Le multi-VPU par ATI : ATI CrossFire

26 septembre 2005 à 15h00
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Que le temps passe vite ! Cela fait en effet un petit peu plus d'un an que NVIDIA déterrait une technologie que l'on imaginait dépassée en donnant un second souffle au SLI, SLI qui avait fait les beaux jours de feu 3DFX. Rappelons, pour ceux qui ne le sauraient pas encore, que le SLI, tel que nous le connaissons aujourd'hui, s'appuie sur la souplesse du bus PCI-Express pour permettre l'utilisation de deux Cartes Graphiques en parallèle afin de combiner leur puissance respective et donc d'augmenter les performances graphiques brutes. Annoncé durant l'été 2004 et disponible pour le grand public courant décembre, le SLI a réalisé un joli parcours en s'imposant peu à peu comme la plate-forme de référence pour les configurations haut de gamme, il est vrai grâce à un chipset de qualité, le nForce 4 pour ne pas le citer.

L'arrivée du nForce 4 Intel Edition, en avril de cette année, à d'ailleurs permis au SLI de ne plus être réservé à la seule plate-forme AMD, NVIDIA mettant enfin un pied dans le monde Intel. Pourtant et malgré les quelques deux millions de chipsets SLI écoulés, tout n'est pas rose avec cette technologie, loin s'en faut ! Outre les limitations et problèmes initiaux rencontrés avec les Cartes mères SLI plus abordables grâce à un tarif inférieur à 100 euros.

Face à ce succès croissant, ATI qui avait initialement dénigré publiquement le SLI en rappelant, à juste titre d'ailleurs, qu'une telle solution n'était pas très élégante en terme de consommation énergétique et de nuisance sonore, a bien dû se résigner à concocter sa propre solution alternative. Baptisée CrossFire, en hommage à la voiture ou à la chanson des Scorpions (au choix), la technologie d'ATI fut annoncée, vraisemblablement quelque peu prématurément, en mai dernier pour ne finalement faire ses vrais débuts qu'en cette fin septembre avec le lancement officiel du chipset Radeon Xpress 200 CrossFire Edition. Le but poursuivi par ATI est semblable à celui de NVIDIA puisqu'il s'agit avant tout d'augmenter les performances graphiques en combinant la puissance de deux puces graphiques. Si le concept est le même, la mise en œuvre diffère ATI ayant fait des choix technologiques bien souvent à l'opposé de ceux opérés par son concurrent. Un point sur la plate-forme CrossFire et ses performances s'imposait donc.

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Présentation du chipset ATI Radeon Xpress 200 CrossFire Edition

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Historiquement, ATI a toujours plus ou moins conçu des chipsets, mais ceux-ci ont pendant très longtemps été cantonnés au monde de la mobilité. Le fabricant canadien a cependant décidé de se lancer, ou de se relancer, sur le marché des chipsets pour Cartes mères récemment et son premier produit, destiné aux seuls Processeurs Intel, fut le Radeon 9100 IGP. Depuis, ATI lui a donné un petit frère le Radeon Xpress 200 qui, avec son cœur graphique intégré de type Radeon X300, s'adresse non seulement à la plate-forme Intel, mais vient également chasser sur les terres de NVIDIA avec un modèle pour les systèmes AMD. Ayant connu un succès d'estime non négligeable lui permettant d'ailleurs de s'arroger des parts de marché substantielles notamment sur l'entrée de gamme, le Radeon Xpress 200 constitue la base de la plate-forme CrossFire. En effet, pour pouvoir faire fonctionner deux Cartes Graphiques Radeon en parallèle il faut impérativement recourir à une carte mère dotée de ce chipset, et ce, au moins jusqu'au lancement du prochain chipset haut de gamme d'Intel, l'i975X qui est déjà annoncé, selon diverses rumeurs, comme compatible CrossFire et SLI.

