Comparatif : les Radeon R9 290 et 290X d'AMD, Asus, Gigabyte, HIS, MSI et Sapphire

Protocole de test 2.1.a

Après un peu plus de deux ans d'exploitation, nous avons légèrement fait évoluer notre protocole de test des cartes graphiques dans le but de tenter d'y ajouter des mesures normalisées.

Le protocole de test 2.x est pour rappel basé sur un boîtier Cooler Master RC-690 II Advanced, qui a marqué un changement radical par rapport à notre ancien Sonota 3. Largement perforé, il est également mieux équipé au niveau du refroidissement avec un ventilateur de 140mm en aspiration à l'avant et des ventilateurs de 120 et de 140mm en extraction à l'arrière.

Nous l'avons légèrement personnalisé en remplaçant l'ensemble des ventilateurs d'origine par des modèles Noctua : un NF-P14 FLX en aspiration et deux NF-S12B en extraction. Une modification qui améliore le rapport refroidissement/bruit mais qui permet surtout de nous débarrasser du bruit mécanique des ventilateurs d'origine. Si ce bruit ne modifiait pas spécialement la pression sonore obtenue lors des mesures, il rendait difficile l'appréciation à l'oreille des nuisances sonores, ce qui est nécessaire quand le ventilateur de la carte graphique produit lui aussi un bruit mécanique ou quand sa vitesse varie.


Le système reprend une plateforme P67 et un Core i7-2600. Pour la carte-mère, nous avons opté pour la Sabertooth P67 d'Asus qui a la particularité de proposer un slot d'espace en plus entre le CPU et le premier port graphique, ce qui facilite les prises de vue infrarouges. Nous avons cependant retiré son armure en plastique qui empêche de visualiser la température des différentes zones du PCB. Alors que nous utilisions précédemment le ventirad box Intel, nous avons cette fois opté pour un Big Shuriken de Scythe, plus efficace et que ne souffre pas de l'encombrement des modèles tour, qui auraient posé problème pour les photos.

Un rhéobus Scythe Kaze Master nous permet de contrôler la vitesse des ventilateurs boîtier et CPU. Elle est ainsi fixée à 900 RPM pour le ventilateur CPU au repos et en charge. Quant aux ventilateurs Noctua, ils tournent à 600 RPM au repos alors qu'en charge le 140mm passe à 780 RPM et les 120mm à 990 RPM.

Pour l'alimentation, nous avons opté pour un modèle haut de gamme : une X850 de Seasonic. Cette dernière a l'avantage d'être passive lorsque la consommation ne dépasse pas les 200W, soit quand notre système est au repos. Un SSD Vertex 2 d'OCZ de 64 Go fait office de disque système alors que deux disques durs, un Hitachi Deskstar 7200 RPM et un Western Digital Raptor 10000RPM font office de disques secondaires.

Pour les mesures de températures, nous conservons notre caméra thermique Fluke Ti25 qui permet d'obtenir un visuel des différentes températures que nous relevons également via les nombreuses sondes présentes sur la Sabertooth d'Asus. Du côté des nuisances sonores, nous avons opté pour un soomètre Cirrus Optimus CR152A Class 2 qui permet de mesurer des niveaux sonores aussi bas que 20 dBA, niveau à laquelle la pièce utilisée permet de descendre. Une précision nécessaire pour observer le comportement des cartes graphiques au repos, ce que ne permettent pas de faire les sonomètres bon marché qui ont tendance à présenter des résultats de type 35 dBA pour tout le monde.


Le sonomètre est monté sur un pied et placé à 50cm du côté du boîtier, surélevé de 20cm par rapport à la table sur laquelle ce dernier est posé. Entre 20 et 22 dBA mesuré, on peut qualifier les solutions de silencieuses. Jusqu'à 25 dBA, le refroidissement se fait de manière très discrète. Entre 25 et 30 dBA, on qualifiera le niveau de discret. Entre 30 et 35 dBA on est à un niveau standard, alors que l'on commence à être bruyant entre 35 et 40 dBA. Au-delà le niveau atteint est élevé et peut devenir difficilement supportable pour un ordinateur, bien que ce seuil, comme les autres, soit très subjectif et dépende de plusieurs facteurs tels que la régularité du bruit ou encore l'environnement.

Nous mesurons les nuisances sonores lors d'une utilisation normale du boîtier, mais également en isolant la carte graphique, c'est-à-dire en coupant disques durs et ventilateurs CPU et du boîtier. De quoi départager beaucoup plus finement les cartes les moins bruyantes.

