Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Introduction

3 GHz ? 4 GHz ? Pas de problème ! Tous les Core i5 et i7 peuvent s’overclocker jusqu’à des fréquences particulièrement élevées et afficher des performances extrêmes. Il suffit de disposer de la carte-mère adaptée. A de telles vitesses cependant, le moins que l’on puisse dire est que l’efficacité énergétique laisse à désirer, même pour des processeurs dont le rapport performances/consommation est relativement élevé. C’est pourquoi nous allons aujourd’hui tenter de déterminer à quelle fréquence un Core i5 750 overclocké (en laissant l’option Turbo Boost activée) affiche les meilleures performances par watt.

Image 1 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

L’overclocking, oui, mais jusqu’à quel point ?

En plus des performances, des fonctionnalités et du prix, l’efficacité énergétique et la consommation sont devenus des éléments importants dans le choix de son processeur ainsi que dans l’utilisation que l’on en fait. Il faut toutefois le reconnaître, le marché du matériel informatique est encore loin d’être « vert » : l’objectif de cet article ne va donc pas être de sauver le monde, mais bien d’obtenir des performances maximales tout en essayant de garder une consommation raisonnable.

Il y a quelques années, quand l’overclocking n’était pas encore aussi populaire et répandu que maintenant, ses pratiquants voulaient avant tout maximiser les performances de leurs machines. Quoi de plus logique ? La course aux fréquences avait probablement plus de sens à l’époque qu’à l’heure actuelle, où même un ordinateur d’entrée de gamme est suffisamment rapide pour faire tourner correctement toutes les applications courantes, à l’exception de certains jeux (et par opposition aux applications professionnelles, plus gourmandes). On ne mesurait pas la consommation à la prise comme on le fait aujourd’hui, mais on faisait tout pour contrer la dissipation thermique des processeurs overclockés.

Malheureusement, entre 2000 et 2005, AMD et Intel (surtout ce dernier) ont sorti des puces chauffant bien plus, au point que ces deux constructeurs ont dû faire grimper leur enveloppe thermique de 30 watts (la limite supérieure approximative d’un Pentium III) à plus de 130 watts. Certains processeurs, comme les Pentium 4 haut de gamme, ont même commencé à réduire automatiquement leur fréquence d’horloge une fois la limite thermique atteinte. C’est à ce moment-là que certains ont commencé à se demander si une augmentation de fréquence de 20 % valait vraiment un doublement de la consommation.

La recherche du juste milieu

Nous avons déjà tenté de trouver le rapport performances/consommation idéal pour les Core 2 Duo. Il est maintenant temps de faire de même pour le modèle LGA 1156 le plus abordable, le Core i5 750, que nous considérons comme l’un des meilleurs et probablement des plus raisonnables pour les utilisateurs à la recherche de performances un tant soit peu ambitieuses.

Core i7 750 : le meilleur choix ?

Image 2 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Nous avons déjà largement couvert la nouvelle plateforme Intel à base de socket LGA 1156 :

Nous avions choisi le Core i5 750 à 2,66 GHz pour notre premier article sur l’overclocking du Core i5 et avons décidé de le conserver pour notre analyse d’efficacité. Aujourd’hui disponible pour moins de 180 €, ce processeur est à la fois plus efficace et plus performant que le Core 2 Quad, et ce, malgré sa fréquence de base relativement faible. Grâce au Turbo Boost deuxième génération, cette fréquence peut par ailleurs augmenter de quatre paliers de 133 MHz : moyennant la désactivation de deux cores, il peut atteindre 2,80 GHz et même 3,2 GHz en n’en conservant plus qu’un seul activé.

Si nous avions opté pour le Core i7 870, le plus haut de gamme des processeurs pour socket LGA 1156, cette fréquence maximale serait de 3,6 GHz. De toute évidence, nous aurions alors moins de marge d’overclocking pour un prix nettement plus élevé : environ 480 €.

Image 3 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Paramètres d’overclocking et tableau de fréquences

Le tableau ci-dessous reprend l’ensemble des fréquences et des paramètres que nous avons utilisés pour cet article. Notez que nous avons dû désactiver le Turbo Boost au-delà de 3,2 GHz afin d’éviter tout dépassement de la fréquence fiable maximale, à savoir environ 4,2 GHz.

