GPU mobile : NVIDIA GeForce GT 420M en test

Avec sa série Mobility Radeon HD 5000, AMD a frappé un grand coup dans le monde de la puce graphique mobile. NVIDIA a accusé le coup, envoyant au front une série GeForce 300M pas vraiment à la hauteur. Aujourd'hui, la firme au caméléon tente un retour avec deux nouvelles gammes de GeForce 400M destinées aux ordinateurs portables.

Basées sur l'architecture Fermi, ces 7 nouvelles références (la GTX 480 étant annoncée depuis plusieurs semaines) sont toutes compatibles avec la technologie Optimus de NVIDIA et, pour certaines seulement, avec 3D Vision. Nous évoquions récemment dans nos colonnes ces différentes déclinaisons (voir Conférence de rentrée NVIDIA : GeForce 400M en approche).

Aujourd'hui, c'est une GeForce GT 420M -soit l'une des cartes d'entrée de gamme de la série des 400M- que nous allons tester et comparer avec deux autres GPU encore largement présents dans les ordinateurs portables actuellement commercialisés, à savoir la Mobility Radeon HD 5650 d'AMD et la GeForce GT 330M de NVIDIA appartenant à la précédente génération de GeForce mobiles.

Nous nous intéresserons évidemment aux performances de cette nouvelle puce, mais également à sa consommation, que nous tenterons d'estimer afin de savoir si NVIDIA est parvenu à conserver le TDP de son GPU sous un seuil raisonnable.

GeForce 400M : deux nouvelles gammes chez NVIDIA

Quoi de neuf avec cette série 400M ? Le premier élément à noter concerne la légère, mais notable, simplification de la gamme. Car si la série des GeForce 300M ne comprenait « que » 9 références, le nombre réel de modèles était bien plus important, en fonction de la fréquence de la mémoire ou du type de mémoire utilisé. Pour le moment, la série des GeForce 400M reste à peu près claire, mis à part pour la GT 445, qui possède deux déclinaisons très différentes. L'existence de la moins puissante d'entre elles est directement liée à une demande des OEM, d'après NVIDIA France.

Pour entrer un peu dans les détails de la série GeForce 400M, on distingue 3 gammes distinctes : l'entrée de gamme n'est plus constituée que d'une seule puce, le GT 415M. Le milieu de gamme est composé de 4 puces, du GT 420M à la version la plus légère du 445M. Les GTX 460M, 470M, 480M et, dans une certaine mesure, la seconde version de la GT 445M, forment quant à elles le haut de gamme.



Constatation importante : quelle que soit la gamme, les puces proposées par NVIDIA semblent gagner significativement en puissance, particulièrement grâce à la multiplication de cœurs CUDA. En effet, si l'on compare la GT 320M et la GT 420M par exemple, on s'aperçoit que la fréquence du GPU est identique, que la mémoire utilisée est la même, tout comme le bus mémoire alors que la fréquence de cette dernière n'a quasiment pas changé. En revanche, le nombre de cœurs CUDA a triplé, d'où une puissance théorique qui grimpe de 60%, la GT 420M se retrouvant au niveau d'une GT 330M. Reste à savoir si, dans les faits, cette différence est si importante.

4 déclinaisons de Fermi, pas moins !

Toutes ces puces mobiles sont basées sur une déclinaison de l'architecture Fermi : le GTX 480M s'appuie sur le GF100, le GTX 470M sur le GF104, les GTX 460M et GT 445M sur le GF106, et les autres puces de la série sur le petit dernier, le GF108. L'architecture des GF104, GF106 et GF108 ont en commun la composition du Streaming Multiprocessor (SM), ou multiprocesseur. Ce dernier comprend 48 unités de calcul généraliste (les fameux cœurs CUDA) et 8 unités de texture. Le GF100, première déclinaison de l'architecture Fermi, propose quant à lui 32 cœurs CUDA et 4 unités de texture par SM. Toutes ces déclinaisons possèdent une unité de traitement géométrique (Polymorph Engine) par SM.

