AMD Ryzen 7 9700X avec SMT désactivé : Des gains de performances ?

Dans un article publié le 10 août 2024, W1zzard, un expert reconnu de TechPowerUp, a révélé des résultats inattendus concernant les derniers processeurs Zen 5 d’AMD, notamment le Ryzen 7 9700X.

Initialement, TechPowerUp avait publié des tests sur les processeurs Ryzen 7 9700X et Ryzen 5 9600X, basés sur l’architecture Zen 5. Ces puces, fabriquées avec le procédé 4 nm de TSMC, promettaient une efficacité énergétique impressionnante, avec un TDP de seulement 65W. AMD avait annoncé une augmentation d’IPC (Instructions Par Cycle) d’environ 16% par rapport à l’architecture Zen 4 précédente.

Cependant, les tests initiaux ont révélé des gains de performances en jeu étonnamment modestes, ne dépassant pas 3% par rapport à leurs prédécesseurs, même dans les scénarios les plus exigeants pour le CPU. Cette divergence par rapport aux affirmations d’AMD a suscité l’étonnement et la curiosité dans la presse tech.

Face à ces résultats inattendus, l’équipe de TechPowerUp a approfondi ses investigations. C’est au cours de ces tests supplémentaires qu’une découverte fascinante a été faite : la désactivation du SMT (Simultaneous Multi-Threading) sur les processeurs Zen 5 entraînait des gains de performances significatifs dans de nombreux scénarios, contrairement aux générations précédentes.

Cette révélation soulève de nombreuses questions sur l’architecture Zen 5, l’implémentation du SMT par AMD, et les implications futures pour l’industrie des processeurs. Dans cet article, nous allons plonger en profondeur dans ces découvertes, analyser leurs implications, et tenter de comprendre ce que cela pourrait signifier pour l’avenir de la technologie des processeurs.

Qu’est-ce que le SMT ?

Avant d’entrer dans le vif du sujet, il est crucial de comprendre ce qu’est le SMT (Simultaneous Multi-Threading) et pourquoi il est généralement considéré comme bénéfique pour les performances des processeurs.

Le SMT, introduit par Intel au début des années 2000 sous le nom de Hyper-Threading, est une technologie qui permet à un seul cœur de CPU de gérer simultanément plusieurs threads d’exécution. En termes simples, il permet à un cœur physique d’apparaître comme deux cœurs logiques pour le système d’exploitation.

L’objectif principal du SMT est d’optimiser l’utilisation des ressources du cœur du processeur. Lorsqu’un thread n’utilise pas toutes les ressources disponibles (par exemple, pendant qu’il attend des données de la mémoire), le SMT permet à un autre thread d’utiliser ces ressources inactives, augmentant ainsi potentiellement l’efficacité globale du processeur.

AMD a implémenté sa propre version du SMT à partir de la première génération de processeurs Ryzen en 2017. Depuis lors, cette technologie a été une caractéristique standard des processeurs grand public d’AMD, généralement considérée comme un atout pour les performances, en particulier dans les tâches multi-threads.

C’est pourquoi les résultats obtenus par TechPowerUp avec le SMT désactivé sur les processeurs Zen 5 sont si surprenants et méritent une analyse approfondie.

Analyse des résultats individuels

Examinons maintenant en détail certains des résultats les plus intéressants obtenus par TechPowerUp lors de leurs tests avec le SMT désactivé sur le Ryzen 7 9700X, en les comparant aux générations précédentes et aux concurrents d’Intel.

Performance globale en jeu à 4K

Dans les tests de jeu à 4K, une résolution généralement limitée par les performances du GPU plutôt que du CPU, le Ryzen 7 9700X a montré un gain de performance de 1,5% avec le SMT désactivé. Bien que ce chiffre puisse sembler modeste, il est en réalité très significatif dans ce contexte.

Ce gain a permis au 9700X de passer d’une position « similaire aux CPU Zen 4 et aux CPU Intel de milieu de gamme » à la « deuxième place juste derrière le 7800X3D et à égalité avec le 14900K ». C’est un bond remarquable en termes de positionnement relatif.

Il est également intéressant de noter que le déblocage des limites de puissance et l’augmentation des fréquences via PBO (Precision Boost Overdrive) n’ont apporté qu’un gain supplémentaire de 0,2%, soulignant l’importance de l’optimisation du SMT.

Baldur’s Gate 3 à 4K

Le cas de Baldur’s Gate 3 est particulièrement révélateur. Avec le SMT désactivé :

• Le Ryzen 7 9700X (Zen 5) a gagné 7,2% de performance
• Le Ryzen 7 7800X3D (Zen 4 avec 3D V-Cache) a perdu 11% de performance
• Le Ryzen 7 7700X (Zen 4) n’a gagné que 1,9% de performance

Ces résultats, obtenus sur le même système avec seulement le CPU changé, démontrent clairement que quelque chose de fondamentalement différent se produit avec l’architecture Zen 5 en termes de scaling multi-threads.

Spider-Man à 4K

Dans Spider-Man, on observe à nouveau une tendance similaire :

• Le Ryzen 7 9700X gagne 5,1% de performance sans SMT
• Le Ryzen 7 7700X ne gagne que 3,6%
• Le Ryzen 7 7800X3D ne montre aucun changement significatif

Ces résultats renforcent l’idée que l’architecture Zen 5 réagit différemment à la désactivation du SMT par rapport aux générations précédentes.