Connu sous le nom de code RD482, le Radeon Xpress 200 CrossFire Edition offre des caractéristiques relativement traditionnelles et proches, si ce n'est identiques, à celles de son aîné le Radeon Xpress 200. Nous nous intéresserons ici avant tout au modèle pour la plate-forme AMD puisque c'est précisément celui-ci que nous allons tester. Contrairement au nForce 4, le Radeon Xpress 200 CrossFire Edition adopte une architecture plus conventionnelle avec un northbridge et un southbridge reliés entre eux par l'entremise du PCI-Express. Fabriqué en 0,13µ, le northbridge dispose d'un lien HyperTransport 1 GHz sur 16 bits, bidirectionnel donc, qui lui permet de communiquer avec les processeurs AMD Athlon 64 Socket 939 et gère une vingtaine de lignes PCI-Express. Celles-ci se décomposent comme suit : 16 lignes dédiées au port graphique et 4 lignes disponibles pour les slots PCI-Express 1x. En activant le mode CrossFire et à l'instar de ce qui se produit déjà chez NVIDIA, les deux ports PCI-Express 16x du système opèrent en mode 8x. Coté southbridge, ATI nous propose dorénavant le SB450, une évolution du SB400, qui offre la gestion de huit ports USB 2.0, la prise en charge native de quatre ports Serial-ATA 150 avec support des modes RAID 0 et RAID 1, la gestion de deux canaux IDE en ATA133 ainsi que le support du classique bus PCI. La nouveauté par rapport au southbridge qui équipait initialement les Radeon Xpress 200 vient principalement du support d'Azalia, ou plus exactement de l'Intel High Definition Audio et ce y compris sur la plate-forme AMD.

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Gestionnaire de périphériques Windows : un aperçu du système CrossFire

À la lecture de ces quelques lignes, vous aurez vite compris qu'ATI a donc fait l'impasse sur la gestion du Serial-ATA 3Gb/s ou du NCQ et l'on déplorera l'absence d'un contrôleur FireWire natif ou bien encore d'un contrôleur réseau Gigabit Ethernet alors qu'on ne parlera bien sûr pas de pare-feu matériel intégré. Pour toutes ses fonctions pourtant indispensables (à l'exception il est vrai du pare-feu) lorsque l'on parle chipset conçu pour l'utilisateur enthousiaste les fabricants de cartes mères devront se rabattre sur des puces alternatives signées Silicon Image, Broadcom, Marvell, Realtek ou bien encore VIA. Cela n'est pas un drame en soi, mais peut entraîner des coûts supplémentaires tout en allongeant les délais de validation des plates-formes.

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Schéma des interconnexions du chipset ATI Radeon Xpress 200 CrossFire Edition

La technologie graphique CrossFire, le Compositing Engine

Nécessitant pour l'instant un chipset ATI, le CrossFire n'est bien sûr opérationnel qu'avec les Cartes Graphiques ATI Radeon les plus récentes. Inutile par exemple de songer à faire fonctionner deux X600 en CrossFire ou bien encore des GeForce en SLI sur ce genre de plate-forme, tout comme le nForce 4 SLI ne permet d'ailleurs pas d'utiliser deux Radeon en mode CrossFire. Si cette limitation était finalement assez prévisible, bien qu'amenée à évoluer, la subtilité du CrossFire vient du concept, assez inattendu, de carte graphique maître et de carte graphique esclave. À l'inverse de ce qui se passe chez NVIDIA où pour bénéficier du SLI il vous suffit de vous procurer deux cartes graphiques de même génération et de même constructeur (en attendant les pilotes ForceWare 80), la solution CrossFire d'ATI exige impérativement que l'une des deux cartes graphiques soit en édition CrossFire. En clair, si vous possédez déjà deux Radeon X800 XL PCI-Express il ne vous sera pas possible de les coupler si vous ne faites pas l'acquisition d'une Radeon X800XL en édition CrossFire.

Contrairement à NVIDIA dont la communication entre les deux Processeurs graphiques mis en SLI est assurée soit par une connexion dédiée (le fameux petit dongle), soit par le bus PCI-Express (cette fonction a été introduite récemment et entraîne une baisse sensible des performances), ATI a choisi une tout autre approche. Ainsi, les deux cartes ne communiquent pas entre elles directement : en fonction de l'application, les pilotes répartissent la charge de travail entre les deux cartes et les images calculées par la deuxième carte sont envoyées à la première qui se charge de les mélanger à son propre rendu, via le Compositing Engine, en vue de produire l'image finale qui sera envoyée à l'écran. En pratique, les deux cartes sont donc simplement reliées, à l'extérieur du système, par un câble propriétaire. Celui-ci est composé de trois fiches : un connecteur DMS, un connecteur DVI femelle et un connecteur DVI mâle. Le câble se connecte donc à la carte graphique maître via son connecteur DMS, alors que le connecteur DVI mâle est relié à la carte fille, le moniteur se branchant finalement à la prise DVI femelle.

