Test • Comparatif de 60 CPU au sein de 13 générations rouges et bleues

Les processeurs testés

Pour ce dossier, comme indiqué en introduction, nous avons retenu 6 générations de processeurs grand publics AMD et 7 du côté d'Intel. Nous avons également ajouté 2 générations sur la plateforme HEDT des bleus, voyons donc cela, en commençant par l'armada rouge.

L'entrée en matière se fait au travers des processeurs Ryzen 1000, lancés en 2017. Ces derniers s'appuient sur la microarchitecture Zen qui a donc signé le renouveau d'AMD côté CPU. Mais sans procédé de fabrication performant, pas de réussite possible. AMD, longtemps cantonné à l'antédiluvien 32 nm de ses unités de fabrication, fut cette fois capable d'utiliser le nœud 14 nm (sous licence Samsung) proposé par Global Foundries, issue de la cession de l'ex entité fonderie de la marque. Si les progrès ont été phénoménaux en comparaison des générations précédentes, la sortie quelque peu précipitée de ces processeurs (AMD étant à cette période en extrême difficulté financière), a conduit à quelques soucis en terme de gestion mémoire (corrigés depuis par mises à jour successives des AGESA) et de gestion de fréquences. Les APU Raven Ridge lancée ultérieurement et reprenant l'architecture Zen couplée à Vega pour la partie graphique, disposeront en effet d'un Boost bien plus évolué. L'Athlon 240GE présent au sein de ce dossier utilise d'ailleurs ce die Raven Bridge castré.

Les Ryzen 2000 s'appuient de leur côté sur Zen+, qui est en fait l'adaptation de l'architecture Zen originelle sur un procédé de gravure plus abouti (GF 14 nm → 12 nm). Cela se traduit ainsi par un IPC (taux d'instructions par cycle d'horloge, indicateur de l'efficacité d'une architecture) inchangé, mais des performances en hausse au moyen de fréquences boostées. AMD a également pu utiliser des réglages de latences plus agressifs (via l'AGESA), améliorant aussi au passage la compatibilité mémoire, et implémentant un mécanisme de turbo plus abouti (Precision Boost 2). On peut donc considérer Zen+ comme Zen, tel qu'il aurait dû sortir si AMD l'avait pu un an plus tôt. À noter également que s'ils ne sont pas inclus dans notre test, les Ryzen 2200G et 2400G utilisent non pas Zen+, mais bien Zen (avec toutefois la version évoluée du turbo) couplé à un IGP (Integrated Graphics) de génération Vega à l'instar de l'Athlon 240GE (inclus au test), comme précisé précédemment.

Viennent ensuite les Ryzen 3000 en 2019, s'appuyant cette fois sur l'architecture Zen 2. Véritable évolution architecturale, avec entre autres choses une progression notable de la taille du cache L3 et du pipeline d'exécution des instructions utilisant la précision à virgule flottante. Ils introduisent également une nouvelle conception en chiplet, dissociant ainsi les dies selon l'usage et permettant de mixer les procédés de fabrication selon ces derniers, perfectionnant ainsi l'approche entamée sur les Threadripper HEDT. Ainsi, l'I/O die (CIOD) est fabriqué par GF en 12 nm, alors que celui de calcul (CCD) est fabriqué en 7 nm par TSMC. Selon les références, le processeur peut contenir un ou deux CCD, doublant ainsi potentiellement le nombre de cœurs. A l'instar des Ryzen 2000, les 3000 comprennent au sein de la gamme deux APU (3200G et 3400G), qui ne partagent pas la même "génération", puisque nous avons à faire dans leur cas au couple Zen+ / Vega, au travers d'une puce monolithique.

Les Ryzen 4000 sont une série un peu particulière commercialisée l'année suivante (2020), puisqu'il s'agit d'une génération qui n'a été que peu vendue au détail dans un premier temps, en étant prioritairement réservée aux OEM et servant principalement à réaligner la nomenclature des APU et des CPU. S'appuyant sur un die monolithique alliant CPU Zen 2 et iGPU Vega gravé en 7 nm par TSMC, il existe toutefois des références dont le GPU a été désactivé pour plus de micmac. Nous souhaitions par exemple intégrer le récent (2022) Ryzen 5 4500, qui constitue souvent l'entrée de gamme des rouges à l'heure actuelle, malheureusement AMD n'a pas été en mesure de nous procurer un exemplaire. Nous essaierons toutefois d'en obtenir un par d'autres moyens dans le futur.