Ce qui différencie en fait les GF104, GF106 et GF108 est le nombre de ces Streaming Multiprocessor. Dans l'architecture Fermi, on compte un nombre maximal de 4 SM par GPC (Graphic Processing Cluster). Les GF106 et GF108 ne disposent que d'un GPC et sont donc limités à 192 coeurs CUDA et 32 unités de texture. Le GF104, fait de deux GPC, peut quant à lui bénéficier de 384 cœurs CUDA et 64 unités de texture. Enfin, le GF100 et ses 4 GPC peuvent théoriquement atteindre 512 cœurs CUDA (4 SM sur 4 GPC et 32 cœurs CUDA par SM) et 128 unités de texture, même si ces nombres ne sont pas atteints en pratique pour des raisons de rendement. Les 352 coeurs CUDA de la GTX 480M en sont la preuve.


Vous l'aurez compris, les GF106 et GF108 sont des déclinaisons allégées du GF104 et, à fortiori, du GF100. La structure de la puce s'en trouve aérée et le TDP qui en résulte doit, en principe, diminuer en conséquence. Seulement voilà, NVIDIA ne communique aucune information concernant l'enveloppe thermique de ses puces. S'il est évident que cette information peut varier d'un modèle de portable d'une certaine marque à celui d'un autre constructeur, il devrait être toutefois possible pour NVIDIA de fournir un TDP de référence, comme le fait par ailleurs son concurrent AMD.

Sachez enfin que toutes ces puces fonctionnent en PCI-Express 2.0 16x et que seuls les modèles GTX sont compatibles SLI. Pas d'évolution concernant la finesse de gravure, puisqu'on retrouve ici le 40 nm déjà utilisé pour la série des GeForce 300M. Notez également que toutes ces puces gèrent le bitstream audio HD via la connectique HDMI.

DirectX 11 et Optimus généralisés...

Au rang des bonnes nouvelles associées à la sortie de cette nouvelle série GeForce 400M, on note la promesse faite par NVIDIA concernant sa fameuse technologie Optimus. En effet, si, théoriquement, cette technologie est en mesure de fonctionner sur les ordinateurs portables équipés d'une puce NVIDIA depuis mai dernier, rares sont finalement les modèles qui en bénéficiaient réellement, faute d'une gestion logicielle effective. Cette fois, tous les portables proposant un GPU de la série GeForce 400M devraient inclure Optimus.

Si les plus curieux devront jeter un œil sur l'article que nous avions consacré à Optimus, voici pour les autres un petit résumé. Parmi les portables vendus actuellement dans le commerce, certains sont équipés à la fois d'une puce graphique embarquée (c'est le cas de tous les modèles pourvus de processeurs Intel Core i3 / Core i5) et d'une puce dédiée. Le principal reproche fait à ces ordinateurs concerne leur autonomie, rendue particulièrement faible du fait de la consommation importante du GPU. La solution mise en place, appelée switchable graphics, permet d'utiliser tantôt la puce embarquée (pour les tâches ne nécessitant pas de ressources), tantôt le GPU dédié, lorsque des calculs 3D sont impliqués. Mais avant Optimus, ce passage nécessitait l'intervention de l'utilisateur et parfois même le redémarrage du PC. C'est donc là que se trouvent les avantages de la technologie NVIDIA, qui est invisible pour l'utilisateur et autorise une mise en veille profonde du GPU dédié lorsqu'il n'est pas utilisé, ce qui augmente significativement l'autonomie des portables qui en sont équipés.

L'autre bonne nouvelle, c'est évidemment la généralisation du support DirectX 11, bien des mois après AMD... Il était temps !

... mais pas 3D Vision, ni le HDMI 1.4a, ni la GDDR5

En revanche, au niveau des regrets, on note l'incompatibilité de certaines puces avec la technologie 3D Vision (et a fortiori 3DTV) que nous testions fin aout 2009, alors même que NVIDIA communique beaucoup sur cette possibilité étendue aux ordinateurs portables. Les GT 415M et GT 420M, en l'occurrence, sont donc incapables de supporter 3D Visionn du fait de performances trop faibles.

