Turbo et le MacBook Pro 15 pouces

Turbo et le MacBook Pro 15 pouces

Les 15 et 13 sont suffisamment différents pour que je les aborde séparément. Les deux sont des avancées considérables par rapport à leurs prédécesseurs, mais pour des raisons complètement différentes. Commençons par le 15.

À partir de Sandy Bridge, les MacBook Pro de 15 et 17 pouces sont désormais dotés de processeurs quadricœurs. C'est une affaire énorme. Contrairement aux autres fabricants d’ordinateurs portables, Apple a tendance à être une entreprise de taille unique. Bien sûr, vous avez le choix de la taille de l’écran, mais les options s’amenuisent considérablement une fois que vous avez décidé de la taille de votre ordinateur portable. Pour les MBP 15 et 17 pouces, tout ce que vous obtenez est un processeur quad-core. Vous n'avez pas besoin de quatre noyaux? Peu importe, vous les obtenez quand même

Apple a pu rationaliser cette décision grâce à une fonctionnalité: Intel Turbo Boost.

Dans la rampe d'accès à 90 nm, Intel s'est rendu compte qu'il dépensait beaucoup d'énergie sous forme de courant de fuite. Vous avez peut-être entendu parler de transistors appelés commutateurs numériques. Allumez-les et les flux de courant, éteignez-les et le courant cesse de couler. La réalité est que même lorsque les transistors sont hors tension, un courant peut toujours circuler. C'est ce qu'on appelle le courant de fuite et plus les transistors sont petits, plus le problème est grave.

Avec Nehalem, Intel a introduit un nouveau type de transistor dans son architecture: le transistor à grille de puissance. Placez l'un de ces bébés devant la tension de la source sur un grand groupe de transistors et d'un simple coup de commutateur, vous pouvez couper complètement l'alimentation de ces transistors. Aucun courant allant aux transistors ne signifie effectivement pas de courant de fuite.

Avant l'utilisation d'Intel du Power Gating, nous avions la deuxième meilleure chose: le Clock Gating. Au lieu de couper l'alimentation d'un groupe de transistors, vous couperiez le signal d'horloge. Sans signal d'horloge, tous les transistors cadencés seraient effectivement inactifs. Les blocs dont l'horloge est réglée ne consomment aucune puissance active, mais cela ne règle pas le problème de la puissance de fuite. Ainsi, alors que la synchronisation d'horloge vous procurait une certaine marge thermique, elle est devenue moins efficace au fur et à mesure que nous passions à des transistors de plus en plus petits.

Dans ce cas, les quatre cœurs ont la même tension source, mais peuvent être désactivés individuellement grâce à la grille d'alimentation située au-dessus du cœur.

Power Gating a conféré à Intel une caractéristique très importante: la possibilité de réellement éteindre un noyau lorsqu'il n'est pas utilisé. Avant de se lancer, Intel, comme toute autre société de microprocesseurs, devait faire des compromis en choisissant le nombre de noyaux par rapport à la vitesse d'horloge. La consommation électrique / puissance thermique maximale est effectivement une valeur fixe, la physique y est pour quelque chose. Si vous voulez quatre cœurs dans la même enveloppe thermique que deux cœurs, vous devez les abaisser. Avant Nehalem, vous deviez choisir entre deux noyaux plus rapides ou quatre noyaux plus lents, il n'y avait aucune option pour les personnes qui avaient besoin des deux.

Maintenant, avec la possibilité de désactiver la plupart des noyaux inactifs, vous pouvez contourner ce problème. Un processeur entièrement chargé à quatre cœurs fonctionnera toujours à une fréquence inférieure à celle d’une version à deux cœurs. Toutefois, si vous utilisez uniquement deux cœurs, vous disposez de la marge de manœuvre thermique nécessaire pour augmenter la vitesse d’horloge des deux cœurs actifs. les inactifs sont effectivement éteints).

Obtenez un peu plus intelligent et vous pouvez faire cette porte de puissance et chronométrer la danse pour plus de configurations. En utilisant seulement un noyau? Activez la troisième porte et exécutez le seul noyau actif à une vitesse vraiment très élevée. Tout cela est fait par un circuit très complexe sur la puce du microprocesseur. Intel l’a introduit dans Nehalem et l’a appelé l’unité de contrôle de l’alimentation (c’est pourquoi les ingénieurs ne sont pas de bons spécialistes du marketing, mais de grands diseurs de vérité). La PCU de Nehalem comptait environ un million de transistors, ce qui correspond à la complexité de l’ancien Intel 486; elle n’a porté que sur la charge du processeur, la température, la consommation électrique, les cœurs actifs et la vitesse de l’horloge. Sur la base de toutes ces entrées, il déterminera ce qu'il faut éteindre et à quelle vitesse d'horloge exécuter toute la puce.