Arrivent ensuite les Ryzen 5000 fin 2020, faisant appel cette fois à la microarchitecture Zen 3. Cette dernière, va se montrer beaucoup plus efficace dans le domaine ludique, par la fusion de tous les cœurs d'un CCD au sein d'un seul et même CCX (Core CompleX), alors qu'il en fallait 2 interconnectés par l'Infinity Fabric depuis les débuts de Zen. Les latences d'accès à des données partagées depuis le L3 sont significativement améliorées du fait de cette union, et les tâches faiblement parallélisées peuvent profiter d'un cache L3 plus important, puisque ce dernier était précédemment privé par CCX. A cela s'ajoute des progrès tant au niveau du Front-end que du Back-end, améliorant l'IPC, tandis que le procédé de fabrication reste inchangé, avec des chiplets toujours gravés respectivement en 7 et 12 nm. A noter qu'une déclinaison 3D V-Cache a été lancée 1 an 1/2 plus tard, permettant d’accroître largement la quantité de L3 embarqué, en faisant une option redoutable pour le jeu (au détriment des fréquences). Enfin, les APU de la gamme utilisent cette fois bel et bien l'architecture courante (Zen 3), mais toujours couplée à un GPU Vega, au sein d'un die monolithique gravé là aussi en 7 nm par TSMC.

Les Ryzen 6000 n'ayant pas été déclinés sur plateforme de bureau, nous passons directement à la série 7000 qui introduit Zen 4 en 2022. Si l'approche en chiplet est conservée, les procédés de gravure évoluent notablement avec du 5 nm pour les CCD et 6 nm pour le CIOD, tous deux en provenance de TSMC. A noter que l'I/O die intègre à présent un IGP RDNA 2, permettant de se passer de carte graphique pour ceux n'ayant besoin que d'affichage et potentiellement d'encodeur/décodeur vidéo. L'architecture progresse quelque peu, en particulier au niveau du Front-end afin d'améliorer l'utilisation des unités de calculs rajoutées lors du passage à Zen 3. Ainsi, les gains d'IPC sont principalement issus de la prédiction de branchements, améliorant la prise en charge du parallélisme à l'échelle des instructions... mais ce sont surtout les fréquences réalisant un bond considérable du fait de l'utilisation des nouveaux procédés de gravure, qui apportent les gains les plus significatifs en matière de performance. A l'instar de la génération 5000, des versions dotées de 3D V-Cache ont été lancées durant les mois suivants.

Enfin, les Ryzen 8000 constituent la version desktop des APU Zen 4 lancés en 2023. Ce changement de numérotation est d'autant plus incompréhensible qu'on était enfin parvenu à une resynchronisation des architectures CPU au sein d'une génération. Seules des raisons marketing peuvent expliquer ce choix de nomenclature bien malheureux. Pour le reste, il s'agit ici de dies monolithiques (Phoenix et Phoenix 2) dont le cache L3 a été divisé par 2 et disposant un processeur graphique de génération RDNA 3. A noter que Phoenix 2 intègre des coeurs Zen 4c, versions sous cadencées mais plus denses des coeurs Zen 4 traditionnels, permettant ainsi de réduire quelque peu la surface de silicium nécessaire. Voilà pour les rouges, passons à l'armada bleue à présent.

Commençons par la mise en bouche, à savoir la génération 7 de processeurs Core, commercialisée en 2017 et s'appuyant sur Skylake-X et Kaby Lake-X. Ces versions X sont destinées à la plateforme HEDT (haut de gamme) LGA2066 et sont bien différentes. Skylake (sans X), toute nouvelle architecture d'Intel fut lancée en août 2015 sur plateforme LGA1151 puis Kaby Lake début 2017, ne changeant rien à l'architecture CPU (mais en améliorant l'IGP et la plateforme) et profitant juste de fréquences un peu plus élevées (speed bump). La déclinaison haut de gamme de Skylake (avec le X cette fois) que l'on retrouve sur les 7940X et 7900X, reprend l'architecture mainstream éponyme en gonflant les caches et remplaçant l'interconnexion entre coeurs (Ring -> Mesh) alors que Kaby Lake-X (7740X) est une copie conforme de son pendant mainstream disposant juste d'une enveloppe thermique supérieure permettant de gagner encore en fréquence.

La génération 8 (Coffee Lake) consiste en un élargissement de Skylake/Kaby Lake, passant de 4 coeurs maximum à 6. Si elle utilise toujours une plateforme LGA1151, cette dernière n'est pas rétro compatible avec la précédente. Pas de déclinaison HEDT cette fois. On passe donc très vite à la génération 9 qui reprend toujours l'architecture Skylake mais en ajoutant encore 2 coeurs supplémentaires, soit 8 en tout. A cours d'idée pour lui trouver un nom, Intel l'a nommée Coffee Lake Refresh. La version HEDT pour sa part réutilise Skylake-X et se limite à une (très) légère augmentation des fréquences.