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Le câble CrossFire


Les puces de la famille Radeon X800 étant dépourvues de toute connexion MIO, à l'inverse des GeForce 6, le Compositing Engine permet à ATI de faire l'économie d'une révision de ses puces graphiques X800. En outre, étant donné qu'il prend place en dehors du VPU, sous la forme d'une puce dédiée, le Compositing Engine est indépendant, programmable et ne consomme aucune des ressources du processeur graphique. Reste qu'il entraîne un surcoût au niveau de la fabrication des cartes graphiques puisque ce n'est pas le seul composant que les partenaires d'ATI doivent ajouter. En effet, avant que l'image de la seconde carte n'arrive au Compositing Engine de la carte maître, elle doit passer par un récepteur DVI, en l'occurrence une puce Texas Instruments TFP401APZP en lieu et place des puces Silicon Image Sil1161 équipant les premières cartes CrossFire. Ce point précis, qui aurait pu sembler anodin, soulève un problème au demeurant ennuyeux : le composant DVI est un modèle single-link à 165 MHz. Du coup, un système CrossFire ne peut pas fonctionner à une résolution ou à une fréquence de rafraîchissement supérieure à 1600x1200 en 60 Hz... Certes ATI aurait pu doter sa carte CrossFire d'un composant dual-link pour autoriser des résolutions supérieures mais voilà les cartes X800 et X850 standard ne disposent que d'un TMDS single-link secondaire limité à 1600x1200 en 60 Hz... Reste que cela est tout de même bien ennuyeux pour une solution conçue à la base pour des joueurs : s'ils ont des CRT la fréquence de 60 Hz sera insupportable alors que s'ils sont équipés d'écrans LCD de type 24 pouces leur résolution native de 1920x1200 retombera à 1600x1200... Mais revenons-en au système mis en place sur les cartes CrossFire Edition : une fois l'imageréceptionnée par la puce Texas Instruments, elle est alors envoyée au Compositing Engine. Il s'agit ici d'un composant FPGA Xilinx qui va mélanger nos deux images pour n'en faire plus qu'une. Le résultat transite ensuite par un RAMDAC externe, celui de la puce graphique, en amont, n'étant pas utilisable.

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Fonctionnement du CrossFire

Le CrossFire et la flexibilité ?

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Pour être tout à fait honnête, il y a deux façons de voir le problème de la prétendue flexibilité du CrossFire selon que l'on se place du côté du verre à moitié plein ou à moitié vide... Chez ATI on indique que cette solution est plus souple que le SLI en permettant par exemple de coupler un Radeon X850 Pro à un Radeon X850 XT CrossFire Edition. C'est vrai sauf qu'ATI oublie de mentionner un léger détail : dans ce cas précis, la carte maître s'aligne sur les spécifications de la carte fille. Dans notre exemple le VPU de la carte CrossFire Edition souffrira donc de la désactivation de l'un de ses quads pour opérer sur 12 pixels pipelines, plutôt que 16. Du coup, la puissance de traitement s'en verra affectée, et ce, même si les deux cartes peuvent toutefois opérer à des fréquences différentes. Ce que l'on gagne en flexibilité théorique on le perd donc en performance et au lancement ATI n'offre que deux cartes Radeon CrossFire Edition :

La Radeon X850 XT CrossFire Edition 256 Mo, qui fonctionnera avec les Radeon X850 XT PE, X850 XT et X850 Pro, ainsi que le Radeon X800 XL CrossFire Edition et le Radeon X800 CrossFire Edition en éditions 128 ou 256 Mo qui fonctionnera pour sa part avec les X800 XT PE, X800 XT, X800 XL, X800 Pro et X800. À terme, ATI devrait offrir le support des cartes GT et GTO en CrossFire. Reste à voir la forme que cela prendra en particulier pour le GT puisqu'ATI a ici deux solutions: soit créer une nouvelle carte CrossFire Edition de type X800 GT soit ajouter la compatibilité du X800 GT à la X800 CrossFire Edition quitte à sacrifier des pixels pipelines. Si cette dernière solution est retenue, le nombre de pipes du X800 CrossFire Edition sera ainsi divisé par deux pour correspondre à celui du GT ce qui devrait lourdement se ressentir sur les performances. Durant nos tests, nous n'avons pas pu faire fonctionner un Radeon X800 XL avec le Radeon X850 XT CrossFire Edition, la fonction CrossFire n'étant pas disponible dans les pilotes. Par contre, et c'est plus surprenant, le tout récent X800 GTO basé sur le R480 fonctionne en CrossFire avec le Radeon X850 XT CrossFire Edition. Allez comprendre !

