Classement des cartes graphiques par leur référence

Voir également : http://www.commentcamarche.net/faq/sujet 10742
Deux fabricants se partagent le marché de la carte graphique séparée : nVidia et ATI (racheté par AMD maintenant).

Un problème qui se pose fréquemment est d'identifier les performances d'une carte en fonction de l'appellation commerciale.
Cet article va expliquer comment s'y retrouver dans la classification des cartes graphiques chez ATI et nVidia, puis essayera de comparer d'un point de vue théorique les performances des cartes des 2 fabricants.

Dans la gamme grand public, les cartes nVidia sont toutes appelées GeForce, et les cartes ATI se nomment toutes Radeon et ce, depuis l'an 2000 environ.



Sommaire :

Comment identifier les performances d'une carte graphique nVidia par sa référence

Chez nVidia, la numérotation suit un ordre à peu près logique :

• Le chiffre des milliers caractérise la famille du GPU, donc à peu près l'année de sortie. Par exemple, une 8600 GT, sortie en 2007, est plus ancienne qu'une 9600 GT, sortie en 2008, donc moins performante ;
• Le chiffre des centaines est lié à la puissance du GPU, plus il est élevé, plus le GPU est puissant (dans une même famille), c'est le facteur déterminant. Par exemple, une 8600 GT est nettement moins puissante qu'une 8800 GT ;
• Enfin, un suffixe vient terminer la référence, il est lié aux fréquences GPU et mémoire, au nombre d'unités GPU activées (ou processeurs de flux), il augmente sensiblement les performances, du plus bas au plus élevé, on a : LE, G, GS, GT, GTS, GTX, Ultra. Tous les suffixes n'existent pas pour toutes les cartes. Par exemple, une 8800 GT est moins puissante qu'une 8800 GTS ; elles sont toutes 2 basées sur le même GPU, mais la GTS fonctionne avec toutes les unités de traitement activés et avec des fréquences GPU et mémoire supérieures à celles de la version GT.

Mais malheureusement, ça se complique parfois :

nVidia a sorti début 2008 des cartes de différentes générations avec la même appellation : attention à ne pas confondre les "anciennes" 8800 GTS 320 ou 640 Mo de 2007 avec les nouvelles 8800 GTS 512 Mo de 2008, elles ne sont pas basées sur le même GPU : G80 sur les anciennes 8800, G92 sur les nouvelles.

Inversement, nVidia a lancé la série 9000, mais ces cartes sont basées sur le même GPU que les 8800 sorties à l'hiver 2007-2008 , le G92, avec essentiellement des fréquences en hausse :
la 9600 GT, avec une moitié du G92 désactivé, est une 8800 GT diminuée,
et la 9800 GTX a la structure d'une 8800 GTS overclockée et les performances d'une 8800 GTX.
La 9500 GT ressemble beaucoup à une 8600 GTS gravée en 65 nm.

Fin juin 2008, nVidia a sorti la série GTX 200, composée pour l'instant de la 260 et de la 280 : ces références n'ont plus rien à voir avec les anciennes...

On peut comparer avec cette méthode des cartes de générations différentes, mais pas des cartes dont la référence est complètement différente : une 7600 GT est moins puissante qu'une 8600 GT (un seul chiffre d'écart), mais on ne peut rien dire a priori sur les performances comparées d'une 8600 GTS et d'une 9500 GT (tout est différent) : il faut aller voir la structure de leur GPU pour pouvoir se prononcer.

Comment identifier les performances d'une carte graphique ATI par sa référence

On peut dire que chez ATI les appellations suivent à peu près le même principe que chez nVidia, du moins pour les anciennes générations jusqu'à fin 2007 :

• Le chiffre des milliers caractérise la famille du GPU : une 1900 est plus ancienne qu'une 2900 ;
• Le chiffre des centaines est lié à la puissance du GPU ; plus il est élevé, plus le GPU est puissant : une 1950 Pro est plus puissante qu'une 1650 Pro ;
• Enfin, un suffixe vient terminer la référence. Evidemment ces suffixes ne sont pas les mêmes que ceux de nVidia. Les suffixes les plus courants en 2007 étaient par ordre croissant de performances : GT, Pro, XT. Par exemple :
  • Une 1950 GT est moins puissante qu'une 1950 Pro,
  • Une 2600 Pro est moins puissante qu'une 2600 XT.

Pour les nouvelles générations, à partir de décembre 2007, le chiffre des milliers veut bien dire la même chose, mais la numérotation de la puissance du GPU est différente et les suffixes ont été abandonnés :

• La série 4000 est supérieure à la série 3000 ;
• Une 3850 est nettement plus puissante qu'une 3650 : le chiffre des centaines différent indique un GPU différent, comme avant ;
• Une 4850 est un peu moins puissante qu'une 4870 : ici, ATI a changé les dizaines, car il s'agit du même GPU fonctionnant à une fréquence supérieure (la mémoire aussi), au lieu de changer le suffixe comme avant .

Ici aussi, on peut comparer des cartes de générations différentes, mais pas des cartes dont la référence est complètement différente : une 1600 Pro est moins puissante qu'une 2600 Pro (un seul chiffre d'écart), mais on ne peut rien dire a priori sur les performances comparées d'une 1950 Pro et d'une 2600 XT (tout est différent).
De même pour les nouvelles générations, on ne peut pas dire à priori quelle est la meilleure carte entre une HD 3850 et une HD 4670 (tous les chiffres significatifs sont différents), sans regarder la structure de leur GPU.

