Comment mieux tester une carte graphique : notre nouvelle méthode

Les tests sur banc ouvert nécessitent une préparation minutieuse sous peine de se fourvoyer. Avec l'utilisation d'un boitier fermé influant sur les températures, le bruit et même les performances, nous travaillons à mieux prendre cette donnée en compte.

Il nous est impossible de nier la vérité qui ressort souvent des commentaires sur les articles, et nous sommes conscients depuis longue date des lacunes inhérentes aux tests sur banc ouvert : les résultats présentent presque systématiquement des écarts significatifs par rapport à ce que l’on obtient dans un boitier fermé. Comment trouver une solution fiable à même de satisfaire tout le monde ?

Six mois de développement

C’est avec cet objectif que nous avons passé six mois à développer un concept pour notre laboratoire de test, permettant d’allier les avantages bien pratiques d’une table de benchmark (changement rapide et simple des composants) avec les conditions d’utilisation réelles qui nous ont été demandées. Cependant, le diable se cache toujours dans les détails : outre nos habituels benchmarks de jeu et relevés de sonde, il a fallu inclure de nouveaux objets dans la configuration de test, afin d’aller au-delà de notre protocole habituel.

Le fait est que les mesures infrarouges, relevés de consommation et autres aspects déjà présents dans nos tests, devaient impérativement faire partie du nouveau protocole, ce qui n’aurait pas été possible avec les seuls composants déjà disponibles sur le marché grand public. En conséquence, nous avons échangé avec plusieurs fabricants à l’occasion du Computex 2016, pour finalement nous entendre avec Lian-Li, la marque taïwanaise s’étant montrée capable de comprendre nos besoins de testeurs.

Le PC-T70 disponible dans le commerce, représenté ci-dessus, est l’exemple parfait de la table de benchmark. Elle souffre donc des problèmes évoqués plus haut, exactement ceux que l’on cherche à éviter. Une modification s’est donc imposée : nous avons été capables de dessiner ce qui correspondait à nos besoins.

Assemblage et reconstruction du Lian Li PC-T70

Afin d’obtenir un boitier fermé, il nous faut ajouter un jeu de portes latérales, un plaque conçue de manière à ressembler le plus possible à l’arrière des boîtiers PC classiques en incluant notamment une ouverture pour la connectique E/S, ainsi qu’un panneau supérieur en acrylique.

Les portes latérales sont faites en acier plein de couleur noire et peuvent accueillir jusqu’à deux ventilateurs 120 mm ou 140 mm. Comme on peut le voir ci-dessous, elles sont également équipées de filtres anti-poussière et présentent l’avantage de pouvoir être installées avec un système d’attache magnétique. Bien que Lian Li se spécialise essentiellement dans les boitiers en aluminium, nous avons explicitement demandé de l’acier, non seulement pour faire baisser les coûts de fabrication (côté constructeur), mais aussi parce que ce métal est plus polyvalent dans les usages annexes que ne l’est l’aluminium.

Bien entendu, le panneau supérieur était indispensable afin de fermer notre boitier. Etant donné qu’il nous fallait pouvoir observer la configuration, le choix de l’acrylique s’est imposé de lui-même et pour ne rien gâcher, ce panneau s’est avéré parfaitement adapté pour une ouverture/fermeture facile grâce à des bandes aimantées. Nous avons écarté la solution des charnières étant donné qu’elles auraient pris trop de place lorsque le boitier est fermé.

Jusqu’ici, les composants décrits sont tous disponibles dans le commerce, mais il reste encore du chemin à parcourir avant de pouvoir utiliser pleinement les possibilités offertes par cette nouvelle configuration de test.

Commençons par la caméra infrarouge à haute résolution PI640 de chez Optris, laquelle ne permet pas d’effectuer facilement des mesures dans un boitier fermé. Etant donné que nous n’avons pas besoin d’une cohorte de ventilateurs, nous avons conçu deux plaques supplémentaires pouvant couvrir les ouvertures latérales du boitier en lieu et place des ventilateurs. Chaque côté est donc recouvert par deux plaques, elles-mêmes séparées par une couche de film plastique spécial, perméable aux ondes infrarouges et dont on connait la transmittance.

Ce film nous permet de faire d’une pierre deux coups : les ondes infrarouges peuvent s’échapper vers l’extérieur, tandis que la chaleur reste à l’intérieur, ce qui était justement le but de cette configuration fermée. Nous y reviendrons plus en détail dans les pages qui suivent.

Sachant qu’il fallait maintenir une compatibilité entre les nouveaux relevés et les précédents, cette configuration se rapproche autant que possible de celle  actuellement utilisée. Malheureusement, il nous a fallu changer la carte mère, cette dernière n’ayant pas bien réagi à une décharge électrostatique. Voilà une raison de plus pour passer d’une table de bench non conductrice (grâce aux panneaux en acrylique) à un boitier isolé.

La MSI X99S XPower AC a donc fait place à une MSI X99S Xpower Gaming Titanium, ce qui n’a engendré aucune différence au niveau des performances. Toutefois, il a également fallu changer la DRAM : nous avons choisi quatre barrettes Corsair Vengeance DDR4 3200 Dodge, lesquelles ont bien entendu été configurées à 2400 MHz comme les précédentes.

Le changement de barrettes ne tient pas à une panne, mais au fait que les Crucial Ballistix précédemment utilisées était recouvertes d’un radiateur qui engendrait des reflets, là ou celles de Corsair sont noir mat. Mesures à l’appui, les anciennes barrettes pouvaient influer (ne serait-ce que marginalement) sur les résultats infrarouges en raison de leur revêtement.

