Au printemps dernier, le caméléon avait préféré mettre en avant une puce moyenne gamme pour inaugurer son architecture Kepler sur mobile (voir notre test du GeForce GT 640M). Volonté d'afficher sa présence sur le marché des ultrabooks (le GT 640M était alors présent dans l'Aspire m3 d'Acer) ou retard sur sa puce haut de gamme, on ne saurait le dire. Quoi qu'il en soit, ce n'est qu'en juin que NVIDIA annonçait la puce la plus performante de sa gamme, la GTX 680M.
Cette dernière venait alors remplacer le GeForce GTX 675M dans ce rôle, une puce qui n'était ni plus ni moins qu'un GeForce GTX 580 rebadgé, et donc une architecture Fermi. Mais elle arrivait surtout pour concurrencer directement le Radeon HD 7970M d'AMD, annoncé fin avril : selon NVIDIA, sa puce devait atteindre des performances 20% supérieures à celle d'AMD. Des chiffres que nous nous chargerons évidemment de vérifier durant nos tests.
Depuis le mois de juin, rares sont encore les portables dotés du nouveau GPU mobile de NVIDIA. A ce jour, nous avons recensé les Clevo P170EM, GT70 de MSI et Alienware M18x et M17x. C'est ce dernier modèle que nous utiliserons pour nos tests, qui compareront le GTX 680M à son prédécesseur, le GTX 580M, en plus du Radeon HD 7970M, tant du point de vue des performances que de celui de la consommation.
Remarque : le jour même de la publication de cet article, AMD a publié de nouveaux pilotes Catalyst censés apporter jusqu'à 15% de performances en plus sur certains jeux comme Battlefield 3. Une annonce à laquelle NVIDIA a immédiatement réagi en publiant ses 310.33, en version bêta également. Là aussi, les performances sont accrues, avec par exemple +6% sur Batman Arkham City. En publiant notre article ce jour, nous n'avons évidemment pas pu tester ces nouveaux pilotes et vérifier les chiffres annoncés par les deux constructeurs.Contrairement au GeForce GTX 675M, qui représentait le haut de gamme chez NVIDIA avant l'arrivée du GTX 680M, la dernière puce mobile en date du caméléon repose bien sur une architecture Kepler. Nous ne reviendrons pas en détails sur cette dernière, qui a été déjà traitée dans nos colonnes, que ce soit pour les puces mobiles (voir GeForce GT 640M, le Kepler mobile de NVIDIA) ou pour celles destinées aux ordinateurs de bureau (voir NVIDIA GeForce GTX 680 : la réponse au Radeon HD 7970 ?).
Quelques rappels s'imposent tout de même pour mieux comprendre les caractéristiques du GeForce GTX 680M. Pour aboutir à Kepler, NVIDIA a basé son travail d'optimisation sur sa précédente architecture Fermi. La puce, gravée en 28 nm, reste divisée en GPC (pour Graphics Processing Cluster), mais l'agencement de ces derniers évolue. Les SM (ou Streaming Multiprocessors) font ainsi place au SMX, et alors que sur Fermi, on comptait 4 SM par GPC, Kepler ne compte plus que 2 SMX par GPC.
Le schéma d'un SMX
Évidemment, il ne s'agit pas d'une simple division par deux des unités de calculs, puisque la structure du SMX diffère de celle du SM. De 48 cœurs CUDA dont pouvait disposer un SM sur une puce de la famille des GeForce 500M, on passe ici à 192 cœurs CUDA par SMX. Sachez que chacun de ces SMX embarque 16 unités de texture, les deux SMX (et donc un GPC) disposant d'un total de 8 unités ROP.
Basé sur le GK104 du GeForce GTX 680, notre GeForce GTX 680M dispose, comme son homologue desktop, de 4 GPC, et donc en théorie de 8 SMX. Toutefois, pour des considérations de consommation et d'enveloppe thermique propres aux PC portables, seuls 7 SMX sont fonctionnels au sein de la nouvelle puce mobile de NVIDIA. De savants calculs mènent alors aux chiffres suivants : le GeForce GTX 680M contient 1 334 cœurs CUDA (fonctionnant à 720 MHz), 112 unités de texture et 32 ROPs.
