NVIDIA Pascal versus AMD Polaris : Le point sur les deux architectures concurrentes - AMD ou NVIDIA : quelles sont les cartes graphiques à privilégier entre 100 et 350€ ?

Page Dossier NVIDIA Pascal versus AMD Polaris : Le point sur les deux architectures concurrentes

Publié le 18/11/2016 à 10:45

Avant de s’atteler à comparer les dernières cartes graphiques de chaque camp, il nous fallait prendre quelques paragraphes pour retracer les grandes lignes des nouvelles architectures sur lesquelles elles reposent. Sur ce plan, AMD compte ainsi sur Polaris, lancée en juillet dernier avec la RX 480, tandis que NVIDIA s’appuie sur Pascal, dévoilée quelques semaines plus tôt, et logiquement déclinée sur les GTX 1050, 1050 Ti et 1060.

Polaris est donc la dernière architecture GCN (Graphic Core Next) conçue par les équipes d’AMD. Et de leur propre aveu, celle-ci est née d’une ambition simple : combler le fossé qui s’est creusé avec son concurrent en matière d’efficacité énergétique, autant en jouant sur un nouveau process de fabrication en 14 nm FinFET, qui va permettre de densifier le nombre d’unités de calcul disponibles, qu’en veillant à ce que chaque ressource du GPU soit utilisée à son potentiel maximum. Plus dans le détail, les ingénieurs d’AMD ont par exemple apporté des améliorations substantielles en matière de gestion de la mémoire, en choisissant d’augmenter la part de cache L2 (2 Mo) du GPU, et en travaillant sur les algorithmes de compressions du framebuffer. On notera par ailleurs des évolutions au niveau des contrôleurs mémoire, capables maintenant de supporter des puces GDDR5 dont la fréquence atteint 8 Gbps.

Par rapport à l’aspect consommation, AMD ne s’est pas non plus contenté des gains mécaniques découlant d’une finesse de gravure améliorée. Le constructeur a ainsi développé diverses technologies, afin de rendre sa puce moins gourmande en énergie, en travaillant par exemple sur les marges de sécurité appliquées aux tensions délivrées au GPU, ou en mettant en place des systèmes d’auto-calibration afin que chaque puce puisse déterminer sa tension de fonctionnement idéale, pour chacun de ses états.

Enfin, AMD a bien évidemment revu certains organes de son architecture afin d’optimiser les processus de traitement de l’image, et répondre aux dernières perspectives offertes par les nouvelles API Vulkan ou DirectX 12 : nouveaux moteurs de commandes plus à même de gérer la priorisation et le traitement parallèle des tâches, ou nouveaux processeurs géométriques capables d’éliminer très tôt du pipeline de rendu les triangles masqués d’une scène 3D, ne sont ainsi que quelques exemples parmi d’autres des améliorations apportées. Dans le même esprit, les moteurs dédiés à l’encodage et au décodage vidéo ont été mis à jour, afin de supporter le rendu HDR, ou le traitement de contenus 4K/120Hz, pour ne citer que ces aspects.

Et du côté de NVIDIA ? De manière très pragmatique, la marque verte et noire ne s’est pas contentée de se reposer sur son avance commerciale et technologique, loin s’en faut. Et si en termes de design, l’architecture Pascal restera fidèle aux grands principes qui ont guidé celle qui l’a précédé, Maxwell, elle arrivera tout de même avec son lot d’améliorations, même si l’approche des ingénieurs de la marque au caméléon diffèrera nettement de celle de leurs concurrents. Ainsi, le fabricant a lui aussi profité des nouveaux process de fabrication de son partenaire TSMC, en adoptant une gravure 16 nm FinFET. Cependant, il a choisi un chemin différent pour optimiser son architecture selon cette nouvelle perspective, en cherchant à pousser au maximum les fréquences de fonctionnement de ses GPU. Les équipes NVIDIA ont ainsi pu atteindre une vitesse de référence « boost » pour ce qui est de la GTX 1060 de 1709 Mhz, là où la GTX 980, son équivalent en termes de puissance sur la génération précédente, n’était donnée que pour 1216 MHz. De fait, cela permet à NVIDIA d’augmenter fortement les performances globales de ses GPU, tout en conservant un excellent rendement énergétique.