Un autre effet secondaire intéressant de la PCU est que si vous utilisez tous les cœurs mais n'utilisent pas les parties les plus gourmandes en énergie de leurs circuits (par exemple, ne pas exécuter une multitude de charges de travail à virgule flottante), la PCU pourrait garder les quatre actives et les exécuter eux à une fréquence légèrement supérieure.

La PCU fonctionne très rapidement. Supposons que vous exécutiez une application qui, pour une très courte période, n'utilise qu'un seul noyau. C'est plus que suffisamment de temps pour que le PMU éteigne tous les cœurs inutilisés, fasse monter le cœur du premier processeur et achève la tâche plus rapidement.

Intel appelle cette mise à l’échelle de fréquence dynamique Turbo Boost (ah c’est là que les spécialistes du marketing ont pris le relais). La raison de cette longue explication de Turbo est qu’elle a permis à Apple d’équiper le Macbook Pro 15 pouces avec seulement des options quadricœurs et de ne pas s’inquiéter du fait qu’il soit plus lent que l’offre dual-core 13 pouces, malgré un fréquence d'horloge de base (2,0 GHz pour le 15 vs. 2,3 GHz pour le 13).

MacBook Pro 13 pouces (à gauche), MacBook Pro 15 pouces avec écran haute résolution / anti-éblouissement en option (à droite)

Dans le MacBook Pro 15 pouces, Apple propose trois options de processeur: un Core i7 quadricœur à 2,0 GHz, 2,2 GHz ou 2,3 ​​GHz. Celles-ci correspondent en fait aux Core i7-2635QM, 2720QM et 2820QM. Les principales différences sont dans le tableau ci-dessous:

La partie la plus ennuyante de tout cela est que la base 2635 ne supporte pas le processeur Intel AES-NI. Apple n’utilise toujours pas AES-NI dans son système d’exploitation, il semble donc jusqu’à ce que Lion ne se lance plus dans les débats, je suppose que ce ne sera pas un problème. Honte à Apple de ne pas prendre en charge AES-NI et honte à Intel de l’utiliser comme caractéristique de différenciation entre les différents composants. Les instructions AES, introduites dans Westmere, sont particulièrement utiles pour accélérer le cryptage intégral du disque, comme nous l’avons vu sous Windows 7.

Notez que toutes ces puces portent un TDP de 45W, soit une hausse de 35W par rapport au modèle 13 pouces et au modèle 15 pouces de l'an dernier. Nous parlons de près d’un milliard de transistors fabriqués sur le procédé 32 nm d’Intel, soit presque le double du nombre de transistors des puces Arrandale trouvées dans le MacBook Pro de l’année dernière. Ces choses vont consommer plus d'énergie.

Malgré des vitesses d'horloge de base assez basses, ces CPU peuvent atteindre des valeurs assez élevées en fonction du nombre de cœurs actifs. Le quadricœur de base à 2,0 GHz n’est bon que pour un maximum de 2,9 GHz sur le papier, tandis que les 2720QM et 2820QM peuvent atteindre les 3,3 GHz et 3,4 GHz, respectivement.

Compte tenu des antécédents d'Apple en matière de limitation des processeurs et de ne pas dire à personne, j'étais extrêmement paranoïaque en cherchant à savoir si le nouveau MacBook Pro avait une activité amusante. Malheureusement, il existe très peu de moyens de mesurer la fréquence turbo sous OS X. Ryan Smith m'a indiqué la direction de MSR Tools qui, bien que non parfaite, vous donne une indication de la vitesse d'horloge de votre processeur.

Turbo mono core maxi sur le quadricœur 2,3 GHz

Avec un seul thread actif, le quad-core à 2,3 GHz semblait atteindre un pic entre ~ 3,1 et 3,3 GHz. C'est légèrement inférieur à ce que j'ai vu sous Windows (3,3 à 3,4 GHz exécutant assez régulièrement le test Cinebench R10 1CPU). Apple ne gère pas l’alimentation de façon différente sous OS X, mais je ne suis pas tout à fait sûr que l’application MSR Tools indique la fréquence aussi rapidement que les utilitaires d’Intel sous Windows 7.

Max QC turbo sur le quadricœur à 2,3 GHz

Avec tous les cœurs actifs (encore une fois, Cinebench R10 XCPU), le maximum que j'ai vu sur le 2.3 était de 2,8 GHz. Sous Windows exécutant le même test, j'ai vu des résultats similaires à 2,9 GHz.

Max QC turbo sur le quadricœur à 2,3 GHz sous Windows 7

Je suis convaincu que Apple ne fait rien de spectaculaire avec les vitesses d'horloge de ces nouveaux MacBook Pro. Mac OS X est peut-être plus agressif que Windows en matière de gestion de l'alimentation, mais la vitesse d'horloge maximale reste inchangée.

Notez que, même si les fréquences de fonctionnement sont similaires sous OS X et Windows 7, les performances de Cinebench sont encore meilleures sous Windows 7. Il semble qu'il reste encore une optimisation logicielle à effectuer sous OS X.