Cyberpunk 2077 à 1080p

Le cas de Cyberpunk 2077 est intéressant car il montre un scénario où la désactivation du SMT a un impact négatif, mais dans des proportions différentes selon les processeurs :

• Le Ryzen 7 9700X perd 3,8% de performance
• Le Ryzen 7 7700X perd 5,4% de performance
• Le Ryzen 7 7800X3D ne perd que 0,7% de performance

Cela suggère que même dans les cas où le SMT est bénéfique, l’architecture Zen 5 semble mieux gérer sa désactivation que ses prédécesseurs.

Performance globale en jeu à 1080p

En moyenne, à 1080p, le Ryzen 7 9700X sans SMT obtient un gain de performance de 2,6%, alors que le 7800X3D est légèrement plus lent sans SMT et que le 7700X ne gagne que 0,7%. Avec de l’overclocking, le 9700X sans SMT se rapproche considérablement du sommet, rivalisant avec le Core i9-14900K d’Intel.

Applications et tâches spécifiques

1. Émulation : Le 9700X gagne environ 7% de performance sans SMT, un gain nettement supérieur aux autres CPU testés.
2. IA / Machine Learning : De manière surprenante, le 9700X à 8 cœurs / 8 threads (sans SMT) surpasse tous les autres CPU du groupe de test, y compris ceux ayant plus de threads.
3. Performance navigateur : Des gains massifs sont observés, atteignant des niveaux de performance jamais vus auparavant, surpassant même le Core i9-14900K d’Intel.
4. Encodage média : Un cas particulièrement intéressant où le 7700X stock était initialement plus rapide que le 9700X. La désactivation du SMT inverse cette tendance, le 9700X devenant 2,2% plus rapide que le 7700X, alors qu’il était 2,4% plus lent avec le SMT activé.

Implications et questions soulevées

Ces résultats soulèvent de nombreuses questions sur l’architecture Zen 5 et l’implémentation du SMT par AMD :

1. Changements architecturaux : AMD a-t-elle apporté des modifications significatives à l’implémentation du SMT dans Zen 5 sans les communiquer ?
2. Optimisation de l’ordonnancement : Y a-t-il des possibilités d’amélioration dans la façon dont les threads sont placés et les ressources allouées ?
3. Utilisation de l’IA : AMD utilise-t-elle des réseaux neuronaux entraînés par IA pour optimiser le fonctionnement du CPU, et cela pourrait-il être lié aux comportements observés ?
4. Mises à jour futures : AMD pourrait-elle résoudre ces problèmes via des mises à jour de microcode ou des mises à jour AGESA du BIOS ?
5. Implications pour les développeurs : Ces résultats suggèrent-ils que les développeurs de jeux et d’applications devraient repenser leur approche de l’optimisation multi-threads ?

AMD Ryzen 7 9700X avec SMT désactivé : Conclusion

Les découvertes de TechPowerUp concernant les performances des processeurs Zen 5 d’AMD avec le SMT désactivé sont à la fois fascinantes et déconcertantes. Elles remettent en question notre compréhension actuelle de l’architecture des processeurs modernes et de l’utilisation efficace du multi-threading.

D’une part, ces résultats montrent le potentiel impressionnant de l’architecture Zen 5 en termes de performances brutes par cœur. Le fait que le Ryzen 7 9700X puisse surpasser des processeurs ayant plus de threads dans certaines tâches, même avec le SMT désactivé, témoigne de l’efficacité de la conception de base de Zen 5.

D’autre part, ces découvertes soulèvent des questions importantes sur l’implémentation actuelle du SMT dans Zen 5. Pourquoi l’activation du SMT semble-t-elle parfois entraver les performances plutôt que de les améliorer ? Est-ce dû à des problèmes d’ordonnancement au niveau du système d’exploitation, ou y a-t-il des aspects de l’architecture Zen 5 qui nécessitent une optimisation plus poussée ?

Il est important de noter que ces résultats ne signifient pas nécessairement que le SMT est « mauvais » ou qu’il devrait être systématiquement désactivé. Dans de nombreux cas, en particulier pour les tâches hautement parallélisées, le SMT continue d’offrir des avantages significatifs. Ce que ces résultats suggèrent, c’est qu’il pourrait y avoir une marge d’amélioration dans la manière dont le SMT est implémenté et utilisé, tant au niveau matériel que logiciel.

Pour l’avenir, ces découvertes pourraient influencer plusieurs aspects de l’industrie :

1. Optimisation des processeurs : AMD pourrait revoir son approche du SMT dans les futures itérations de Zen 5 ou dans Zen 6, cherchant peut-être des moyens de rendre le SMT plus « intelligent » et adaptatif selon la charge de travail.
2. Développement de logiciels : Les développeurs de jeux et d’applications pourraient être amenés à repenser leurs stratégies d’optimisation multi-threads, en tenant compte de ces nouvelles observations sur les performances avec et sans SMT.
3. Évolution des systèmes d’exploitation : Microsoft et d’autres développeurs de systèmes d’exploitation pourraient être incités à affiner leurs algorithmes d’ordonnancement pour mieux s’adapter aux spécificités des architectures modernes comme Zen 5.
4. Benchmarking et tests : Ces résultats soulignent l’importance de tests approfondis et variés lors de l’évaluation des performances des processeurs, en prenant en compte différentes configurations, y compris avec le SMT activé et désactivé.

En conclusion, les découvertes de TechPowerUp sur les performances du Zen 5 avec le SMT désactivé ouvrent un nouveau chapitre passionnant dans notre compréhension des processeurs modernes. Elles nous rappellent que, même dans un domaine aussi mature que la conception de CPU, il reste encore des surprises à découvrir et des optimisations à réaliser. Alors que nous attendons la réponse officielle d’AMD et d’éventuelles mises à jour ou clarifications, ces résultats promettent de stimuler l’innovation et la recherche dans le domaine des architectures de processeurs pour les années à venir.