AMD a-t-il triché sur le nombre de cœurs de leur GPU ?

Voici le nouveau Quicky, celui-ci parlant d’une tricherie Marketing ayant sévit il y a plusieurs années dans le secteur des cartes graphiques.  Méconnue du public, la notion d’architecture vectorielle était très floue, sans compter que la plupart des utilisateurs lambda ne se sont pas intéressés sur ce point. Une ignorance qu’AMD a exploité à merveille.

Allez c’est parti !

Difficulté : Expert

Comme vous le savez sans doute, les cartes graphiques AMD/ATI antérieures aux HD 7000 n’utilisaient pas une architecture scalaire, mais vectorielle : VLIW5 pour les HD 2000, 3000, 4000 et 5000, et VLIW 4 pour les HD 6000. Et la marque rouge nous avait fait éloge de ses puces graphiques d’anciennes générations possédant beaucoup d’unités de calculs face aux GeForce de Nvidia.

Posséder beaucoup d’unités de calcul permet aux cartes de calculer rapidement. Pour plus de détails, consultez ce Quicky, qui parle des unités de calcul. De ce fait, annoncer un grand nombre de Stream Processor permettait de mettre en avant sur le papier des puissances de calcul démentielles pour l’époque, faisant botter Nvidia en touche.

Cela a commencé par la HD2900 XT (photo de la carte ci-dessus) et ses 320 Stream Processors, faisant passer la 8800 GTX pour une carte d’amateur avec ses 128 SP. Ceux qui connaissent ces cartes savent qu’en pratique, la hiérarchie est inversée. Cela a continué avec la HD 4870 , vendue alors 250 €, qui faisait passer les GTX 260 et 280 (et les 192 et 240 SP) pour de très mauvaises affaires. Bon cette fois-ci c’était Nvidia qui avait reçu une correction. Mais la HD 5870 a explosé les compteur avec ses 1600 SP. Que pouvait faire sur le papier une GTX 480 et ses 480 SP ?

Bref, vous l’aurez compris, il y a un problème. Une architecture différente, expliquant des techs specs très éloignées ? De telles spécifications étaient-elles réelles ?

Passons aux explications :

Nvidia ayant sorti en premier la première famille de GPU unifié, Nvidia a bien précisé que la G80 dispose de 128 processeurs de flux scalaires. AMD a décidé de faire de même afin d’attirer les foules en disant que sa HD 2900 XT abritait 320 processeurs de flux scalaires. Oui, AMD a bien dit « scalaire », mais c’est du pur marketing, car la puce R600 de la 2900 XT n’a rien de scalaire.

Les puces Radeon sont en effet vectorielles, non scalaires. (Pour savoir comment ça fonctionne, référez vous au dossier complet sur l’architecture VLIW). Pour résumer, c’est une puce qui peut calculer plusieurs éléments de manière simultanée. En réalité, la HD 2900 XT ne dispose pas de 320 processeurs de flux, mais 64 Processeurs de flux en vec5. Sauf que ATI avait alors jugé plus avantageux sur le plan marketing de parler de 320 unités. Pour le côté visuel, cliquez sur l’image pour l’agrandir. Si vous comptez le nombre de carrés rouges dans « Stream Processing Units » vous en compterez bel et bien 64, tous divisés en 5 cartes jaunes.

Sauf que 64 unités vec5 n’a jamais et n’aura jamais les performances de 320 unités « vec1 » en pratique ! La Radeon HD 2900 ne monopolisant pas toutes les unités pour effectuer des instructions, on ne peut vraiment pas dire que cette puce à 320 unités fonctionnant à plein temps, mais plutôt 64 unités composées de 5 parties qui font chacune une instruction. Contraire donc du scalaire de Nvidia où les 128 unités fonctionnent à 100% sur une tâche. En clair, les « 320 unités » ne tourneront jamais à 100 %, ou presque.

Mais il faut dire que Nvidia parlait alors de « coeurs » pour sa 8800 GTX, qui inaugurait l’architecture scalaire chez eux. Cela leur permettait de dire « vous voyez comme vos CPU dual Core sont faibles à côté des 128 cores de nos GPU ? », sauf que bien sûr, ce que Nvidia appelle « cores » n’a rien, mais alors rien du tout à voir avec les Cores CPU. En effet, ce ne sont ni plus ni moins que des unités de calcul, complètement différent d’un core tel qu’on l’entend sur nos CPU x86.

AMD a choisi de continuer dans la logique de Nvidia et de parler à son tour de « cores ». Sauf qu’au lieu de compter chacune de ses unités de calcul vectorielles comme des cores,  AMD a choisi de présenter chaque sous-unité de son unité vectorielle comme un core. C’est ainsi que la HD 2900XT s’est retrouvée avec 320 « cores ».

Et cela a continué On se retrouve donc pour la Radeon HD 5870 avec 1600 SP !! Les 480 unités de la GeForce GTX 480 font sacrement tache à coté, vous ne trouvez-pas ?