Pour le test de charge, nous utilisons la scène 1 de 3DMark 11. Nous avions opté pour celle-ci fin 2011 parce qu'elle n'utilise pas la tessellation, technique de rendu qui pouvait entrainer une baisse de la consommation sur les cartes qui étaient saturées à ce niveau. Cette scène est cependant légèrement moins gourmande au niveau de la consommation que celle de 3DMark06 du protocole 1.x, qui saturait nettement plus les unités de texturing. Ce test de charge se rapproche donc fortement d'un jeu très gourmand et reste loin des stress tests tels que Furmark et OCCT au niveau de la consommation. Le CPU, de son côté, est chargé avec Prime95 sur 4 threads, avec une priorité la plus faible.

Compte tenu de la montée en puissance des GPU, les dernières cartes graphiques peuvent être légèrement limitées au niveau du CPU quand Prime95 est lancé sur 4 threads, même avec une priorité minimale. Pour les tests de charge classiques nous avons continué d'utiliser 4 threads malgré tout, l'impact n'étant pas énorme, mais pour les tests supplémentaires en modes overclocking et normalisé, nous sommes passés à 3 threads.

Pourquoi des tests normalisés ? La consommation réelle de deux échantillons de GPU testés dans des conditions parfaitement identique, n'est pas, elle, identique. En cause de légères variations de la production qui font notamment varier les courants de fuites, soit la quantité d'énergie qui est gaspillée par le composant. Les résultats peuvent être significativement différents si par malchance l'échantillon testé est plutôt mauvais ou s'il est plutôt bon, d'autant plus que certains fabricants qui nous prêtent ces cartes graphiques en test ont tendance à s'assurer d'être dans le second cas, ce qui réduit températures et nuisances sonores.

Nous avons dès lors fait en sorte de tester toutes les Radeon R9 290 avec une consommation de 150W pour le GPU (soit en sortie de l'étage d'alimentation), un paramètre que nous pouvons contrôler à travers Powertune, d'autant plus que nous avons dorénavant une plutôt bonne compréhension de l'algorithme exploité par AMD (voir page précédente). Nous avons hésité entre tester les cartes simplement à 150W ou y ajouter également une normalisation de la température GPU, cette fois en ajustant manuellement (via un contrôle à distance) la vitesse du ou des ventilateurs pour maintenir 85 °C. Les deux approches ont chacune des avantages et des désavantages. Pour ce comparatif, nous avons fini par choisir de normaliser également la température, ce qui permet de pouvoir juger plus finement de l'efficacité du ventirad.

Voici comment se déroulent les tests:

- Contrôle de la température ambiante pour rester entre 25 et 26 °C
- 45 minutes au repos
- Mesure du bruit
- Relevé des capteurs de températures
- Ouverture du boîtier pour prise rapide d'une photo thermique
- Fermeture du boîtier
- 45 minutes de charge
- Mesure du bruit
- Ouverture du boîtier pour prise rapide d'une photo thermique
- Fermeture du boîtier
- Relevé des capteurs de températures via log
- 15-30 minutes de charge normalisée
- Adaptation progressive de la vitesse du ou des ventilateurs GPU
- 45 minutes de charge normalisée
- Mesure du bruit
- Ouverture du boîtier pour prise rapide d'une photo thermique
- Fermeture du boîtier
- Relevé des capteurs de température GPU via log
- 45 minutes de charge avec overclocking
- Mesure du bruit
- Ouverture du boîtier pour prise rapide d'une photo thermique
- Fermeture du boîtier et extinction des disques durs
- Relevé des capteurs de température GPU via log
- Extinction des ventilateurs CPU et boîtier
- Vitesse du ventilateur GPU fixée manuellement aux valeurs repos/charge/normalisée/overclocking/100% et mesure du bruit

Notez que pour ces dernières mesures nous nous assurons que les RPM soient bien identiques, et pas seulement la vitesse exprimée en %, puisqu'ils peuvent varier légèrement avec la tension d'alimentation du ventilateur quand le GPU est en charge.

Les mesures autour de l'overclocking se font en poussant la carte au maximum de ses possibilités, ce qui inclus une modification de la tension GPU ainsi qu'un overclocking de la mémoire. Si le test s'avère instable (l'overclocking a précédemment été déterminé sur un autre système, de type banc de test) ou si des artefacts sont visibles, nous le recommencer en réduisant légèrement soit la fréquence mémoire, soit la fréquence GPU.