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ATI CrossFire indisponible avec une Radeon X800 XL et le X850 XT CrossFire Edition


Les modes de rendu du CrossFire : entre flou artistique et innovation

Là encore lorsqu'il s'agit des modes de rendu graphique, ATI a pris une route différente de celle empruntée par NVIDIA. La grande nouveauté mise en avant par la firme canadienne est le mode de rendu SuperTiling, absent chez la concurrence. Il s'agit ici de diviser la scène en une multitude de petits carrés de 32x32 pixels, chacun des carrés étant rendu en alternance par l'un ou l'autre des Processeurs graphiques. D'après ATI, ce mode de rendu doit grandement améliorer l'efficacité grâce à une meilleure répartition de la charge entre les deux cartes. Le SuperTiling est le mode de rendu par défaut utilisé pour les applications Direct3D (uniquement) lorsque la fonction Catalyst AI est désactivée. Avec la fonction Catalyst AI, introduite sur le Catalyst Control Center il y a un an maintenant, ATI a ajouté des optimisations dédiées à tel ou tel jeu en vue, par exemple, d'opter pour un mode de rendu de type AFR sur Far Cry ou bien un mode de rendu ciseau sur Doom 3. Seul petit détail, d'importance : le mode SuperTiling ne fonctionne pas avec les cartes munies de 12 pixels pipelines et n'est au final opérationnel qu'avec les puces 16 pixels pipelines ou plus !

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Fonctionnement du SuperTiling

Si nous évoquions Doom 3, ce n'est pas un pur hasard. En effet, le mode SuperTiling n'est pas non plus disponible pour les applications OpenGL, celles-ci devant se rabattre sur le mode ciseau (fonctionnement par défaut en OpenGL lorsque Catalyst AI est désactivé). Ce mode correspondant plus ou moins au SFR de NVIDIA, fonctionne aussi bien en Direct3D qu'en OpenGL et divise la scène en deux. Ensuite, chacun des VPU doit effectuer le rendu de la moitié qui lui revient. Le troisième mode, le plus intéressant et le plus performant, est l'AFR ou Alternate Frame Rendering. C'est celui qui offre théoriquement les plus gros grains chaque processeur calculant une image sur deux. En outre l'AFR permet d'augmenter sensiblement la puissance géométrique, exprimée en triangles par seconde, puisque chacune des puces travaille sur des images différentes. A l'inverse les modes SuperTiling et Ciseau n'offrent pas d'augmentation de la puissance géométrique les deux puces calculant ici la géométrie pour toute la scène.

Mais revenons en à l'AFR qui supporté en Direct3D et OpenGL ne profite hélas pas à toutes les applications ... Il y a de bonnes raisons à cela, et l'on citera en exemple le fait que certaines jeux peuvent utiliser une même map d'ombrage dans plusieurs images ce qui pose problème en AFR puisque en partageant les images il faudrait que chacune utilise des ombrages différents. D'où la nécessité de passer par le Catalyst AI qui effectue une détection de l'application. Passer par le Catalyst AI est un bien grand mot puisqu'à l'instar de ce qui se passait avec le SLI à ses débuts, l'utilisateur ne sait pas quel mode de rendu est utilisé pour tel ou tel jeu et il n'est pas non plus possible de forcer le mode de rendu de son choix pour une application spécifique, ce qui est pourtant possible avec le SLI de NVIDA. Alors ATI a beau jeu d'indiquer que tous les jeux profitent des optimisations CrossFire, sans recourir à un profil dédié comme avec le SLI, mais si c'est effectivement le cas les performances ne sont pas forcément optimales, surtout si le jeu en question n'est pas reconnu par le Catalyst AI.