Concernant le support de la version 1.4a de l'HDMI, on est dans un registre opposé puisque ce sont les puces haut de gamme (les GTX 460M, 470M et 480M) qui ne peuvent le gérer. La faute aux déclinaisons du Fermi : les GF106 et GF108 autorisent le HDMI 1.4a contrairement aux GF104 et GF100, plus anciens. On regrette enfin que la GDDR5 ne soit pas généralisée à l'ensemble des puces.

Acer Aspire 5745PG « Touch »

Présenté tout récemment à l'IFA, ce nouveau modèle de la gamme Aspire d'Acer est innovant en bien des points. Tout d'abord, et c'est ce qui nous intéresse ici, il est équipé d'une GeForce GT 420M, l'une des puces graphiques de la nouvelle gamme GeForce 400M de NVIDIA. Une puce toutefois légèrement retouchée pour l'occasion, puisque ce ne sont pas 512 Mo de mémoire DDR3 qui l'accompagnent, mais bien 1 Go.

Les autres spécifications sont conformes à celles de la puce de référence de NVIDIA : 96 cœurs CUDA, une fréquence de fonctionnement du GPU de 500 MHz, une interface mémoire de 128 bits et une fréquence mémoire de 800 MHz.

Autre élément innovant présent sur ce portable : son écran tactile. S'inspirant de ce qui existe sur les nettops et autres TouchSmart de HP, Acer a décidé d'introduire le tactile sur les ordinateurs portables. Et si le constructeur n'est pas le seul à se lancer dans cette aventure, il reste un pionnier dans le domaine, comme le prouve ce prototype à deux écrans tactiles. On note toutefois l'absence d'un dispositif multitouch qui nous laisse un peu sur notre faim.

Pour le reste, c'est plus classique : un écran 15,6 pouces de type glossy à la résolution limitée (mais plus adaptée à l'aspect tactile) de 1 366 par 768 pixels et un châssis gris et noir relativement fin pour un design assez sobre. Le touchpad est relativement haut et large, mais il ne considère pas le défilement horizontal et ne gère pas, là non plus, le multitouch. Côté ergonomie toujours, on note avec plaisir la présence d'un pavé numérique indépendant.



La connectique est correcte, avec 4 ports USB 2.0, une sortie HDMI et une au format VGA, les entrées et sorties audio (casque et micro), la prise Ethernet et un lecteur de cartes mémoire en façade. Manque l'USB 3.0 et un port eSATA pour être complet.

Côté matériel maintenant, ce sont 4 Go de mémoire vive de type DDR3 qui viennent épauler l'Intel Core i5 cadencé à 2,53 GHz. Le disque dur présent dans cet Aspire 5745PG est un modèle d'une capacité de 320 Go. Côté lecteur optique, on trouve un combiné graveur/lecteur de DVD multicouche qui a pour particularité de s'ouvrir via un bouton placé sur le dessus de l'ordinateur.

Commercialisé dans les prochains jours au prix de 999 euros, cet Aspire 5745PG est sobre et brille, nous le verrons, par sa faible consommation. Nous sommes en revanche plus sceptiques sur l'utilité de l'interface tactile.

Performances

Afin de tester les aptitudes de la GeForce 420M de notre portable Acer, nous l'avons mise en concurrence avec deux autres modèles. Le premier provient également de chez Acer et a récemment été testé par nos soins dans notre comparatif de pc portables. L'Acer Aspire 4820TG, puisqu'il s'agit de lui, est équipé d'un Intel Core i5 430M fonctionnant à 2,26 Ghz (et 2,53 GHz lorsque le Turbo Boost est activé), de 4 Go de RAM à 1 066 MHz, et d'une AMD Mobility Radeon HD 5650 dotée d'1 Go de mémoire dédiée. Le second portable est un Packard Bell TX86 comprenant un Intel Core i5 540M à 2,53 GHz (3,06 GHz avec le Turbo Boost), 4 Go de DDR3 tournant à 1 066 MHz et une NVIDIA GeForce GT 330M équipée de son Go de mémoire dédiée.