Watercooling

Afin de rester polyvalente, la nouvelle configuration a été conçue et assemblée avec un circuit de watercooling. Le refroidissement à l’air du processeur n’était pas une solution viable pour plusieurs raisons. Premièrement, un énorme dissipateur au format tour aurait encombré le champ de la caméra infrarouge. Deuxièmement, il aurait généré tellement de rejets de chaleur qu’une petite carte graphique modeste avec un TDP en conséquence aurait vu le résultat de ses mesures complètement bouleversé dans un boitier aussi compact que celui-ci.

Notre watercooling s’appuie sur un circuit ouvert classique regroupant les éléments de notre choix. La pompe (Alphacool Eispumpe VPP755), située dans la partie inférieure du boitier, est découplée grâce à un support en mousse. Le radiateur est un Alphacool NexXxoS UT60 360 mm intégralement en cuivre proposant une épaisseur de 6 cm. Nous l’avons équipé de trois ventilateurs Be Quiet! Silent Wings 2 gérés en PWM (montés en aspiration).

Le réservoir est monté à l’extérieur du boitier de manière à demeurer facilement accessible en permanence. On peut remarquer un raccord en forme de T sur son sommet : ce dernier permet de rajouter du liquide à n’importe quel moment par l’intermédiaire d’un entonnoir vissable si besoin est.

Pourquoi se donner tant de mal ? La réponse tient au principe de fixation rapide, permettant d’installer facilement d’autres composants, comme une carte graphique couverte d’un waterblock complet. L’image gauche ci-dessous montre que nous avons persuadé Lian Li d’inclure deux ouvertures pour le passage des tuyaux juste au-dessus de la carte graphique.

Ventilateurs, sondes et autres composants

Nous avons commencé par assembler une configuration aux composants similaires dans un boitier moyen tour conventionnel (Be Quiet! Silentbase 800), pour ensuite mesurer le comportement thermique d’une Asus Radeon R9 290X dont le TDP est considérable. Les relevés de température au sein du boitier, tout comme ceux de la carte graphique et de la carte mère, nous ont ensuite servi de référence pour paramétrer les ventilateurs de la nouvelle configuration de test.

Comme d’habitude, le flux d’air d’un boitier classique est simulé à l’aide d’un ventilateur en extraction positionné à l’arrière, épaulé par un ventilateur réglable en aspiration du côté gauche. Une fois encore, nous remercions Lian Li d’avoir adapté sa production pour répondre à nos besoins. Le ventilateur arrière fonctionne à 700 tr/min en permanence, tandis que le ventilateur latéral est paramétré à 800 tr/min. Précisons enfin que le ventilateur arrière est facilement démontable, de manière à pouvoir couvrir son emplacement au besoin.

On peut remarquer sur les images ci-dessus un petit radiateur en aluminium abritant une sonde thermique dans le coin supérieur droit du boitier : cet emplacement n’a pas été choisi au hasard, puisqu’il s’agit de la zone la plus chaude du boitier (nous y reviendrons plus tard). En parallèle, deux petits haut-parleurs USB ont été ajoutés sous le boitier au cas où l’on souhaiterait pouvoir entendre quelque chose.

Nous avons par ailleurs utilisé une alimentation Be Quiet! Dark Power Pro 11 850 Watts légèrement modifiée : il a par exemple été nécessaire de changer les câbles modulaires d’origine afin d’accueillir au mieux les pinces reliées aux oscilloscopes et stabiliser les connexions. Le châssis lui-même fait office de prise de terre, raison pour laquelle plusieurs points d’isolation ont été soudés.

Mise en route et données techniques

La nouvelle configuration de test est un peu plus compacte que la précédente, ce qui permet bien entendu de récupérer un peu de surface de travail supplémentaire. Pas à pas, le reste de l’équipement a été ajouté, calibré et surveillé sur une longue période. Voyons maintenant ce qu’il est possible de tester, ainsi que la méthode employée.

Configuration de test
HardwareIntel Core i7-5930K @ 4,2 GHz
MSI X99S XPower Gaming Titanium
Corsair Vengeance DDR4 3200 @ 2400MHz
SSD Crucial MX200 500 Go (OS)
SSD Corsair Force LS 960 Go (programmes, données)
Alimentation Be Quiet Dark Power Pro 11, 850 Watts
Windows 10 Pro (mis à jour)
WatercoolingPompe Alphacool Eispumpe VPP755
Radiateur Alphacool NexXxoS UT60 Full Copper 360 mm
Réservoir Alphacool Cape Corp. Coolplex Pro 10 LT
Boitier
Lian Li PC-T70 avec kit d'extension et modifications
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4 commentaires
    Votre commentaire
  • Hyliakaan
    Extrêmement intéressant tout ça. C'est chouette que vous preniez autant à cœur les besoins de la communauté pour vos tests. En plus en faire un dossier tout en détails c'est parfait. Même si je ne montrai surement jamais un pc comme ça c'est passionnant de connaitre tous les détails de sa conception.
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  • VTECmini
    Bravo à l'équipe pour s'être investit autant (dans tous les sens du terme) pour nous offrier des tests fiables.
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  • magellan
    A ce que je vois l'idée de stabiliser et faire en sorte de rendre le test aussi cohérent que possible est dans la démarche. Ca me semble plutôt pas mal. La seule chose qui serait peut-être à valider, ce serait aussi le fait que la température ambiante est un vrai souci, car elle peut énormément influer sur les résultats. De là, je ne saurais pas dire comment éviter le problème à moins de climatiser l'intérieur du boitier de test!
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  • ArnoH28
    Bravo pour cette belle installation et la rigueur apportée dans l'analyse. J'ai une petite question qui concerne vos capteurs : comment, à quelle fréquence et avec quels moyens sont-ils contrôlés ? Notamment les pinces du courant qui sont souvent instables dans les environnements chauds ?
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