À côté de cela, la marque noire et verte a procédé à un certain nombre d’ajustements technologiques afin de répondre elle aussi aux besoins présents et futurs des joueurs. Ainsi, on notera la mise en place d’améliorations visant à mieux coller aux spécificités de DirectX 12, en intégrant des évolutions sur ses moteurs de commande ou sur sa gestion de la préemption. Mais les ingénieurs NVIDIA ont également implémenté au sein du Polymorph Engine, cet ensemble qui réunit les unités dédiées aux traitements de type géométriques, un nouveau moteur de calcul baptisé SMPE pour Simultaneous Multi Projection Engine. Son rôle ? Améliorer au niveau matériel le rendu d’une image 3D, que ce soit en termes de fidélité ou de vitesse de traitement, lorsqu’elle est projetée sur un système d’affichage multiple. Prenons l’exemple concret d’une configuration surround, comprenant 3 écrans positionnés côte à côte. Dans le cadre d’un affichage de ce type, le GPU se contentait jusqu’à présent de traiter les trois écrans comme un seul, l’image calculée étant alors la résultante de la somme des résolutions des 3 écrans. Problème : comme le montrent les schémas ci-dessous, si cette forme de projection est valable lorsque les 3 écrans sont positionnés sur le même plan, elle devient fausse lorsque les moniteurs situés de chaque côté sont orientés / inclinés de manière à offrir aux joueurs un vrai confort surround.

C’est là qu’intervient le moteur SMP : il va autoriser le rendu d’une scène 3D sur plusieurs points de vue, de manière à obtenir plusieurs projections de la scène, chacune d’elle correspondant précisément à chacun des écrans qui vont composer le système d’affichage. Il en résultera une image plus juste d’un point de vue géométrique. Mieux encore : le traitement de ces projections multiples aurait auparavant entrainé de très lourdes pertes de performances, dans la mesure où chaque portion de l’image globale aurait dû traverser tout le pipeline de rendu avant que le GPU ne puisse s’attaquer à la portion suivante, multipliant par 3 la durée totale de calcul de l’image. Grâce au moteur SMPE de Pascal, l’aspect géométrie du traitement de ces projections sera assuré sur une seule passe, jusqu’à 16 projections. Et nous avons pris l’exemple d’un affichage surround, mais les gains seront aussi et surtout applicables à des jeux VR, qui nécessitent justement la gestion de deux images simultanées. Par ailleurs, on signalera que NVIDIA a déjà mis en œuvre quelques idées, pour profiter de cette innovation dans des cas de figure plus variés : sur Shadow Warrior 2, par exemple, la technologie SMPE est utilisée pour découper une image 3D classique en plusieurs zones, zones qui se voient attribuer une résolution différente en fonction de leur positionnement. Cela permet concrètement de conserver un affichage très net au centre de l’écran, où sera concentrée l’attention du joueur, en échange d’un affichage légèrement dégradé en périphérie de l’image, le tout pour un gain substantiel de performance (15 à 20%, selon nos essais dans ce cas particulier).

Dans un registre complètement différent, NVIDIA a également planché sur une nouvelle forme de synchronisation verticale, Fast-Sync, afin de proposer un nouveau compromis en la matière, pour ceux qui ne peuvent s’offrir une solution de type G-Sync. Concrètement, Fast-Sync propose de découpler les process de rendu et d’affichage, afin d’insérer entre les deux un tampon supplémentaire, baptisé "last rendered buffer". Le GPU peut alors envoyer au framebuffer les images à la vitesse qu’il veut, ces dernières étant stockées alternativement dans le back buffer et le last rendered buffer. Le moteur d’affichage n’a alors plus qu’à choisir la meilleure des deux images disponibles, afin d’éviter les problèmes de "tearing". Certes, cette solution est inadaptée si votre valeur de FPS est inférieure à votre taux de rafraichissement effectif (G-Sync sera alors plus efficace). Mais si le framerate dépasse la vitesse d’affichage de l’écran, Fast-Sync présentera tous les avantages d’une V-Sync classique, sans les problèmes de latence.

Enfin, NVIDIA a continué d’étoffer son support logiciel et son écosystème GeForce Experience : jusqu’à présent, les joueurs avaient à leur disposition le service Shadowplay, qui permettait de diffuser simplement une session de jeu sur Twitch ou Youtube, et le système de streaming Gamestream, qui proposait soit d’inviter des amis dans une partie pour en prendre le contrôle, soit de streamer un jeu vers un autre PC GeForce ou vers un appareil Shield TV situé dans le salon. Maintenant, c’est un outil de capture d’écran, Ansel, qui vient s’ajouter à l’arsenal de GFE. Un arsenal qui a l’avantage d’être assez complet, et d’offrir des solutions clé en main aux joueurs, leur évitant de devoir en passer par un ou plusieurs logiciels tiers.

Au final, si sur le papier, les deux architectures présentent d’indéniables avancées, celle de NVIDIA a cet avantage notable de ne pas se contenter de solutions hardwares, en continuant de s’appuyer sur une série d’outils logiciels de plus en plus complets. Toutefois, encore faut-il que tout cela prenne corps dans une offre commerciale solide. Ce sera justement le propos des chapitres suivants qui s’attacheront aux cartes qui profiteront de ses architectures, et aux performances qu’elles proposent.