Quelques précisions sur les deux puces graphiques qui vont concurrencer notre GeForce 420M. Les caractéristiques du GeForce GT 330M qui équipe le modèle Packard Bell sont conformes aux références données par NVIDIA. On trouve donc 48 cœurs CUDA, la fréquence du GPU est fixée à 575 MHz et celle de la mémoire à 790 MHz pour un bus mémoire de 128 bits, soit une bande passante de 25,6 Gb/s. La différence la plus significative avec notre GeForce 420M en test se situe donc uniquement autour du nombre de cœurs CUDA, deux fois plus important pour le GeForce 420M, et de la fréquence de fonctionnement du GPU, plus élevée pour le GT 330M (575 MHz contre 500 MHz).

Pour l'AMD Mobility Radeon HD 5650 de l'Acer Aspire 4820TG, notez que la puce est cadencée à 550 MHz tandis que la mémoire DDR3 fonctionne quant à elle à 800 MHz. La bande passante mémoire est identique aux deux GeForce en test et la quantité de mémoire est, là aussi, de 1 024 Mo. Tous nos tests ont été réalisés avec les derniers drivers et les derniers patchs en date, le tout sous Windows 7 Edition Familiale Premium 64 Bits.

3DMark Vantage

Commençons par un test synthétique avec les deux modules de 3DMark Vantage prévus pour mettre à l'épreuve les GPU. La résolution retenue est celle des écrans des 3 portables en test (1366x768) et le profil utilisé est réglé sur Performance. Voici les résultats obtenus :


La Mobility Radeon HD 5650 sort gagnante de ce test avec un résultat plus de 20% supérieur à celui de notre GeForce GT 420M en test. Cette dernière surpasse toutefois la GT 330M assez largement.

Far Cry 2

Premier jeu de notre série de tests, Far Cry est ici utilisé en 1366x768, avec un niveau de détails réglé sur « Optimal ».


Le classement ressemble à s'y méprendre à celui obtenu sur 3DMark Vantage, avec une nette domination de la HD 5650 mobile et une amélioration perceptible de la GeForce GT 420M par rapport à son aïeul le GT 330M.

Batman Arkham Asylum

Impossible de faire l'impasse sur ce best seller que nous faisons tourner ici en 1 366 par 768 pixels, avec un niveau de détails élevé et sans activer la technologie PhysX de NVIDIA.


La Mobility Radeon HD 5650 continue de faire sa loi face à deux GeForce qui offrent ici le même niveau de performance.

Tom Clancy's H.A.W.X

Un petit passage dans les airs avec Tom Clancy's H.A.W.X que nous lançons en mode DirectX 10.1 avec un niveau de détail élevé et toujours dans la résolution de 1 366 par 768 pixels, celle nativement supportée par les écrans de nos trois portables.


Le test de performance associé au jeu Tom Clancy's H.A.W.X fait la part belle aux fréquences élevées. On retrouve donc le GeForce GT 330M, dont la fréquence de fonctionnement est 15% supérieure (550 MHz contre 500 MHz) à celle des deux autres GPU, par ailleurs à égalité. Cette différence de 15% se retrouve au niveau des performances.

Arma II

Dernier jeu de cette série, l'Arma II de Bohemia Interactive est ici employé en 1366x768 avec un niveau de détail élevé.


La Mobility Radeon HD 5650 se montre ici bien plus performante que le GeForce GT 420M qui se relégué à la dernière place par le GT 330M, plus performant sur ce jeu également.

Photoshop CS5

Photoshop est une application qui bénéficie de l'API CUDA de NVIDIA. Nous utilisons le logiciel dans sa version 64 bits et appliquons une série de filtres sur une image de 12 Mo.


Les effets de CUDA sont clairement visibles ici, et les deux GeForce l'emportent assez largement sur la Radeon HD 5650 mobile. Notez toutefois que malgré un nombre de coeurs CUDA deux fois plus important, la GeForce GT 420M ne parvient qu'à égaler le score de la GT 330M, qui bénéficie il est vrai d'une fréquence de fonctionnement plus élevée de 15%.