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Aperçu des modes de rendu disponibles

Mais l'innovation principale qu'ATI introduit dans les modes de rendu avec le CrossFire vient du SuperAA. Il ne s'agit pas ici d'augmenter les performances, au contraire serait-on tenté d'écrire, mais de prodiguer une amélioration substantielle de la qualité visuelle grâce à une amélioration des fonctions d'anticrénelage. En SuperAA, chacun des processeurs graphiques calcule un maximum de 6 échantillons qui seront fusionnés par le Compositing Engine. C'est ainsi que l'on voit apparaître les modes FSAA 8 et 12x. Pour les plus exigeants, ATI propose les modes 10x et surtout 14x, qui se basent sur les résultats obtenus avec les modes FSAA 8 et 12x tout en y ajoutant un sur-échantillonnage 2x grâce à une modification de la position du point d'échantillonnage de calcul de la couleur. Mais alors, pourquoi préférer un anticrénelage 10x au mode 12x ? Tout simplement parce que le SuperSampling 2x appliqué permet de lisser les textures. Bien sûr comme avec toutes les fonctions d'anticrénelage, l'activation du SuperAA grèvera significativement les performances, même si l'approche d'ATI a l'avantage de ne pas faire exploser l'occupation de la mémoire vidéo. Jusqu'à l'annonce par ATI du CrossFire NVIDIA ne proposait pas de fonction similaire. L'arrivée d'un concurrent au SLI a finalement permis l'apparition d'une fonction semblable baptisée SLI Antialiasing. Opérant en modes 8x et 16x le SLI Antialiasing mélange une image en FSAA 4x, calculée par l'un des GPU, à une autre image, calculée par le second GPU, en AA 8xS.



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Les modes de fonctionnement SuperAA

La carte mère CrossFire

Pour ce test, ATI nous a fait parvenir une carte mère de référence au format ATX adoptant le Socket 939. Dotée du chipset RS482, elle accueille les Processeurs Athlon 64, Athlon 64 X2 et Athlon FX au format Socket 939. Le northbridge du Radeon Xpress 200 est ici complété par un southbridge ATI SB450, une version révisée du précédent, et peu glorieux SB400. Sur cet exemplaire de test, le northbridge se voit surmonté d'un imposant radiateur fiché en son sommet d'un ventilateur, alors même qu'ATI annonçait en mai dernier que sa carte mère CrossFire serait totalement silencieuse. Moins complexe, le southbridge se contente d'un simple petit radiateur noir tandis qu'une partie de l'étage d'alimentation de la carte mère est recouverte d'un radiateur aux couleurs d'ATI. En parcourant la carte, on retrouve quatre emplacements pour la mémoire DDR et quatre connecteurs Serial-ATA 150 en sus des deux ports IDE. La carte dispose par ailleurs d'un contrôleur réseau Gigabit Ethernet Marvell et propose deux slots PCI-Express 16x en plus des deux slots PCI-Express. Notez qu'aucun slot PCI-Express 1x n'est proposé... Pour l'alimentation, ATI a disposé un classique connecteur ATX 12 volts, un connecteur ATX 24 broches et un connecteur Molex pour suralimenter le bus PCI-Express. Contrairement aux premières Cartes mères NVIDIA SLI, la carte CrossFire n'a pas besoin de carte SODIMM pour reconfigurer les lignes du bus PCI-Express lorsque une ou deux cartes sont installées. Toutefois avec une seule carte graphique il faut insérer dans le second slot PCI-Express une carte de transposition, livrée avec le kit d'ATI, histoire d'éviter certains problèmes de compatibilité.

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Carte mère de référence ATI CrossFire


La carte graphique Radeon X850 XT en édition CrossFire

La carte graphique Radeon X850 XT en édition CrossFire reprend le même PCB rouge qui équipe les traditionnelles Radeon X850 XT. Elle est équipée de 256 Mo de mémoire GDDR3, sous la forme de puces Samsung certifiées à 1,6ns. Son système de refroidissement n'a pas évolué d'un iota et est strictement identique à celui du Radeon X850 XT que nous connaissons depuis quelques mois déjà. Au format double-slot la carte adopte donc un radiateur en cuivre enchâssé dans une coque de plastique translucide au milieu de laquelle souffle un bruyant ventilateur rouge qui expulsera l'air chaud à l'extérieur de la carte. Carte PCI-Express 16x dont l'alimentation passe par un connecteur PCI-Express. Côté fréquences la X850 XT CrossFire Edition opère à 520 MHz pour le VPU et 540 MHz pour la mémoire.