Avant de commencer, voici une vue d’ensemble des fréquences que vous obtiendriez normalement si vous augmentiez la fréquence de base du processeur sans toucher au coefficient multiplicateur (première colonne, multiplicateur x20) mais en laissant le Turbo Boost activé (deuxième et troisième colonnes, multiplicateurs x21 et x24) :

Fréquence cible pour l’overclocking du Core i5
Fréquence de base, multiplicateur x20
Fréquence maximale avec Turbo Boost activé et 3 ou 4 cores actifs (multiplicateur +1 = x21)
Fréquence maximale avec Turbo Boost activé et 1 ou 2 cores actifs (multiplicateur +4 = x24)
133 MHz QPI2 666 MHz (QPI x20)2 800 MHz (QPI x21)3 200 MHz (QPI x24)
150 MHz QPI3 000 MHz (QPI x20)3 150 MHz (QPI x21)3 600 MHz (QPI x24)
160 MHz QPI3 200 MHz (QPI x20)3 360 MHz (QPI x21)3 840 MHz (QPI x24)*
170 MHz QPI3 400 MHz (QPI x20)3 570 MHz (QPI x21)*4 080 MHz (QPI x24)*
180 MHz QPI3 600 MHz (QPI x20)3 780 MHz (QPI x21)*4 320 MHz (QPI x24)*

(*) Paramètres instables sans augmentation de la tension au cœur du processeur, ce que nous avons préféré éviter.

Quelle que soit la marge thermique restant, notre Core i5 750 n’a jamais prétendu fonctionner à plus de 3,7 GHz (environ) sans augmentation de la tension du core. Avec le Turbo Boost activé et sans augmenter la tension, nous ne sommes donc parvenus à overclocker la fréquence de base du QPI que jusqu’à 160 MHz : au-delà, le système s’est montré instable.

Il est sans aucun doute possible d’accroître la tension du processeur afin d’obtenir des fréquences plus élevées, mais cela résulterait en une augmentation de la consommation et, par conséquent, une réduction de l’efficacité énergétique de la machine. Nous avons donc décidé d’opter pour une vitesse maximale de 160 MHz au QPI, laquelle nous donne une fréquence par défaut de 3,2 GHz, une fréquence « Turbo Boostée » de 3,36 GHz avec 3 ou 4 cores actifs et 3,8 GHz avec 1 ou 2 cores actifs.

Tableau de fréquences

Core i5 7503000 MHz3200 MHz3400 MHz3600 MHz
Fréquence de base
150 MHz160 MHz170 MHz180 MHz
Turbo BoostOuiOuiNonNon
Consommation au repos
71 W71 W72 W73 W
Consommation à pleine charge
160 W164 W168 W175 W
Tension Vcore BIOS
1,213 V1,213 V1,213 V1,251 V
Tension VT CPU-Z au repos
1,224 V1,224 V1,224 V1,256 V
Tension VT CPU-Z à pleine charge
1,176 V1,176 V1,176 V1,208 V
Tension VTT CPU
1,101 V1,101 V1,101 V1,101 V
PCH1,81 V1,81 V1,81 V1,81 V
RAM1,51 V1,51 V1,51 V1,51 V
Benchmark Fritz Chess91679642998110405
Stable ?
OuiOuiOuiOui
Core i5 7503800 MHz4000 MHz4200 MHz
Fréquence de base
190 MHz200 MHz210 MHz
Turbo BoostNonNonC-States désactivés
Consommation au repos75 W79 W122 W
Consommation à pleine charge195 W245 W265 W
Tension Vcore BIOS1,32 V1,45 V1,52 V
Tension VT CPU-Z au repos1,328 V1,448 V1,512 V
Tension VT CPU-Z à pleine charge1,272 V1,384 V1,44 V
Tension VTT CPU1,149 V1,25 V1,303 V
PCH1,85 V1,9 V1,9 V
RAM1,51 V1,51 V1,51 V
Benchmark Fritz Chess110081150112157
Stable ?Oui
OuiOui

Configuration et protocole de test

Carte-mère utilisée pour le test : MSI P55-GD65

Image 4 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Image 5 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Image 6 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Image 7 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Configuration de test