Navigation Internet

Autre apport de CUDA, celui de la décompression HD. Nous avons donc procéder à la lecture d'une vidéo HD (720p) sur Youtube pour observer que le processeur n'était chargé qu'à 25% pour les deux portables équipés des GeForce GT 330M et 420M, alors que l'Acer Aspire 4820TG se trouvait en moyenne à 40% de charge, avec des pointes à 70%.

Quelle consommation pour cette GeForce GT 420M ?

L'intérêt majeur d'Optimus est le gain en matière de consommation au repos attendu. Face à la solution AMD de l'Acer Aspire 4820TG, comment se comportent les deux autres portables équipés de la technologie NVIDIA ? Pour le savoir, nous avons fait subir une charge importante au processeur et à la puce de nos trois portables et mesuré leur consommation respective à l'aide d'un wattmètre. Les résultats sont consignés dans les deux graphiques suivants, le premier présentant la consommation globale des portables au repos, le second, la mesure en charge.


L'effet d'Optimus se fait clairement sentir et la possibilité de passer en veille profonde le GPU de NVIDIA pour laisser complètement la main à la puce embarquée Intel parvient à nous offrir une consommation particulièrement basse (nous sommes ici en mode économie d'énergie, luminosité moyenne). Les deux portables équipés d'une solution NVIDIA font donc beaucoup mieux que l'Acer 4820TG qui embarque la Mobility HD Radeon 5650.


En charge, la tendance s'inverse et on s'aperçoit que la puce AMD est légèrement moins gourmande que la GeForce GT 330M, et significativement moins que la GT 420M, qui consomme près de 12% d'énergie supplémentaire face à la Radeon HD 5650. La raison du silence de NVIDIA concernant le TDP de ses puces ? Ce n'est en fait pas une surprise, l'architecture Fermi étant connue pour sa gourmandise.

Conclusion

A l'issue de ce test, que dire de cette série des GeForce 400M, et plus particulièrement de la GT 420M ? La promesse faite par NVIDIA, à savoir des performances supérieures de 40% par rapport à l'ancienne gamme des GeForce 300M, est alléchante. Et si les spécifications techniques laissent à penser que la firme au caméléon dit vrai, certains de nos tests nous laissent toutefois sur notre faim. En effet, face à la GT 330M, notre GT 420M n'est pas toujours à la fête, étant la plupart du temps distancée par la Mobility Radeon HD 5650.

Certains d'entre vous diront que nous aurions dû mettre face à face notre GeForce GT 420M et une GT 320M. Et on touche finalement à la question principale de ce dossier qui concerne le positionnement de cette puce dans les différentes gamme d'ordinateurs portables. En effet, la nouvelle série de NVIDIA s'étant déplacée vers le milieu de gamme comme nous l'avons vu en introduction, la GT 420M pourrait très bien remplacer la GT 330M dans une gamme de portables dont les tarifs débuteraient à 700 euros, pour un gain de puissance limité, voire nul. Si au contraire elle est placée dans des portables d'entrée de gamme à la place d'une GeForce GT 320M, dans ce cas, le bond en avant en termes de fonctionnalités et de puissance sera effectivement conséquent. Et c'est finalement le choix des différents constructeurs qui donnera ou non un intérêt à cette puce.

Reste que les avantages d'Optimus ou de CUDA ne sont plus à démontrer, comme l'attestent la consommation au repos ou les tests sous Photoshop ou Youtube. La présence d'une connectique HDMI 1.4a est également un bon point pour la nouvelle série GeForce 400M.

Mais la série Mobility Radeon HD 5000 pourrait continuer à faire du mal à NVIDIA au niveau du gaming pur et dur. Notre 5650 de test domine en effet la GeForce GT 420M sur de nombreux tests, le tout pour un positionnement tarifaire qui semble équivalent. Pour concurrencer AMD, NVIDIA devra jouer sur ses atouts que sont 3D Vision et 3DTV, fonctionnalités dont est dépourvue la GT 420M, et sur Optimus, bien présent ici et qui ravira ceux qui sont à la recherche d'un portable possédant une carte graphique dédiée sans sacrifier l'autonomie de leur machine.