Avant de commencer à entrer dans le vif du sujet et dans le cœur de nos protocoles de tests, peut-être ne serait-il pas inutile de revenir sur les raisons qui font du lancement des processeurs Ryzen un moment assez particulier, autant pour AMD que pour les consommateurs que nous sommes. Ce sera également là l’occasion de tracer plus en détail les grandes lignes de l’architecture Zen, qui va sans doute porter AMD sur le marché des CPU pour les quelques années à venir.

Pour ceux qui ne seraient pas familiarisés avec l’actualité des processeurs ou avec l’historique d’AMD dans ce domaine, la situation pourrait se résumer par cette courte assertion : depuis près d’une décennie, AMD peine à se montrer pertinent dans son offre, face à un concurrent, Intel, qui au contraire, n’a cessé de dominer son sujet au travers de ses Core 2 Duo pour commencer (vers 2006), puis via les différentes itérations de ses gammes de processeurs i3, i5 et i7 (depuis 2010). La firme de Sunnyvale a bien essayé de corriger le tir à plusieurs reprises durant ce laps de temps, notamment en 2011, avec le lancement de l’architecture Bulldozer. Mais les compromis techniques déployés par ses ingénieurs ne sont jamais parvenus à s’imposer. Pour reprendre l’exemple de Bulldozer, cette dernière génération a donné naissance à une famille de processeurs dont les cœurs s’organisaient sous forme de modules, deux cœurs pouvant alors partager un certain nombre de ressources, comme le cache L2, ou le bloc gérant les opérations sur les nombres flottants. Et qui dit synergies de ressources dit gain de place, ce qui aura permis à AMD de proposer 8 cœurs physiques sur un seul die, là où Intel se limitait à des processeurs 4 cœurs (en ce qui concerne le marché grand public). Malheureusement, d’une part, l’utilisation de ces 8 cœurs était encore loin d’être optimale, notamment dans les jeux, et d’autre part, le concept de ressources partagées a très vite montré ses limites en pratique, grevant encore un peu plus les performances. Et cela, sans parler de l’aspect consommation, bien en deçà des standards Intel de l’époque…

Au final, les résultats sur un modèle FX-8370, censé représenter le haut de gamme de la génération Piledriver (première évolution de Bulldozer), se révélaient variables sur le plan applicatif, et assez catastrophique sur l’aspect vidéoludique. Ce processeur d’AMD est ainsi presque systématiquement plus limitant en jeu qu’un Core i3 6300, ou qu’un Core i5 6500. On comprend dès lors mieux pourquoi un retour d’AMD au premier plan semblait difficile à imaginer. Mais c’est pourtant toute l’ambition de cette nouvelle génération de processeurs Ryzen, et le moteur de ce retour, ce doit être l’architecture Zen, fruit de 4 ans de travail, et qui propose de faire table rase des erreurs du passé.

Côté produits, signalons pour commencer que l’architecture Zen donnera naissance à 3 gammes différentes de processeurs : les Ryzen 7, 5 et 3. Les premiers seront des modèles 8 cœurs cadencés entre 3,0 et 4,0 GHz (fréquence boost) et ce seront ceux que nous traiterons dans ce dossier, tandis que les second se contenteront de 4 ou 6 cœurs sur la même plage de fréquences. Quant aux CPU Ryzen 3, ils arriveront plus tard dans l’année et AMD n’a donc pas souhaité livrer les détails de leurs configurations pour le moment. Également, tous ces processeurs arriveront avec 5 nouveaux chipsets, et de nouvelles cartes mères, afin de coller aux standards d’entrées / sorties actuels : gestion de la mémoire DDR4 (jusqu’à 2667 MHz), de l’USB 3.1 Gen2, ou de l’interface NVM Express (NVMe).

Quant aux choix qui ont guidé la nouvelle architecture, en voici les grandes lignes : tout d'abord, le fabricant a réalisé un premier grand bon avant, en passant à une finesse de gravure de 14 nm, rejoignant ainsi son concurrent, dont les puces Kaby Lake sont gravées en 14 nm FF. Ensuite, les ingénieurs de la firme ont abandonné leur structure en module, pour adopter une architecture dotée de « vrais » cœurs, par opposition à la description que nous faisions des cœurs Bulldozer précédemment. Plus dans le détail, ces cœurs sont rassemblés par groupe de 4 au sein de blocs nommés CCX (pour CPU Complex), et disposent chacun de 64 Ko de cache d’instruction L1, 32 Ko de cache L1 de données, et 512 Ko de cache L2. Le cache L3, quant à lui, aura la particularité d’être partitionné en 4 modules de 2 Mo : chaque tranche de 2 Mo sera rattachée à un cœur, mais les données qu’elle contient resteront accessibles aux autres cœurs si besoin.

De gauche à droite, i7 6800K, Ryzen 7 1800X et i7 7700K

Enfin, vous l’aurez noté en parcourant les documents d'illustration ci-dessus, derrière ce premier niveau d’architecture se cache un second niveau, puisque les Ryzen 7 intègrent non pas 4, mais 8 cœurs physiques, ce qui implique deux CCX. Ces dernières unités sont donc reliées par un système baptisé Infinity Fabric, qui sera chargé de gérer les échanges entre le trio CCX1 - CCX2 - Contrôleur mémoire. Ces profondes modifications d’architecture s’accompagnent en sus d’amélioration au niveau des jeux d’instructions, des caches d’instructions, ou des prédictions de branchements.

Derrière ces éléments d’architecture, AMD a aussi mis en œuvre un certain nombre de solutions, incluses sous la dénomination SenseMI, et destinées à gérer de la manière la plus fine possible les différents paramètres de fonctionnement de la puce. La technologie Pure Power associe par exemple un large réseau de capteurs (température, fréquence, tensions) et les informations renvoyées par le système Infinity Fabric afin d’offrir un ratio performances / consommation optimal. Precision Boost utilise de son côté ces mêmes données, pour ajuster la fréquence de fonctionnement. À ce titre, signalons que les processeurs Ryzen proposeront une gestion de leurs fréquences à plusieurs niveaux. Outre la fréquence de base, on trouvera trois fréquences boost applicables : la première s’activera en cas de charge sur tous les cœurs, quand la seconde ne s'enclenchera que si 2 cœurs seulement sont mis à contribution. Enfin, un dernier palier variable nommé XFR pourra être atteint sur deux cœurs, si le système estime qu’une marge de manœuvre existe en termes de chauffe. Mais cette fonctionnalité ne sera intégrée que sur les puces de série X, Ryzen 7 1800X et 1700X donc.

Au final, AMD espère que l’ensemble de ces changements lui permettront de revenir dans la compétition, que ce soit sur l’aspect consommation, ou l’aspect performances. Des éléments que nous allons pouvoir vérifier, après un petit point sur notre protocole de test. Un protocole qui va s’appliquer aux trois processeurs AMD dont nous disposons pour le moment, les Ryzen 7 1800X, 1700X et 1700 et qu’il sera important de consulter, puisque Jeuxvideo.com oblige, il sera très axé sur la chose vidéoludique.

Zen : une architecture à géométrie variable

L’un des points importants sur lesquels AMD a souhaité communiquer concernant cette architecture Zen, est son approche à géométrie variable. Plus précisément, l’organisation autour d’une ou plusieurs CCX, reliées entre elles par une Data Fabric, devrait permettre à la marque que couvrir une large variété d’application : les processeurs Ryzen arrivent ainsi sur nos machines de bureau, mais devrait également alimenter le marché des ordinateurs portables à termes, comme celui des serveurs, avec Naples.