Test • Intel Haswell et Z87 Express

• Haswell

Intel lance donc officiellement Haswell qui est comme nous l'évoquions en débutant ce dossier, un TOCK. Petit rappel pour ceux sortant d'une période d'hibernation prolongée ou tout simplement ne suivant pas régulièrement l'activité hardware des CPU : le fondeur de Santa Clara, passablement échaudé par l'échec de sa stratégie de montée en fréquence associée à l'architecture Netburst des Pentium 4, a décidé diverses actions pour éviter au maximum de revivre pareil trauma. Parmi ces dernières, la limitation au maximum des risques liés au processus de fabrication avec l'alternance d'une nouvelle microarchitecture et d'une nouvelle finesse de gravure. En clair, un TICK correspond au transfert d'une architecture existante vers un nouveau process alors qu'un TOCK correspond au lancement d'une nouvelle architecture CPU, via un procédé de fabrication déjà éprouvé par la précédente génération de puces. C'est ce dernier cas que nous vivons aujourd'hui, Haswell remplace donc Sandy Bridge lancé en 32 nm qui a évolué vers le 22 nm du fondeur avec Ivy Bridge. Un petit schéma pour ceux qui n'auraient toujours pas saisi :

La politique d'alternance TICK TOCK d'Intel ces dernières années

Un TOCK est donc un évènement important pour Intel puisque de l'efficacité de l'architecture dépend les performances des CPU qui seront commercialisés dans les 2 ans. Avant de s'intéresser aux caractéristiques intrinsèques d'Haswell, débutons par l'aspect d'un Wafer utilisant le processus de gravure 22 nm à l'instar d'Ivy Bridge. Pour rappel, Intel avait profité de cette nouvelle finesse de gravure pour lancer la technologie Tri-gate, permettant de construire des transistors sur 3 dimensions (d'où la dénomination) avec pour conséquence un abaissement des courants de fuites, voire une tension d'activation plus faible, gage de consommation réduite.

Un Wafer Haswell gravé en 22 nm

Alors que Sandy Bridge (dans sa version standard et non "E") flirtait avec le milliard de transistors, Ivy Bridge franchissait aisément ce cap avec 1.4 milliard au compteur ! Process 22 nm oblige, la surface du die se réduisait toutefois notablement passant ainsi de 216 mm² à seulement 160 mm² malgré l'inflation du nombre de transistors. Pour Haswell, Intel annonce étrangement un nombre similaire de transistors par rapport à Ivy Bridge (1,4 milliard), pourtant le die occupe une superficie par wafer supérieure de 10% à 177 mm²... Voyons la composition comparative des 2 die :

Die Haswell

Die Ivy Bridge

Ceux qui espéraient une augmentation du nombre de coeurs ou de capacité du cache L3 en seront toujours pour leurs frais puisque ces 2 points ne bougent pas d'un iota en comparaison du duo Sandy & Ivy Bridge. Toutefois, Intel a apporté de nombreuses modifications à l'architecture de Sandy Bridge qui reste la base de celle d'Haswell. On note toutefois 2 extensions du jeu d'instruction x86 : premièrement l'AVX2 qui est une évolution d'AVX lancé avec Sandy Bridge. Les différences principales se situent au niveau de l'ajout dans la seconde version de nombreuses instructions vectorielles dont certaines entières 256 bits. Également de la partie, les instructions FMA 3 qui, comme le nom l'indique (Fused Multiply Add), permettent la fusion d'opérations de multiplication et d'addition sur 3 opérandes.

La seconde évolution du jeu d'instruction x86 a été annoncée en 2012 et se nomme TSX pour Transactional Synchronization eXtensions avec pour objectif principal la gestion transactionnelle de l'accès à la mémoire : éviter que les données qui y sont inscrites et partagées par plusieurs coeurs soient modifiées par l'un d'entre eux avant que les autres n'aient pu s'en servir. Pour ce faire, TSX donne accès à 2 types d'instructions, HLE (Hardware Lock Elision) et RTM (Restricted Transactional Memory) dans le but d'aider les développeurs à gérer ces problématiques de transaction mémoire.

Comparaison par architecture Intel des extensions du jeu d'instructions x86

Mais Intel ne s'est pas contenté d'ajouter de nouvelles instructions pour son architecture Haswell, il a également modifié de nombreuses caractéristiques intrinsèques afin d'améliorer encore l'IPC. Notons une prédiction de branchements améliorée, les caches L1 et L2 voient leur bande passante doublée, l'augmentation du nombre de registres entier/AVX et des buffers de lecture et écriture. Point de progression également, l'ajout de 2 ports d'exécution supplémentaires (6 => 8). Enfin, notons un découplage de la fréquence du Ring Bus (bus en anneau permettant l'accès au cache L3 par les cores et le GPU) par rapport à celle du cache dans le but d'améliorer l'efficacité énergétique, mais aussi l'accès à ce dernier par l'IGP.

Enfin, à l'instar de Sandy Bridge E et Ivy Bridge, on retrouve intégré un contrôleur PCIe à la norme 3.0 avec 16 lignes scindables en 2 ou 3 selon les besoins. Le GPU intégré évolue également, à commencer par une gamme passant de 2 à 3 familles. Toujours compatibles DX11, les GT1 et GT2 tels que les nomme Intel intègrent respectivement 6 et 20 EU (Execution Unit) contre 6 et 16 pour Ivy Bridge. Et le GT3 alors ? Eh bien c'est du lourd avec pas moins de 40 EU qui peuvent même être couplées avec une puce d'eDRAM directement incluse dans le package du CPU. Toutefois, GT3 et GT3e ne sont pas prévues (pour le moment ?) sur les CPU au format LGA1150. Notons également des optimisations au niveau de QuickSync visant principalement à améliorer la qualité de l'encodage.

Puisque l'on parle IGP et avant d'attaquer la description de nos CPU de test et de la plateforme voyons les annonces d'Intel sur la gamme desktop : Ce sont pas moins de 6 Core i7 (4 coeurs + HT / cache L3 à 8 Mo) qui seront lancés avec au sommet le 4770K reprenant les caractéristiques de fréquences de son prédécesseur et bien sûr le coefficient libre K oblige. On retrouve les modèles "standard", basse consommation (S) et très basse consommation (T) avec l'ajout d'un 4765 se contentant de 35W pour 8 threads. Le Core i7-4770R apparait également, il s'agit toutefois d'un processeur destiné à être soudé sur la carte mère du fait de son format BGA, dommage puisqu'il dispose du GPU GT3e soit le plus performant de la gamme :

Gamme Desktop Core i7 Haswell - Cliquer pour agrandir

La gamme Core i5 se voit comme à l'accoutumée dépourvue d'HyperThreading et le cache L3 passe à 6 Mo. Au sommet, le 4670K est pour le moment le seul modèle de cette série officielle de 7 CPU en attendant les autres...

Gamme Desktop Core i5 Haswell - Cliquer pour agrandir

Voilà, c'est tout côté gamme, voyons plus en détail les CPU testés et la plate-forme accompagnant ce dernier page suivante.