Matériel
Composants
Détails
Tests de performances
Carte-mèreMSI P55-GD65 (Rev. 1.0)
(socket LGA1156)Chipset : Intel P55
BIOS : 1.42 (09/08/2009)
Processeur IntelIntel Core i5 750 (45 nm, 2,66 GHz, 4 x 256 Ko de cache L2 + 8 Mo de cache L3, TDP 95 watts, Rev. B1)
Mémoire DDR3 (Dual Channel)2 x 2 Go de DDR3-1600 (Corsair CM3X2G1600C9DHX)
Carte graphique
Zotac GeForce GTX 260²
GPU: GeForce GTX 260 (576 MHz)
Mémoire graphique : 896 Mo de DDR3 (1998 MHz)
Stream Processors : 216
Fréquence shaders : 1242 MHz
Disque dur
Western Digital VelociRaptor, 300 Go (WD3000HLFS)
10 000 tr/min, SATA/300, 16 Mo de cache
AlimentationPC Power & Cooling, Silencer 750EPS12V 750 watts
Logiciels et pilotes
OSWindows Vista Entreprise version 6.0 x64
Service Pack 2 (Build 6000)
Pilotes et paramètres
Pilote chipset Intel
Intel Chipset Installation Utility 9.1.1.1015
Pilote stockage Intel
Intel Matrix Storage Drivers 8.8.0.1009
Audio : benchmarks et paramètres
BenchmarkDétails
iTunesVersion : 8.1.0.52
CD audio (Terminator II SE), 53 min
Conversion au format AAC par défaut
Lame MP3Version : 3.98
CD audio (Terminator II SE), 53 min
Conversion wav en mp3
Commande : -b 160 –nores (160 kbps)
Vidéo : benchmarks et paramètres
BenchmarkDétails
TMPEG 4.6Version : 4.6.3.268
Vidéo : DVD Terminator 2 SE (720×576, 16:9), 5 minutes
Audio : Dolby Digital, 48000 Hz, 6 canaux, anglais
Advanced Acoustic Engine MP3 Encoder (160 kbps, 44.1 KHz)
DivX 6.8.5Version : 6.8.5
== Main Menu ==
valeurs par défaut
== Codec Menu ==
Encoding mode : Insane Quality
Enhanced multithreading
Enabled using SSE4
Quarter-pixel search
== Video Menu ==
Quantization : MPEG-2
XviD 1.2.1Version : 1.2.1
Other Options / Encoder Menu –
Display encoding status = off
Mainconcept Reference 1.6.1Version : 1.6.1
MPEG2 vers MPEG2 (H.264)
Codec MainConcept H.264/AVC
28 secondes HDTV 1920×1080 (MPEG2)
Audio :
MPEG2 (44.1 kHz, 2 canaux, 16 bits, 224 kbps)
Codec : H.264
Mode : PAL (25 FPS)
Profil : paramètres Tom’s Hardware pour huit threads
Applications : benchmarks et paramètres
BenchmarkDétails
Grisoft AVG Anti-Virus 8Version : 8.5.287
Base de définitions : 270.12.16/2094
Benchmark
Analyse : quelques archives ZIP et RAR
WinRAR 3.9Version : 3.90 x64 BETA 1
Compression = Meilleure
Benchmark : THG-Workload
WinZip 12Version : 12.0 (8252)
WinZIP Commandline version 3
Compression = Meilleure
Dictionnaire = 4096 Ko
Benchmark : THG-Workload
Autodesk 3d Studio Max 2009Version : 9 x64
Rendu d’une image de dragon
Résolution : 1920 x 1280 (frame 1-5)
Adobe Photoshop CS 4 (64-Bit)Version: 11
Filtrage d’un image TIFF de 16 Mo (15000×7266)
Filtres:
Flou radial (quantité : 10 ; méthode : zoom ; qualité : bonne)
Flou de forme (rayon : 46 px ; forme personnalisée : symbole « Trademark »)
Médiane (rayon : 1 px)
Coordonnées polaires (rectangulaires en polaires)
Adobe Acrobat 9 ProfessionalVersion : 9.0.0 (Extended)
== Menu Préférences d’impression ==
Paramètres par défaut : standard
== Sécurité Adobe PDF – Menu Édition ==
Chiffrer tous les documents (128 bits RC4)
Mot de passe ouverture : 123
Mot de passe autorisations : 321
Microsoft PowerPoint 2007Version : 2007 SP2
Conversion PPT en PDF d’un document Powerpoint de 115 pages avec l’imprimante Adobe PDF
Deep Fritz 11Version : 11
Fritz Chess Benchmark Version 4.2

Tests audio/vidéo

Tous les graphiques de cette page et des pages suivantes indiquent les performances à fréquence overclockée ainsi qu’à la fréquence obtenue grâce au Turbo Boost avec 3 ou 4 cores actifs (coefficient multiplicateur augmenté de 1 palier, donc) si applicable. À 3,4 GHz et au-delà, tous les résultats ont été obtenus sans Turbo Boost, car celui-ci aurait provoqué un dépassement de l’enveloppe thermique et, par conséquent, une perte de stabilité (voir tableau des fréquences, en page 3, pour de plus amples informations).