Comparaison théorique des cartes nVidia entre elles et des ATI/AMD entre elles

Pour avoir une idée plus précise des performances théoriques de carte d'un même fabricant entres elles, il faut regarder la structure du GPU. Celui ci est composé de Processeurs de flux (Stream Processors), faisant l'essentiel des calculs, d'unités de texturing et de ROP's (Raster Operators).

Si on compare par exemple une GeForce 9500 GT avec une 8600 GTS :
on a vu que la lecture de leur appellation commerciale ne permet pas de les départager, mais en regardant la structure de leur GPU, on constate :
Les 2 GPU ont chacun 32 processeurs de flux, 16 unités de texturing et 8 unités ROP's.
Bien sûr, la structure interne de ces unités peut être légèrement différente d'une carte à l'autre, mais on peut dire a priori que les performances de ces 2 cartes vont être voisines.

De même, entre la HD 3850 et la HD 4670, la comparaison des unités internes du GPU donne :
HD 3850 (nom du GPU : RV670): processeurs de flux : 64 v5, souvent comptabilisés 320 (64x5), 16 unités de texturing et 16 unités Raster (ROP's).
HD 4670 (nom du GPU : RV730) : processeurs de flux : 64 v5, 32 unités de texturing et 8 unités Raster (ROP's).

Ici, on constate une même quantité de processeurs de flux, mais une différence entre les unités de texturing et les ROP's. Comme les processeurs de flux sont les plus importants, on peut dire qu'à l'analyse des GPU, les performances vont être voisines, mais avec une marge d'erreur plus importante que dans le cas des GeForce citées plus haut.

En pratique, les test montrent que les GeForce 8600 GTS et 9500 GT ont des performances très proches.
Pour les HD 3850 et 4670, les résultats sont voisins, mais moins que dans le cas des GeForce : la HD 3850 a un léger avantage, de 5 à 10% suivant les jeux et les filtrages.

La méthode d'analyse du GPU donne donc de bons résultats, moins précis bien sûr que des tests réels.

Comparaison théorique des cartes nVidia et ATI/AMD entre elles

Pour comparer les performances d'une carte graphique nVidia et d'une carte ATI, c'est plus compliqué :
il faut comme précédemment comparer le nombre de processeurs de flux, d'unités de texturing et de ROP's, mais l'architecture assez différente des GPU chez nVidia et ATI , notamment concernant les processeurs de flux, oblige à rentrer un peu plus dans le détail.

En effet, depuis les 8800 première version, nVIDIA propose une architecture qu'il qualifie de SIMT c'est-à-dire « Single Instruction, Multiple Threads » et qui correspond dans la pratique à l'application d'une opération sur plusieurs threads (fils d'exécution) par opposition à l'architecture SIMD «Single Instruction, Multiple Data », où une instruction de plusieurs opérations est appliquée à un élément, retenue par ATI.
Techniquement, qu'il s'agisse d'architecture SIMT ou SIMD, les puces sont dans tous les cas dotées d'unités scalaires. En théorie, le SIMT est censé être plus efficace, le programmeur n'ayant pas à se soucier du remplissage de l'unité vectorielle, ce qui n'est pas le cas du SIMD.

Bien que les puces d'AMD et de NVIDIA proposent toutes deux des architectures graphiques unifiées, l'architecture SIMT ou SIMD induit une comptabilisation différente des processeurs de flux, car chez ATI chaque processeur de flux peut contenir 5 instructions. Et la simple comparaison brute du nombre d'unités ne permet pas d'estimer la puissance d'une puce face à l'autre.

Par exemple, la GeForce 8800 GTS va travailler sur 128 éléments simultanément et la GeForce GTX 280 sur 240 éléments en même temps, alors le RV770 de la 4850 va travailler sur 160 éléments, chaque élément pouvant contenir jusqu'à cinq instructions : ses unités de calcul sont en effet de type vec5, et ATI va annoncer fièrement 5x 160 = 800 processeurs de flux !
Il faut diviser par 5 le nombre brut de processeurs de flux annoncés pour les GPU ATI pour obtenir un nombre qui permet de comparer avec ceux donnés par nVidia : il faut compter 160 processeurs de flux réels pour la HD 4850, et non 800.

On voit ainsi, dans l'exemple précédent, que les performances de la 4850 se situent entre celles de la 8800GTS et la GTX 280 :
160 processeurs de flux réels pour la HD4850, contre 128 pour la GeForce 8800 GTS et 240 pour la GTX280, la HD4850 est un peu plus performante que la 8800 GTS, ce que les tests sur jeux confirment.

En résumé, l'analyse de la structure du GPU permet d'aller plus loin dans la prévision des performances des cartes, avec une moindre précision que des tests pratiques.
Bien sûr, la meilleure solution consiste à lire les comparatifs sur les sites spécialisés, les tests réels pourront permettre de savoir à quoi s'en tenir exactement en fonction de tel ou tel jeu.
Mais dans le cas où aucun test est disponible, l'analyse du GPU permet d'avoir une idée assez précise des performances de la carte, en comparant avec des cartes connues.