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Carte graphique ATI Radeon X850 XT CrossFire Edition


Si les Radeon X850 XT embarquent parfois une puce Rage Theater pour la gestion des entrées sorties vidéos analogiques, l'édition CrossFire en est dépourvue et la carte n'offre aucune sortie TV. On retrouve en sortie uniquement deux connecteurs DVI. L'édition CrossFire du X850 XT se distingue par les composants additionnelles présents sur la carte à savoir un receveur DVI Texas Instruments, une puce FPGA programmable qui n'est autre que le compositing engine, un Ramdac et un émetteur DVI Silicon Image. Notez que notre exemplaire de test voyait son compositing engine recouvert d'une masse de pâte thermique pour assurer son bon refroidissement.

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Les composants spécifiques CrossFire et la mousse surplombant le Compositing Engine


Mise en route du CrossFire : chaud devant !

Pour être franc, la mise en route de notre système CrossFire nous a causé bien des soucis. Ainsi après avoir installé processeur, mémoire et carte graphique nous nous sommes aperçus que le premier slot PCI-Express de la carte mère est en fait le second. Il faut donc brancher sa carte graphique sur le deuxième port PCI-Express 16x en partant du haut pour avoir une chance d'obtenir un signal à l'écran. Cette subtilité assimilée nous avons pu installer Windows XP sans le moindre souci et avant de démarrer les tests nous avons lancé un traditionnel petit CPU-Z. Ce fut l'occasion de réaliser que notre mémoire Corsair DDR400 en mode double canal n'opérait qu'à 160,7 MHz au lieu de 200 MHz. Normalement un simple détour dans le BIOS pour forcer le mode 200 MHz et augmenter le voltage de la mémoire aurait pu venir à bout du problème. Mais voilà ces réglages sont restés sans effet. La faute à un bug du BIOS, apparemment lié à la révision E des Athlon 64... Après quelques jours d'attente, ATI nous a finalement fourni un BIOS mis à jour, en version 50, corrigeant le problème.

Une fois nos tests chipsets achevés et après les tests des Cartes Graphiques seules, nous avons logiquement installé une seconde carte graphique pour profiter du CrossFire. Rebelote : la carte Radeon X850 XT CrossFire Edition, autrement dit la carte maître, se doit d'être enfichée dans le second connecteur PCI-Express 16x de la carte mère. On prend donc le pli et on installe la seconde carte sur le premier slot avant de relier les cartes en elles via le câble propriétaire. Rappelons que ce câble part de la carte maître via un connecteur DMS et se connecte à la carte fille en DVI, tout en donnant naissance à une sortie DVI sur laquelle on branche son écran. Ne disposant pas d'écran LCD pour les tests nous raccordons notre bon vieux IIyama VisionMaster 404 au système CrossFire via un adaptateur DVI/VGA. Nouveau problème : alors que le système semble démarrer correctement, l'écran reste désespérément noir. Après quelques essais, on s'aperçoit bien vite que le problème vient des informations EDID retournées par l'écran sur ses caractéristiques intrinsèques... Il nous faut donc changer d'écran cathodique pour un ViewSonic 19 pouces, modèle G90f, qui cette fois-ci s'alluma dès le premier démarrage. Ouf ! On vous épargnera la description du bruit émis par les deux Radeon X850 XT au démarrage, ni même en fonctionnement.

Installation des pilotes

Pour profiter du CrossFire il faut naturellement installer sous Windows non seulement les pilotes chipset d'ATI, mais également les pilotes graphiques. Petite subtilité, seul le Catalyst Control Center donne accès aux options de réglage du CrossFire : il faudra donc impérativement l'installer. La phase d'installation des pilotes n'est pas non plus de tout repos puisqu'après la détection de la première carte Radeon X850, notre écran a vu son affichage se corrompre totalement pour devenir une sorte de mélange vert/jaune/bleu strié. Un redémarrage du système a heureusement permis de bien vite revenir à un affichage normal, mais tout de même on aurait pu espérer mieux. Les pilotes installés et le Catalyst Control Center déployés, il nous reste encore à activer le mode CrossFire. Il y a enfin une bonne nouvelle, puisqu'ici, et contrairement à ce qui se passe chez NVIDIA, la mise en route du CrossFire ne nécessite aucun redémarrage du système. Il suffit donc de cocher la case « Activer le CrossFire » pour tirer profit de la puissance cumulée de nos deux Radeon X850 XT. Enfin ça c'est la belle théorie car de temps à autre le fait de cocher cette case provoque le redémarrage du système surtout si la quantité de mémoire embarquée sur les cartes est différente.