Retirez un SMX à ce diagramme représentant le GeForce GTX 680 et vous obtenez celui du GTX 680M
L'autre modification significative de Kepler concerne la mémoire. La puce est équipée d'un contrôleur mémoire de 64 bits par GPC. Dans le cas de notre GeForce GTX 680M, on a donc affaire à un bus mémoire de 256-bit. Avec 2 (voire 4) Go de GDDR5 dédiés fonctionnant à 1 800 MHz (d'après les recommandations de NVIDIA), on parvient à une bande passante de 115,2 Go/s, contre 96 Go/s pour le GeForce GTX 580M, soit un gain significatif.
Parmi les autres nouveautés introduites par Kepler, nous pourrions évoquer le GPU Boost, un mélange de solutions matérielle et logicielle visant à optimiser la carte pour en tirer le meilleur, notamment en ce qui concerne les fréquences de fonctionnement. Nous nous arrêterons ici pour les détails, puisque les puces mobiles de génération Kepler ne bénéficient tout simplement pas de cette technologie.
Enfin, avec la série 300 de ses pilotes GeForce, NVIDIA a introduit de nouvelles subtilités en matière de traitement d'image (FXAA, Adaptative VSync), ainsi que nouvel encodeur (NVENC), dont vous pourrez retrouver les détails dans l'article consacré au GeForce GTX 680.
La puce que nous testons aujourd'hui est en tous points conforme aux recommandations de NVIDIA. Les cœurs CUDA fonctionnent à 720 MHz, les 2 Go de GDDR5 sont cadencés à 1 800 MHz et la puce est naturellement compatible avec les technologies maison que sont Optimus, PhysX, 3D Vision et 3DTV Play, et peut être associé à une seconde puce identique via un connecteur SLI. Elle supporte DirectX 11.1 et OpenGL 4.2. Son enveloppe thermique demeure inchangée par rapport à la génération précédente, et ne devra pas dépasser les 100 Watts.
Quels portables pour nos tests ?
Nous le disions en introduction, les machines équipées d'un GeForce GTX 680M de NVIDIA sont encore relativement peu nombreuses. Parmi le faible choix qui s'offrait à nous, nous avons retenu le M17x d'Alienware pour la simple (et bonne) raison que ce modèle est également disponible avec un Radeon HD 7970M, le concurrent direct de la puce du caméléon.
Le M17x de Alienware est une machine que l'on peut configurer à sa guise, avec un large choix de composants. Nos modèles de test embarquent tous deux un processeur Intel Core i7-3610QM et 8 Go de mémoire vive cadencés à 1 600 MHz (sous la forme de 2 modules de 4 Go). L'un de nos deux portables possède donc le GTX GeForce 680M décrit en page précédente, une puce dont les spécifications techniques sont en tous points conformes à celles recommandées par NVIDIA.
L'autre M17x renferme le Radeon HD 7970M d'AMD, une puce graphique que l'on peut comparer au Radeon HD 7870. Toutes deux possèdent 1 280 shaders, 32 unités ROP et 80 unités de textures pour un total de 2,8 milliards de transistors disposés sur une surface de 212 mm². La puce est gravée en 28 nm et dispose de 2 Go de mémoire dédiée de type GDDR5 cadencés à 1 200 MHz et interfacés sur un bus 256-bit, pour une bande passante totale de 153,6 Gbps.
Ce qui différencie le HD 7970M du HD 7870 ? La fréquence des processeurs de flux : 850 MHz pour la puce mobile contre 1 GHz pour celle destinée aux ordinateurs de bureau. Conséquence de cette fréquence moindre, une enveloppe thermique nettement plus faible de 100 W contre 175 W pour le Radeon HD 7870. Ce Radeon HD 7970M est évidemment compatible DirectX 11.1 et PCI-E 3.0.
Concernant nos deux M17x, sachez que la version NVIDIA mise à notre disposition embarque un SSD (pour le système) Samsung 830 Series de 128 Go ainsi qu'un disque dur (pour le stockage) issu également des usines Samsung. La version AMD dispose d'un SSD en mSATA, de 32 Go, et d'un disque dur de 750 Go (fonctionnement en SSD Caching). Les autres composants de ces deux configurations sont par ailleurs identiques, du système de refroidissement aux circuits sans-fil, en passant par l'écran.