On en arrive à la génération 10, qui reprend encore et toujours la microarchitecture CPU Skylake, élargit le nombre de cœurs à 10, dispose d'un IGP amélioré, de quelques failles de sécurité mitigées et d'un procédé de gravure 14 nm optimisé. Intel s'est montré plus original que refresh du refresh, ce fut donc Comet Lake. Toujours dans le cadre de cette génération 10, les références HEDT (sur plateforme LGA 2066) utilisent de leur côté la microarchitecture Cascade Lake lancée en 2019. Mais il s'agit là aussi principalement d'un renommage d'une précédente microarchitecture, à savoir Skylake-X, intronisée sur les 7000X. Intel a toutefois intégré en son sein des mitigations hardware contre Spectre et Meltdown, ainsi que quelques instructions dédiées à l'IA.

La génération suivante sur plateforme grand public est logiquement la série 11, non de code Rocket Lake lancée en 2021, et qui diffère enfin de la microarchitecture Skylake. Il ne s'agit toutefois en rien d'une nouveauté, puisque nous avons affaire ici au "rétroportage" en 14 nm de l'architecture Sunny Cove lancée en 2018 pour les puces mobiles, et utilisant la gravure 10 nm. Cette dernière étant jugée à l'époque encore trop "juste" pour le niveau de performance souhaité (comprendre la fréquence atteignable) sur les processeurs de bureau, Cypress Cove a donc vu le jour. Du changement donc, mais pas de toute dernière fraîcheur.... D'autant plus que les bleus ont revu leur version du 14 nm afin de sacrifier son efficience énergétique contre une stabilité à monter dans les tours ! Certes, cela permet de limiter la casse face aux puces rouges de même génération (à nombre équivalent de cœurs), mais au prix d'une puissance électrique démesurée.

C'est par contre bien différent avec la génération 12, intronisée à la fin de la même année 2021, Alder Lake de son petit nom et qui va cumuler les évolutions. Tout d'abord, du fait de ses progrès, le 10 nm est enfin jugé apte pour le grand bain des PC de bureau et se voit renommé Intel 7 pour l'occasion. Ensuite, Intel inaugure une conception hybride mélangeant deux types de cœurs en sont sein. Ceux dit Performance qui s'appuient sur la microarchitecture Golden Cove, évolution de Cypress Cove, et ceux Efficient animés par Gracemont, succédant à feu la série des Atom basse consommation (Intel communiquait tout de même sur des performances de l'ordre de Skylake pour ces cœurs efficients !). De quoi remettre les bleus en selle, eux qui avaient été sérieusement désarçonnés par Zen 2 et pratiquement KO face à Zen 3.

Ensuite, la génération 13 a vu le jour en 2022, et fait appel aux microarchitectures Raptor Cove et (toujours) Gracemont pour les P-Core / E-Core. En pratique, il s'agit ici d'une évolution plus qu'autre chose, mais pas sans effet. Ainsi, le cache L2 est doublé pour chaque Cluster (4 cœurs) d'E-Cores et progresse de 60 % pour chaque P-Core. À cela s'ajoute des améliorations sensibles au niveau des fréquences, par le biais d'un procédé de gravure Intel 7 raffiné et des optimisations micro-électroniques du Raptor... sans modification architecturale autre : l'art du refresh à son pinacle !

La génération 14 aurait du voir l'avènement de Meteor Lake sur plateforme de bureau, mais Intel à nouveau en proie à des soucis de mise au point de son procédé de gravure (Intel 4 ici) l'a purement et simplement annulé sur PC fixe, réservant cette nouvelle microarchitecture au portable. Hors de question pour autant de rester sans nouveauté côté bleu : ce sera donc à nouveau un speed bump de la précédente génération, avec toutefois quelques références dotées de davantage de coeurs au sein de la gamme. Voilà pour cette dernière génération de processeurs de bureau Intel, en attendant plus ou moins patiemment la prochaine.

Après cette brève mais nécessaire remise en contexte terminée, détaillons à présent les caractéristiques principales des CPU testés au sien du tableau suivant.

N'ayant pas de Core i7-10700K a disposition, nous avons utilisé un Core i7-10700 sur lequel nous avons poussé les limites de consommation au niveau de son grand frère. Si cela n'en fait pas un modèle K, il s'en approche beaucoup lors des tests les plus parallélisés, moins en monothread du fait de fréquences notablement plus basses dans ces conditions. C'est pourquoi vous retrouvez cette référence identifiée par une * dans nos graphiques.

Maintenant que vous savez tout ou presque sur les processeurs inclus dans ce dossier, il est temps de passer au protocole de test page suivante.