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Nouveau CPU s'appuyant sur une véritable architecture à base de transistors 3D, Haswell dope les performances des derniers MacBook Air. Mais jusqu'à quel point ?

Test du MacBook Air 13" i7 @ 1.7 GHz : architecture

Pour notre test nous nous sommes orientés vers le modèle haut de gamme, une configuration sur mesure toute option. La machine est dotée de 8 Go de RAM, d'un SSD Samsung de 512 Go et mue par un processeur Intel Core i7-4650U fréquencé à 1.7 GHz plateforme Haswell. Le CPU, lui même doté de 4 Mo de mémoire cache de niveau 3, est gravé en 22 nm comme son prédécesseur à ceci près que l'on à affaire à un Tock et non Tick comme Ivy Bridge.
Pour mémoire, les Tick et les Tock chez Intel déterminent, les évolutions majeures d'une plateforme : architecture et/ou échelle de gravure (ceux deux points pouvant être d'ailleurs communs à une même génération de puce). Les puces Sandy Bridge comme les Nehalem étaient des Tock introduisant une nouvelle achitecture, mais étaient gravées en 32 nanomètres. Cependant la première génération de CPU Nehalem, descendant direct de Penryn, était gravée en 45 nm. Alors que comme Ivy Bridge (une évolution du Sandy Bridge), les puces Haswell partage l'échelle de gravure, elles ne font pas intervenir une nouvelle architecture, mais ne font que la parachever. On a donc affaire à un CPU qui s'appuie sur une archtecture aboutie de transistors Tri-Gates 3D, déjà utilisée avec Ivy Bridge. Le système de partage ainsi adopté par le fondeur, permet de mieux amortir le coût en Recherches et Développements tout en garantissant de façon plus linéaire la production des processeurs et leur rendement économique.
Ainsi, si Haswell s'appuie sur des puces en 22 nm qui offrent un bien meilleur rendement énergétique (une autonomie record) que la génération Ivy Bridge, elles verront leur échelle de gravure passer en 14 nm (à l'horizon 2014) et partagée avec Broadwell. La prochaine et nouvelle architecture processeur n'intervenant qu'avec la commecialisation des futurs CPU Skylake en 2015. Ces puces seront aussi alors gravées en 14 nm, pour ensuite passer en 10 nm en 2016 avec l'arrivée de Skymont.

Contrairement à la précédente génération de puces Ivy Bridge, le Die des CPU Haswell mobile est rectangulaire. Sous le système de refroidissement se cache le Core i5-4250U à 1.3 GHz.

Une fois le système de refroisissement extrait, un processeur Core i7 mobile Haswell ressemble à cela. Un Die rectangulaire qui cache deux organes vitaux essentiels sur cette architecture : le CPU et le GPU intégrés...

Ici, le Die d'un processeur mobile Core i7 quadri coeurs et son processeur graphique embarqué (HD 4600). Les versions Core i7 bi-Coeurs revendiquent seulement 1.3 milliard de transistors sur 181 mm2, le GPU (HD 5000) occupant une surface plus importante.

Déclinés en versions quadri-coeurs comme bi-coeurs, les Core i7 mobiles (au même titre que les Core i5) Haswell bénéficient d'une architecture transistor dite : tridimensionnelle qui confère aux puces des performances accrues à des fréquences inférieures à celles exploitées par les puces Ivy Bridge, tout en assurant une rendement énergétique élevé (consommation basse). Ces proresseurs faisant partie de la série U ont la particularité d'afficher un TDP max de 15 Watts tout en intégrant un processeur graphique performant : le Intel HD 5000. Celui-ci en fonction des besoins et de son utilisation peut faire varier sa fréquence, de base calée à 200 MHz, et la faire grimper si nécessaire jusqu'à 1.1 GHz.
Ainsi, si les Core i5-4250U et Core i7-4650U qui équipent nouveaux MacBook Air 11 et 13" savent se montrer véloces, Hyper-Threading et Turbo Boost actfs, les processeurs voient leur fréquence respective grimper jusqu' 2.6 GHz pour le i5 et 3,3 GHz pour le i7, ils s'affichent malgré tout peu gourmands et distillent des autonomies records. Ce que nous avons pu vérifier. De quoi séduire bien des utilisateurs.

Rappel technologique :

L'Hyper-Threading, solution de virtualisation des coeurs physiques dans un processeur afin de doubler les flux de traitement des opérations par cycles d'horloge, est apparu pour la première fois en férvier 2002 avec les processeurs Xeon exploités sur des serveurs. Puis sur les Pentium 4. Elle a été ensuite implémantée assez tardivement sur les processeurs Itanium, Atom et Core ix Series. Ce n'est qu'en 2009 avec la commercialisation des Mac Pro Early 2009 que ladite technologie fait sont apparition grâce aux processeurs Xeon Nehalem. Un choix judicieux mais tardif de Cupertino.

Turbo Boost
Le mode Turbo Boost permet, quant à lui, lorsque les coeurs processeur ne sont pas tous sollicités de désactiver les coeurs inactifs au profit du seul au travail. Une facette technologique intéressante d'autant que nombreuses sont encore les applications - exceptés les logiciels de modélisation 3D - à ne tirer réellement profit que d'un ou deux coeurs sur l'ensemble disponible.
Si l'incrémentation par pas de 133 Mhz par coeur inexploité était de mise, notamment, avec les CPU Xeon Nehalem sur le Mac Pro 2009, depuis l'avènement des puces Sandy Bridge, la technologie Turbo Boost est passé en révision 2.0. Evolution de cette mouture, une subtile gestion de la fréquence en mode Single Thread et, parallèlement, celle de la consommation tout en tenant compte de l'enveloppe thermique générée. Le coefficient multiplicateur par pas de 133 MHz (toujours de mise) est de fait plus libre, le coeur CPU n'augmentant sa fréquence qu'en fonction de ses besoins. Ce qui permet au Core i7-4650U qui dote le MBA 13 d'atteindre une fréquence maximale de 3.3 GHz si nécessaire. Revers de la médaille, sur cette machine, conception en cause, dès lors que le processeur et son GPU sont grandement sollicités, le ventilateur s'emballe et l'on a affaire à une usine à gaz.