Lame MP3

Image 8 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

L’augmentation de la fréquence profite sans le moindre doute à Lame, mais il est très intéressant de constater qu’un simple overclock à 3,2 GHz (QPI 160 MHz x 20) avec Turbo Boost activé permet d’obtenir les mêmes performances qu’un overclocking à 4,0 GHz « fixe » (sans Turbo Boost).

DivX

Image 9 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Plus la fréquence est élevée, mieux le célèbre codec fonctionne. Un overclock fixe sur tous les cores est préférable au Turbo Boost pour cette application.

Xvid

Image 10 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Les résultats sont similaires pour le Xvid.

MainConcept

Image 11 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Applications

3DS Max 2009

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3DS Max prenant très bien en charge le multicore, un overclocking statique fonctionne mieux que le Turbo Boost. Les performances s’en ressentent.

Fritz

Image 13 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Même chose pour Fritz 11, très optimisé pour le multithreading.

Adobe Acrobat

Image 14 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Photoshop CS4

Image 15 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

AVG Anti-Virus

Image 16 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

WinRAR

Image 17 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

WinZip

Image 18 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

WinZip est incapable d’utiliser plusieurs cores simultanément : l’activation du Turbo Boost est donc préférable pour cette application.

Consommation

Consommation au repos

Image 19 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Augmenter légèrement la fréquence du QPI sans désactiver le Turbo Boost n’a aucune influence notable sur la consommation au repos du système : celle-ci reste coincée à 71 watts pour les trois paramètres utilisables de manière stable (133, 150 et 160 MHz). Cela fait plaisir à constater, surtout quand on sait que le Turbo Boost accroît fortement la fréquence… quand il est nécessaire de le faire et à ce moment-là uniquement !

Pour atteindre les 4,2 GHz, par contre, il faut absolument désactiver les options d’économie d’énergie, ce qui a un impact énorme sur la consommation au repos : on note une différence de 51 watts, ce qui suffirait à alimenter un écran de 24 pouces supplémentaire ou deux grosses cartes graphiques en Crossfire ou SLI.

Consommation à pleine charge

Image 20 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Les chiffres de ce graphique reflètent la consommation du système à pleine charge avec les 4 cores activés. Comme vous pouvez le voir, les trois overclockings avec Turbo Boost activé n’entraînent qu’une très faible hausse de cette consommation. Nous considérons comme parfaitement acceptable le fait de passer de 155 watts (consommation en charge du processeur non overclocké) à 164 watts (processeur overclocké à 3,2 GHz + Turbo Boost), dans la mesure où la fréquence maximale pouvant être obtenue atteint alors 3,84 GHz. Cela représente une hausse de fréquence de 20 % (avec 1 ou 2 cores activés) pour seulement 6,5 % de consommation supplémentaire.

Efficacité énergétique

Notre test d’efficacité consiste à faire tourner successivement une série d’applications à l’aide d’un script, dans l’ordre suivant :

  • 3DS Max
  • DivX
  • Xvid
  • Lame
  • MainConcept
  • Création de PDF
  • Photoshop
  • AVG Anti-Virus
  • WinRAR
  • WinZip

Certaines de ces applications ne tirent pas parti du multithreading, d’autres sont fortement optimisées pour celui-ci. Le script prend note de l’heure de début et de fin du test, ce qui nous permet de savoir combien de temps la machine a pris pour le mener à bien.

Entre deux, nous mesurons la consommation à intervalles d’une seconde pendant toute la durée du test, ce qui nous donne une idée des besoins en énergie de chaque application et nous permet de créer des profils de consommation pour chaque machine, comme nous le faisions précédemment sous PCMark Vantage. Par rapport à nos anciens tests, ce nouveau benchmark a l’avantage de faire appel à de vraies applications et de nous permettre de déterminer avec précision l’efficacité énergétique de chaque configuration en comparant performances, durée du test, évolution de la consommation et consommation totale.