Nous tenions également à vérifier l'évolution du haut de gamme de NVIDIA en comparant son dernier GPU mobile à son prédécesseur, le GeForce GTX 580M. MSI a répondu à notre appel en nous prêtant un GT 783 doté de la puce recherchée.
Une puce de génération Fermi, basée sur le GF 114 et qui compte 1,95 milliard de transistors sur une surface de 332 mm². Gravée en 40 nm, ce GeForce GTX 580M compte 384 cœurs CUDA fonctionnant à 1 240 MHz, ainsi que 32 ROPs et 64 unités de textures. Elle est dotée de 2 Go de GDDR5 cadencés à 750 MHz et interfacés sur un bus 256-bit, pour une bande passante totale de 96 Go/s. Tout comme le Radeon HD 7970M et le GeForce GTX 680M, elle dispose d'une enveloppe thermique qui n'excède pas les 100 W.
Le MSI GT 783 étant un portable un peu plus ancien que nos deux Alienware, il n'embarque pas un processeur de génération Ivy Bridge, mais un Intel Core i7-2670QM Sandy Bridge. Il est équipé d'un disque dur de 750 Go (et donc d'un support de stockage encore différent de nos deux modèles Alienware) et d'un unique module de mémoire de 8 Go fonctionnant à 1 333 MHz (la valeur maximale théoriquement supportée par un processeur Sandy Bridge). Comme nos deux autres portables, il est doté d'une dalle de 17,3 pouces.
De la comparaison de GPU mobiles
Tester un GPU mobile n'est pas la chose la plus aisée qui soit. Pourquoi ? Tout simplement parce que cette puce est un des composants du tout qu'est l'ordinateur portable qu'elle équipe. Pour réaliser un comparatif correct de puces graphiques mobiles, il est nécessaire que ce composant et lui seul soit la variable de la configuration. Autrement dit, processeur, mémoire vive, support de stockage doivent être les identiques durant tous les tests.Deux possibilités dès lors : soit se procurer deux portables qui offrent exactement la même configuration, au GPU près (ce qui n'est pas évident, même en se limitant à un constructeur), soit... mettre les mains dans le cambouis et démonter chaque machine pour uniformiser les composants. C'est vers ce choix que nous nous sommes tournés, étant données les différences de nos trois configurations de test.
Notre portable MSI embarque le processeur de plus ancienne génération, et le remplacement de ce dernier par le Core i7-3610QM n'a malheureusement pas fonctionné, faute d'un BIOS adapté. Nous avons donc choisi d'utiliser le Core i7-2670QM du GT 783 dans toutes nos machines, ce qui n'a posé aucun problème. Pour le système, nous avons utilisé le Samsung 830 Series présent dans l'un des deux Alienware M17x. Enfin, nous avons utilisé les mêmes modules de mémoire vive (2 barrettes de 4 Go) et uniformisé les fréquences dans les BIOS à 1 333 MHz.
Côté pilotes, nous avons utilisé les versions les plus récentes au moment du test, à savoir les GeForce 306.97 chez NVIDIA, et les Catalyst 12.8 pour AMD. Nous fonctionnons sous Windows 7 Intégrale en version x64 et SP1. Tous nos tests ont été réalisés dans la définition maximale supportée par les deux portables Alienware, à savoir 1 600 par 900 pixels, alors que la synchronisation verticale et PhysX étaient désactivés.
Sachez enfin que pour nous assurer de la pertinence de nos résultats, nous avons systématiquement réalisé 3 tests CPU synthétiques (Cinebench, ScienceMark 2, Photoshop et 3DMark Vantage) pour vérifier que les performances de notre Core i7-2670QM ne variant pas selon la machine dans laquelle il était installé. Ce pour être certain que les variations de performances constatées en jeu étaient dues uniquement aux puces graphiques.Pour évaluer les performances de nos trois puces graphiques, quoi de mieux que quelques titres récents dans le domaine du jeu vidéo ? Pour rappel, les différents tests ont été réalisés dans la définition native de nos portables Alienware, à savoir 1 600 par 900 pixels. Tous nos tests sont répétés à trois reprises, les résultats donnés étant une moyenne de ces trois mesures.
