puce afin de fournir les vitesses d’horloge turbo les plus élevées possibles, plafonnées uniquement par les limites de température et de livraison électrique. Donc, en prenant le Ryzen 9 7950X comme exemple, bien que le TDP par défaut soit de 170 W, la puissance PPT réelle est définie comme 230 W (avec un courant soutenu de 160 A).

La bonne nouvelle, cependant, est que ces limites de puissance sont facilement réglables par l’utilisateur sur les plates-formes AMD et Intel. De nombreuses cartes mères pour les deux plates-formes offrent une pléthore de valeurs réglables pour augmenter et réduire ces limites, et même dans Windows, il existe des packages logiciels comme Ryzen Master d’AMD et XTU d’Intel qui peuvent apporter les modifications nécessaires.

Trouver l’équilibre idéal entre performances, puissance et chaleur

Pour sa dernière série de processeurs, AMD propose une nouvelle fonctionnalité appelée ECO Mode, qui réduit un processeur de 170 W TDP à 105 W (et un processeur de 105 W TDP à 65 W). Lorsque nous avons testé le processeur AMD Ryzen 9 7950X, nous avons trouvé des résultats intéressants en l’utilisant à 65 W au lieu de sa valeur par défaut de 170 W..

La chose la plus importante que nous ayons observée est qu’à 65 W, le processeur Ryzen 9 7950X a surpassé l’Intel Core i9-12900K aux paramètres par défaut dans le test multithread CineBench R23, ce qui est tout simplement impressionnant. Depuis lors, Intel a publié sa 13e série Gen Core nommée Raptor Lake, de sorte que le terrain de jeu global a été nivelé. Néanmoins, cela montre la valeur potentielle de la réduction de la consommation d’énergie d’un processeur phare, car le 7950X a pu fournir 80 % de ses performances de pointe avec moins de la moitié de la consommation d’énergie.

Ces découvertes, à leur tour, ont inspiré la thèse derrière cet article : nous nous sommes demandé comment le Core i9-13900K et le Ryzen 9 7950X fonctionnaient lorsqu’ils étaient utilisés avec diverses restrictions de puissance appliquées. Donc, pour cet article, nous allons de l’avant et testons uniquement cette situation, en exécutant les processeurs phares d’AMD et d’Intel à différents niveaux de puissance.

Nous avons sélectionné plusieurs “TDP” à tester, dont les suivants :

• Intel Core i9-13900K aux paramètres par défaut (125 W de base, 253 W turbo)
• AMD Ryzen 9 7950X aux paramètres par défaut (170 W de base, 230 W PPT)
• Les deux à 125 W
• Les deux à 105 W
• Les deux à 65 W
• Les deux à 35 W

Dans tout cela, il est important de noter que les Intel Core i9-13900K et AMD Ryzen 9 7950X ont une distinction essentielle en termes de construction : les chiplets. Alors que le Core i9-13900K est une conception monolithique avec un cache, un cœur, un contrôleur de mémoire (IMC) et un iGPU tous construits dans un seul die, le Ryzen 9 7950X d’AMD est construit sur une conception de chiplet. En conséquence, le 7950X utilise trois puces différentes pour toutes ses fonctions principales, avec deux matrices complexes à huit cœurs (CCD) et une matrice IO (IOD) contenant le contrôleur de mémoire, le PCIe et les graphiques.

Une capture d’écran du logiciel Ryzen Master Overclocking d’AMD lors des tests

Cela signifie que lors de la définition d’une puissance définie limitée avec le Core i9-13900K, cela limite la puissance de toutes les variables comme mentionné. Alors que faire la même chose sur le Ryzen 9 7950X ne produirait pas tout à fait le même effet, car l’IOD et les CCD fonctionnent de manière semi-indépendante, bien que via l’interconnexion Infinity Fabric d’AMD. Pour limiter correctement la puissance sur le Ryzen 9 7950X, la limite de suivi de la puissance du paquet devrait être appliquée pour resserrer correctement les limites de puissance, comme définir une valeur de 125 W sur le PPT et pas seulement sur les cœurs du processeur.

Banc d’essai et configuration

Étant donné qu’Intel et AMD utilisent des plates-formes et des sockets différents, nous utilisons le MSI MPG Z790 Carbon WIFI pour le Core i9-13900K et le GIGABYTE X670E Aorus Master pour le Ryzen 9 7950X. Pour essayer de garder les choses sur un pied d’égalité, nous utilisons un lecteur de stockage SK Hynix Platinum P41 2 To NVMe et une carte graphique AMD Radeon RX 6950 XT.

Normalement, nous nous appuierons sur les paramètres de mémoire JEDEC définis par chaque plate-forme, mais dans ce cas, nous avons choisi de tester les deux plates-formes avec la même configuration de mémoire SK Hynix DDR5-5600B CL46. Il s’agit de la mémoire que nous avons utilisée pour l’examen du processeur Intel Core i9-13900K, mais elle est plus rapide que les paramètres JEDEC officiels les plus élevés pris en charge par la plate-forme de la série Ryzen 7000 d’AMD (DDR5-5200). Quoi qu’il en soit, nous voulions faire nos comparaisons aussi fines que possible, notamment en maintenant la mémoire à un niveau de performance et de puissance constant pour étudier les avantages (le cas échéant) de limiter la consommation d’énergie du système.

En ce qui concerne les benchmarks, nous avons opté pour une petite sélection de tests de rendu et d’encodage car nous pensons qu’ils mettront en évidence les différences de performances du processeur aux différents niveaux de puissance. Pour les jeux, nous avons opté pour Total War: Warhammer 3, car il s’agit d’un titre notoirement fortement dépendant du processeur, tandis que Borderlands 3 est plus exigeant graphiquement. Nous avons pensé qu’il serait prudent d’en tester un de chaque, bien que si quelqu’un souhaite demander plus de titres de notre suite d’analyse comparative CPU 2023, n’hésitez pas, et nous ajouterons des données au fur et à mesure que nous trouverons le temps de les collecter et de les rassembler.