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Activation du CrossFire

Avant de nous pencher sur l'examen des performances tant systèmes que graphiques, il nous faut dire quelques mots sur les options disponibles à l'utilisateur pour configurer le CrossFire. ATI propose ici le minimum syndical avec une simple case à cocher pour activer le CrossFire et... c'est tout ! Les modes de rendu ne sont pas accessibles et seule la fonction Catalyst AI permet de profiter de certaines optimisations sans toutefois savoir lesquelles ni avoir la possibilité de les définir. On se consolera avec les options avancées d'anticrénelage même si l'on note la disparition de la fonction OverDrive et comme le Control Center ne permet pas de sélectionner l'une ou l'autre des deux Cartes Graphiques on ne peut pas définir des options spécifiques de sortie pour l'une ou l'autre des cartes.

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Les fonctions améliorées d'anticrénelage


Quelques mots sur l'affichage et la compatibilité avec les jeux

Contrairement au SLI de NVIDIA, le CrossFire n'est pas sans incidence sur le simple affichage de votre bureau Windows. Ainsi au démarrage du système et après la disparition du logo de chargement Windows votre écran devient noir quelques secondes, passe brièvement en veille (aucun signal ne lui étant apparemment envoyé), avant de se rallumer pour afficher le bureau Windows. Ce détail n'a rien de dramatique il est vrai s'il n'était pas accompagné d'autres anomalies. En utilisation intensive du système, on assiste à divers effets de superposition où, par exemple, l'image du bureau Windows s'incruste à l'écran de démarrage de Far Cry avant le démarrage effectif du jeu. On notera au passage qu'il est impossible de faire une capture d'écran d'un jeu tournant en CrossFire, ce qui n'est pas franchement pratique pour juger de la qualité d'anticrénelage, d'autant que les accélérations CrossFire ne fonctionnent pas en mode fenêtré !

Du côté des jeux, aucun problème majeur de compatibilité n'est à signaler, ce qui est plutôt positif. Tous les titres que nous avons pu essayer ont fonctionné dans de bonnes conditions sans poser de problème particulier. Toutefois et c'est que là que le bât blesse nous avons pu relever diverses perturbations de l'affichage. Sous Unreal Tournament 2003 et à partir du 1280x1024, l'affichage devient saccadé avec des gels d'images. Même problème avec Chronicles Of Riddick, surtout en 1600x1200 où l'image se fige pendant plusieurs secondes. Ce problème pourrait provenir d'un échauffement trop important du compositing engine mais cela reste à confirmer. Avec d'autres titres, lorsque le framerate est élevé, on observe une ligne médiane qui semble séparer l'écran en deux : c'est ici un tour de la désactivation de la synchronisation verticale, nécessaire pour les benchmarks et tout rentre dans l'ordre en activant la VSync. Plus problématique encore, les effets de déplacements de blocs que l'on peut observer ci et là : il n'est pas rare de voir un élément du décor dont l'une des composantes est très légèrement décalée par rapport au reste de l'objet. Half-Life 2 pose aussi des soucis de temps à autre avec le compteur de vie, qui apparaît normalement en bas à gauche de l'écran, mais dont une bribe peut apparaître de temps à autre sur l'extrémité droite de l'écran. Autre bizarrerie en 1600x1200 une bande noire défile parfois sous Doom 3, et ce, uniquement avec notre Radeon X800 GTO en configuration CrossFire.
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Avant de nous pencher sur les performances graphiques du CrossFire nous avons voulu voir ce que le chipset Radeon Xpress 200 CrossFire Edition avait dans le ventre. Pour cela nous le comparerons au nForce 4 SLI de NVIDIA. Voici le détail des configurations utilisées :
  • Carte mère de référence ATI CrossFire,
  • Processeur AMD Athlon 64 3800+ E,
  • 2x512 Mo Corsair TwinX PC3200XL,
  • Carte graphique ATI Radeon X850 XT,
  • Disque dur Western Digital Raptor 36 Go Serial-ATA 150.

  • Carte mère Asus nForce 4 SLI Deluxe,
  • Processeur AMD Athlon 64 3800+ E,
  • 2x512 Mo Corsair TwinX PC3200XL,
  • Carte graphique ATI Radeon X850 XT,
  • Disque dur Western Digital Raptor 36 Go Serial-ATA 150.
Nos deux systèmes opéraient sous Windows XP Professionnel Service Pack 2 et utilisaient les derniers pilotes et BIOS disponibles à la date du test. Pour les tests chipsets, nous avons employé les pilotes graphiques Catalyst 5.8, alors que nous avons retenu la version 5.9 pour les tests graphiques.

