Intel Core i7 : le Nehalem pointe le bout de son nez

A l'été 2006, lorsqu'Intel a lancé son Core 2 Duo après 6 ans de Pentium 4, le fondeur nous avait promis d'accélérer le rythme de ses changements d'architecture en suivant une stratégie d'alternance Tick-Tock : nouvelle architecture (Tock), puis nouveau process (Tick), puis nouvelle architecture (Tock), etc... Le Penryn lancé il y a environ un an représentait un changement de process, voici aujourd'hui le premier changement d'architecture, avec le Core i7 est son architecture Nehalem.

Alors que le Core 2 embarquait une architecture très conservatrice qui était essentiellement une optimisation de l'existant pour relever la barre après les catastrophiques Pentium 4, l'architecture Nehalem du Core i7 est une petite révolution pour Intel, car elle fait table rase sur de nombreuses choses.

Tout d'abord, le Core i7 marque la fin du FSB (Front Side Bus), le bus parallèle qui reliait le processeur au chipset depuis les premiers Pentium. Il est remplacé par un bus série point à point, le QPI (Quick Path Interconnect), dont la philosophie se rapproche grandement de celle de l'HyperTransport utilisé par AMD depuis les Athlon 64 : interconnecter directement les éléments névralgiques via des bus série dédiés plutôt que via un bus parallèle partagé, afin de réduire les goulets d'étranglement. Deuxième changement majeur, le contrôleur mémoire est désormais intégré au processeur, là encore, comme chez AMD. Là encore, c'est un goulet d'étranglement en moins, gage de performances accrues dans les applications sollicitant massivement la mémoire, d'autant plus que celle-ci passe pour l'occasion au triple canal, soit une bande passante accrue de 50% à fréquence égale.

Intel a également revu la hiérarchie de cache. Au préalable, on avait des caches L1 dédiés à chaque cœur et un cache L2 partagé pour chaque paire de cœur , ce qui n'était pas du tout optimal dans le cas des processeurs à plus de deux cœurs. Sur le Nehalem, on revient à un cache L2 dédié à chaque cœur, mais par contre, Intel a rajouté un cache L3 partagé. Le cache L2 n'est plus là que pour éviter de saturer le cache L3 en requêtes de lecture, les données présentes dans les différents cache L2 n'étant que des copies locales et partielles du cache L3.

L'HyperThreading, qui avait quasiment disparu avec l'arrivée des processeurs double cœur fait son retour sur les Core i7, ce qui permet donc de gérer jusqu'à 8 threads en parallèle, à raison de deux par cœur. Le cœur d'exécution reste par contre très proche de celui du Core 2, le gros des améliorations se concentrant sur ce qu'Intel appelle désormais l'uncore, c'est à dire toutes les parties du CPU qui ne sont pas dédiées directement à l'exécution d'un flux d'instructions. Le cœur bénéficie tout de même de quelques petites améliorations, avec entre autres le jeu d'instructions SSE4.2 et une amélioration de la prédiction de branchements.

Pour améliorer encore le ratio performances/consommation, le Core i7 bénéficie d'une gestion beaucoup plus fine de la consommation, puisque chaque cœur est désormais alimenté séparément, permettant de désactiver un cœur lorsqu'il n'est pas utilisé, même si d'autres le sont. Ceci n'était pas possible avec les Core 2. Cette gestion précise de la consommation se retrouve également dans la façon de gérer la fréquence du processeur, qui se fait automatiquement à la baisse, mais aussi à la hausse avec le Turbo Mode. Dans ce mode, le CPU peut s'overclocker automatiquement en fonction de la charge, dans la limite de son TDP. Le Core i7 920 à 2.66 GHz pourra par exemple atteindre un maximum de 2.93 GHz en Turbo Mode, en respectant son TDP de 130W.

Enfin, contrairement à ce que certaines rumeurs laissaient entendre, l'overclocking manuel du Core i7 reste tout a fait possible, mais est devenu beaucoup plus complexe, du fait d'un plus grand nombre de paramètres à régler. En effet, avec les Core 2, il suffisait de jongler avec la fréquence du FSB, la tension d'alimentation et éventuellement le coefficient multiplicateur, tandis qu'avec le Core i7, ce sont pas moins de 7 paramètres qu'il faudra prendre en compte :

La fréquence de référence, qui servira à déterminer toutes les autres via des coefficients multiplicateurs. Par défaut, elle vaut 133 MHz.
Le coefficient multiplicateur pour les core. Comme d'habitude, il est verrouillé en montée (sauf Turbo Mode), sauf sur les processeurs Core i7 Extreme.
Le coefficient multiplicateur du bus QPI. Par défaut, il faut 36x sur les Core i7 et 48x sur les Core i7 Extreme.
Le coefficient multiplicateur pour l'uncore, dont la fréquence influe sur la bande passante mémoire effective.
Le coefficient multiplicateur pour la mémoire.
La tension d'alimentation du processeur.
La tension d'alimentation de la mémoire.

Voilà pour le blabla technique... Alors, en pratique, ça donne quoi ? Selon les tests de nos confrères, la tendance qui se dégage est :

des performances accrues sensiblement à fréquence égale dans les applications fortement multithreadés,
des performances équivalentes, voir légèrement inférieures dans les jeux à fréquence égale,
une capacité d'overclocking correcte, avec des fréquences maximales comprises entre 3.5 et 4 GHz,
une consommation à la hausse par rapport aux Core 2 Quad de même fréquence, pour la configuration complète (une comparaison limitée à la consommation du CPU serait biaisée en faveur des C2Q, du fait du transfert de la gestion mémoire du chipset vers le CPU).

Pour ceux qui ont déjà un Core 2 Quad, opter pour le Core i7 n'est donc pas forcément un bon investissement, le gain restant relativement faible pour un coût plutôt élevé. La plupart des utilisateurs grand public gagneront donc à attendre l'arrivée des Core i7 sur socket 1160, qui devraient être plus économiques, tant pour les processeurs eux même que pour les cartes mères. Par contre, l'architecture Nehalem devrait permettre à Intel de reprendre le dessus dans le domaine des serveurs quand elle sera décliné en Xeon. En effet, dans ce secteur, les Opteron sont souvent plus performants, grâce à l'HyperTransport et au contrôleur mémoire intégré, et Intel devrait donc en toute logique rattraper son retard dans ce secteur.

Pour des résultats détaillés et des descriptions précises de cette nouvelle architecture, nous vous invitons à lire les articles de nos confrères :

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