Battlefield 3 - Mode Ultra
On commence par Battlefield 3, avec lequel nous utilisons FRAPS, puisqu'il n'existe pas de module de benchmark intégré à ce jeu. Le niveau Kaffarov place le GeForce GTX 680M de NVIDIA en tête, 8% devant le Radeon HD 7970M d'AMD. Par rapport à la précédente génération, le GeForce GTX 580M, la dernière puce de NVIDIA augmente ses performances de près de 64%.
Crysis 2 - DX11, HR, réglages Ultra, flou élevé
Sous Crysis 2, même combat, il faut en passer par FRAPS. Et là encore, le caméléon arrive en tête, avec un résultat supérieur de plus de 12% par rapport à son rival. Face au GeForce GTX 580M, son successeur parvient à améliorer son score de presque 68%.
Batman Arkham City - DX11, MSAA 4X, tesselation normal, réglages Extrême
La chauve-souris ne départage pas les deux puces les plus récentes, à savoir le GeForce GTX 680M et le Radeon HD 7970M. En revanche, le fossé est important par rapport au GeForce GTX 580M, dont les performances sont inférieures de près de 62%.
F1 2012 - 4X MSAA, réglages sur Ultra
On passe de la cape à la soupape et F1 2012, qui met à égalité les GTX 680M et HD 7970M. Les progrès du caméléon sont en revanche plus significatifs, puisque les performances de sa nouvelle puce sont 25% supérieures à celles de la puce d'ancienne génération.
Mafia II - Anisotropy 16x, détails à fond
Mafia II apporte également une quasi-égalité entre les deux rivaux, tandis que le GTX 580M traine une nouvelle fois en queue de peloton, avec des performances 49% inférieures à celles de son successeur.
H.A.W.X 2 - DX11, AA 4x, détails à fond
Les tests se suivent et se ressemblent, puisque le GeForce GTX 680M et le Radeon HD 7970M se retrouvent une nouvelle fois très proche. Et si Mafia II donnait l'avantage à la puce AMD pour 2%, H.A.W.X 2 consacre celle de NVIDIA pour... 2,5%. L'écart avec le GeForce GTX 580M est autrement plus conséquent : plus de 22%.
Dirt 3 - 4x MSAA, réglages sur Ultra
Dirt 3 est le premier jeu à donner un avantage sensible à la puce AMD, qui devance celle du caméléon de plus de 7%. Le GeForce GTX 580M est loin derrière, la différence avec le GTX 680M se portant à près de 58%.
Metro 2033 - DX11, MSAA 4X, AF 16x, réglage sur « Très haut »
Avec Metro 2033, on repasse sous FRAPS et on observe, comme sous Dirt 3, une avance significative pour la puce AMD. Le Radeon HD 7970M propose des performances supérieures de plus de 20% à celles du GeForce GTX 680M, lui-même loin devant le GTX 580M, puisque l'écart est ici de 51%.
Borderlands 2 - FXAA, Anisotropy 16x, toutes options activées
Nouvelle inversion de tendance sous Borderlands 2, pour lequel nous usons une nouvelle fois des fonctionnalités de FRAPS. Sur ce jeu, c'est le GeForce GTX 680M qui domine son concurrent, avec un score supérieur de 6%. Avec le GTX 580M, l'écart est toujours aussi conséquent : près de 39%.
Max Payne 3 - DX11, MSAA 4x, Anisotropy 16x, tesselation normale, détails Very High
Comme Borderlands 2, Max Payne est dépourvu d'un module de mesure de performance intégré. Nous jouons donc du FRAPS et obtenons deux scores particulièrement proches pour nos deux vedettes que sont le GeForce GTX 680M et le Radeon HD 7970M, ce dernier conservant un léger avantage de l'ordre de 2,4%. Face au GTX 580M, la nouvelle puce de NVIDIA fait nettement mieux : le gain est de 61,5%.
3DMark 11 - Extreme
Les jeux ont leur vérité, les tests synthétiques aussi. Impossible donc de faire l'impasse sur 3DMark 11, utilisé ici en mode Extreme, et qui place le GTX 680M de NVIDIA assez largement en tête. Son score est supérieur à celui du Radeon HD 7970M de plus de 15%, et surpasse celui du GTX 580M de... 95% ! Le caméléon double quasiment son score sur ce test.