Au final, nous attribuons donc à chaque système testé un score d’efficacité énergétique. La consommation au repos n’est pas prise en compte, les différences au sein de celle-ci étant relativement minimes.

Consommation moyenne

Image 21 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

La consommation moyenne requise pour mener à bien l’ensemble de notre test d’efficacité ne varie que très peu entre 133 et 160 MHz (fréquence du QPI, soit respectivement 2,66 et 3,2 GHz pour la fréquence du processeur). Elle commence réellement à décoller vers les 3,8 GHz, c’est-à-dire quand nous avons été contraints de désactiver le mode Turbo Boost.

Consommation totale sur la durée du test

Image 22 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Bien entendu, nous avons également mesuré la consommation totale requise pour effectuer le test. Il s’avère que c’est l’overclocking le plus poussé avec Turbo Boost activé qui a nécessité le moins de jus ! Les overclockings “statiques”, par contre, ne s’en tirent pas si bien.

Durée du test

Image 23 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Enfin, nous avons également examiné la durée nécessaire pour réaliser le test, ce qui revient à noter les performances de chaque configuration. Il est clair que les systèmes overclockés de manière statique affichent des résultats proportionnels à leur fréquence, mais l’overclocking dynamique à 3,2 GHz avec Turbo Boost (donc 3,84 GHz en fréquence de pointe) est tout aussi rapide, à la seconde près, que l’overclocking statique à 3,6 GHz. Un coup d’œil aux chiffres de consommation ci-dessus devrait déjà vous donner une bonne idée de la conclusion de cet article…

Efficacité énergétique

Image 24 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Pas de doute : les processeurs overclockés dans les limites où le Turbo Boost reste utilisable se montrent plus efficaces que les autres sur le plan énergétique, à tout le moins dans le cadre de notre test multi-applications.

Overclocker le QPI d’un Core i5 750 de 133 à 160 MHz peut se faire sans danger sur la plupart des cartes-mères LGA 1156 haut de gamme et permet d’obtenir une fréquence de pointe de 3,84 GHz (avec 1 ou 2 cores activés ; 3,36 GHz avec 3 ou 4 cores) tout en maintenant la consommation à un niveau acceptable.

Procéder à un overclocking statique plus poussé n’est utile que si vous faites tourner en continu des applications capables de tirer parti de la puissance de traitement des quatre cores. Si ce n’est pas le cas, vous gâchez purement et simplement l’énergie nécessaire pour les faire fonctionner à pleine vitesse en permanence.

Évolution de la consommation durant le test

Image 25 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Ce dernier diagramme illustre l’évolution dans le temps de la consommation des différentes configurations, comme nous l’expliquions plus haut sur cette page.

Conclusion

Image 24 : Core i5 : à la recherche de la fréquence idéale

Les jours de l’overclocking classique sont comptés. Certes, faire tourner son processeur aussi rapidement que possible permet toujours d’engranger un maximum de performances, mais la quantité d’énergie nécessaire pour maintenir une telle vitesse (jusqu’à 4,2 GHz dans le cas d’un Core i5 750) est tout bonnement déraisonnable. Pour le bien de vos oreilles, de votre portefeuille et de la planète, mieux vaut éviter de recourir à de tels extrêmes.

En pratique, les résultats de ce test sont si probants que nous n’hésitons pas à recommander à tous les utilisateurs désirant obtenir de meilleures performances (gratuitement et sans danger) d’overclocker le QPI de leur Core i5 jusqu’à 160 MHz. Cela ne nécessite pas d’augmentation de tension, n’augmente pas la consommation au repos (apparemment, les fonctions d’économie d’énergie des processeurs Lynnfield sont très efficaces à ce niveau) et ne fait pas exploser la consommation à pleine charge, alors que celle-ci devient considérable sur les overclockings statiques. Sur notre carte-mère de test (une MSI P55-GD65), nous avons mesuré une hausse de consommation d’à peine 6 % lors du passage de 133 à 160 MHz alors qu’un tel overclocking permet de faire bondir les performances d’environ 20 %, la fréquence de pointe du processeur atteignant alors 3,36/3,84 GHz en mode Turbo Boost avec 3-4/1-2 cores activés.

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