Mais voilà, la Radeon HD5870 a des performances quasi identiques à la GTX 480, bien sûr à cause de cette différence sur le comptage des cores. Si c’était vraiment du scalaire, la HD 5870 ne se retrouverait certainement pas ex-aequo avec la GTX 480, mais très largement au-dessus. Nous avons donc 320 SP vec5. La aussi, vous pouvez les compteur sur l’image ci-dessous :
2 SIMD contenant chacun 10 lignes qui contiennent 4 blocs de 4 unités : ce qui fait 2x10x4x4 = 320 le compte est bon ! Remarquez qu’on peut toujours distinguer les sous unités, mais il faut avoir de bons yeux.

Pour son successeur, la Radeon HD6970, le nombre de processeurs de flux a étrangement diminué à 1536 mais elle dépasse la HD5870 sur le plan des performances. Pourquoi ? Car la HD 6970 a été basée sur du vec4, donc des unités pouvant calculer 4 éléments par cycle. 384 unités vec4 pour être précis, ce qui fait plus d’unités que les 320 vec5 de la HD5870 (mais moins de « coeurs »). Petit calcul : toujours 2 SIMD, mais contenant cette fois-ci 12 lignes de 16 unités. Donc total de 2x12x4x4=384 le compte est bon !

Les Radeon GCN (HD 7000 et Rx 200) étant scalaires, on peut vraiment parler de 2816 unités pour la Hawaii XT (R9 290X). Et puis d’ailleurs, on peut mieux les comparer les GeForce et les GCN, étant toutes 2 scalaires. Et finalement, la GeForce GTX 780 Ti et Radeon R9-290X ont sensiblement le même nombre d’unités, et globalement leurs perfs sont du même ordre (une petite dizaine de pourcent près).

Au final, y a-t’il eu tricherie sur le nombre de processeur de flux des vieilles cartes AMD/ATI ? Dur de répondre. Car clairement, il y a 320 unités vec5 dans une HD 5870 et non 1600 unités scalaires vec1. Par contre, pour la défense d’ATI, sur le plan strictement théorique, un vec5 est bel et bien capable de calculer 5 fois plus vite qu’un scalaire et en est donc l’équivalent… Bien sûr ces performances théoriques sont inapplicables dans une utilisation Gaming par exemple, à cause de la parallélisation limitée de ce genre d’application, ce qui fait que les Radeon ne faisaient pas mieux que leurs homologues Geforce malgré une puissance théorique largement supérieure (2720 GFLOP pour la HD 5870 par exemple contre 1344 GFLOP pour la GTX 480, aux performances globalement similaires)

Il y eu volonté réelle d’enjoliver les specs. Mais ce n’est pas une tricherie car les spécification techniques ne reflètent au final que la puissance théorique, et en aucun cas les performances réelles. C’est un débat très actuel, car en ce moment c’est Nvidia qui se retrouve au pilori pour avoir traficoté les spécifications d’une de ses cartes phares. Plus de détails ici.

Résumé :

Pour résumer, AMD restait sur une architecture vectorielle tandis que Nvidia était passé au scalaire. La firme rouge avait donc deux choix : soit laisser ses tech specs en vec5 (par exemple parler de 64 unités vec pour la 2900XT au lieu de 320 unités vec1) au risque que la carte n’ait pas de jolies specs (car il ne faut pas oublier que 64 vec5 reste largement plus puissant que 64 scalaires), soit de « traduire » en scalaires, ce qui est correct uniquement lorsque tout fonctionne de manière optimale lors des traitements, c’est à dire seulement en théorie.

Dans tous les cas, le problème vient à la base du mot « core », très mal adapté pour les cartes graphiques, surtout quand celles-ci sont organisées tellement différemment que dans tous les cas, ce mot n’aura pas la même signification pour l’une que pour l’autre. Et si on pousse encore plus loin, le problème vient que l’on donne trop d’importances aux spécifications techniques, dont certains éléments flous (comme la notion de « cores ») peuvent être manipulés. Car au final, qu’une carte graphique ait 10 « cores » ou 2000, qu’est-ce que ça change ? Ses performances sont ce qu’elles sont. Malgré tout, il est vrai qu’en tant que consommateur, on n’aime pas que ces chiffres soient manipulés par les constructeurs, comme Nvidia l’a fait avec sa GTX 970 par exemple. On aime bien qu’il y ait de la cohérence derrière, pour pouvoir expliquer les résultats que l’on obtient.

Donc c’est vous qui voyez : soit vous considérez que la HD 5870 a 320 unités de calcul, chacune bien plus efficace que les 480 unités de la GTX 480. Soit vous considérez que la HD 5870 a 1600 « cores », mais tous bien moins efficaces que ceux d’une GTX 480.

Selon vous, AMD/ATI avait-il fait le bon choix d’employer le mot « core » pour ses GPU ?

Article écrit conjointement par Geekosa et Trinitas