Unigine Heaven - Tesselation modeste, Anisotropy 16x, Shaders High, AA off
On termine cette série de tests avec Unigine qui, comme 3DMark 11, place le GTX 680M en tête, avec des performances de 12% supérieures à celles du Radeon HD 7970M. L'écart avec le GeForce GTX 580M est là encore impressionnant : près de 85%.
Consommation
Si la nouvelle puce de NVIDIA est globalement plus véloce que le Radeon HD 7970M d'AMD, qu'en est-il du point de vue de la consommation d'énergie ? Pour la savoir, nous avons relevé la consommation de nos trois machines à configurations égales, circuits Wi-Fi désactivés, écrans éteints (nous les avons reliées à un écran externe pour que la luminosité de la dalle n'entre pas en ligne de compte). Encore une fois, seule la consommation de la puce graphique influe sur les différences constatées.
Au repos, la technologie Optimus de NVIDIA fait merveille : 16,2 Watts pour un tel portable, c'est impressionnant. Et si la caméléon parvient à faire légèrement mieux que sa génération précédente (de près de 7% tout de même), elle surpasse surtout la solution d'AMD, qui consomme plus de 32% d'énergie supplémentaire.
En charge en revanche, la puce AMD reprend nettement le dessus et affiche une consommation inférieure de 4% à celle du GeForce GTX 680M. NVIDIA a toutefois progressé par rapport au GeForce GTX 580M, qui reste plus gourmand de près de 5%.
Bien sûr, sous Batman Arkham City, F1 2012, Max Payne 3 et dans une moindre mesure Mafia II et H.A.W.X 2, nos deux GPU mobiles sont quasiment à égalité, alors que Dirt 3 et surtout Metro 2033 donnent une bonne avance au Radeon HD 7970M. Mais sous Battlefield 3, Borderlands 2 et surtout Crysis 2, le GTX 680M domine clairement son concurrent.
Au final, si nous établissons un indice de performances pour nos deux GPU mobiles (en effectuant une simple moyenne des résultats de nos tests), celui du GTX 680M s'établit autour de 240 points quand celui du Radeon HD 7970M atteint 216 points, soit une différence de plus de 11%. Quant aux progrès réalisés par NVIDIA par rapport à sa précédente puce haut de gamme, ils sont spectaculaires : le même indice de performance donne un score de 134 au GeForce GTX 580M, soit une différence de 79%, c'est à dire exactement ce qu'annonçait NVIDIA. Une nouvelle preuve, s'il en fallait une, des lacunes de Fermi, que NVIDIA a su corriger sur cette nouvelle génération de puce.
L'autre point noir de Fermi concernait la consommation des puces. Kepler fait-il mieux ? Au repos, la différence n'est pas frappante, alors que le GeForce GTX 680M demeure bien moins gourmand que le Radeon HD 7970M. Merci Optimus ! En charge, le gain est encore intéressant face au GTX 580M, mais la puce NVIDIA reste plus vorace que sa concurrente de chez AMD.
Au final, NVIDIA a tenu son pari : réaliser la puce la plus performante du marché et multiplier par deux le rapport performance / watts par rapport à la génération Fermi. Dans ce domaine, le concurrent Radeon HD 7970M vient chatouiller le caméléon, grâce à une consommation mieux maîtrisée. Mais de la performance ou de la consommation, quel est le critère qui chante le mieux aux oreilles du joueur ?
Le plus ennuyeux pour NVIDIA est finalement le prix des configurations équipées de sa puce. Sans donner le tarif auquel il fournit ses puces aux constructeurs, le caméléon évalue un surplus tarifaire de l'ordre de 10 à 15% par rapport à la concurrence. Une différence qui s'explique selon lui par l'expérience joueur plus aboutie apportée par PhysX ou 3D Vision, notamment. Oui mais voilà, à configuration égale, un PC portable chez Alienware sera vendu 330 euros plus cher s'il est équipé d'un GeForce GTX 680M, par rapport à un modèle équivalent doté d'un Radeon HD 7970M. Et chez Clevo, la différence est encore plus importante. NVIDIA victime de la politique des constructeurs ? Quoi qu'il en soit, la performance a un prix. Un prix élevé.