CPU Mark 99

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On commence le test chipset par un rapide CPUMark 99. Ici nos deux plates-formes sont quasiment à égalité avec un très léger avantage pour le nForce 4 SLI.

3DMark 2005 - Test processeur

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Le test processeur de 3DMark 2005 montre ici un très léger avantage pour le système CrossFire d'ATI. Ici le Radeon Xpress 200 CrossFire Edition est 2 % plus rapide que son rival, le nForce 4 SLI de NVIDIA.

Cinebench 2003

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On continue avec CineBench 2003. Ici le nForce 4 SLI reprend le dessus sur le Radeon Xpress 200 CrossFire Edition. Toutefois, les performances des deux systèmes sont vraiment proches.

PCMark 05 - Test processeur

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Le test processeur de PCMark 05 n'appelle là encore à aucun commentaire particulier, les deux plates-formes étant au coude à coude.

Unreal Tournament 2003

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Les performances relevées sous Unreal Tournament 2003 sont en faveur du nForce 4 SLI qui est 1,6 % plus véloce.

Far Cry v1.3

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Sous FarCry le système nForce 4 SLI affiche une fois de plus un avantage sur le Radeon Xpress 200 CrossFire Edition mais cette fois-ci le delta de performance atteint un maximum de 5 %.

Encodage MP3

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L'encodage MP3 se fait dans les mêmes conditions que ce soit sur nForce 4 ou sur Radeon Xpress 200 CrossFire Edition, les deux systèmes étant à parfaite égalité.

WinRar

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La compression de nos 250 Mo de données avec WinRar profite au nForce 4 SLI qui s'acquitte de la tâche sensiblement plus rapidement que le chipset ATI.

ScienceMark

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Pour la suite de tests mathématiques ScienceMark, le nForce 4 SLI remporte là encore les suffrages avec un très léger avantage sur son concurrent.

Windows Media Encoder 9

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L'encodage vidéo sous Windows Media Encoder 9 ne départage pas vraiment nos machines, le nForce 4 étant deux secondes plus rapide que le Radeon Xpress 200 CrossFire.

Adobe Photoshop CS

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Circulez, il n'y a rien à voir, nForce et Radeon Xpress étant au même niveau !

Pinnacle Studio 9

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On continue avec les performances sous Studio 9. Le test consiste à mesurer le temps nécessaire pour effectuer le rendu complet d'un projet vidéo. Ici la plate-forme NVIDIA est encore en tête puisqu'il lui faut huit secondes de moins que la machine ATI pour rendre le projet.

Performances USB 2.0 sous PC Mark 05

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Critiqué à son lancement pour son faible débit en USB 2.0, le Radeon Xpress 200 n'a semble-t-il pas progressé dans ce domaine précis. Pourtant, le southbridge a évolué puisqu'il s'agit dorénavant d'un SB450. Il n'empêche le débit USB 2.0 du nForce 4 SLI est largement supérieur.
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Avant de rentrer dans le vif du sujet, c'est à dire les performances graphiques 3D, voici un bref récapitulatif de nos configurations et des cartes employées :

  • Carte mère de référence ATI CrossFire,
  • Processeur AMD Athlon 64 3800+ E,
  • 2x512 Mo Corsair TwinX PC3200XL,
  • Disque dur Western Digital Raptor 36 Go Serial-ATA 150.

  • Carte mère Asus nForce 4 SLI Deluxe,
  • Processeur AMD Athlon 64 3800+ E,
  • 2x512 Mo Corsair TwinX PC3200XL,
  • Disque dur Western Digital Raptor 36 Go Serial-ATA 150.
Nos deux systèmes opéraient sous Windows XP Professionnel Service Pack 2 et utilisaient les derniers pilotes et BIOS disponibles à la date du test. Il s'agissait des récents CATALYST 5.9 avec la fonction AI réglée sur le mode standard, et des ForceWare 78.03 en mode haute qualité. Côté carte graphique nous avons retenu les modèles suivants : GeCube Radeon X800 GTO, PowerColor Radeon X850 Pro, Asus GeForce 7800 GTX, NVIDIA GeForce 6800 Ultra en plus des cartes de référence ATI en Radeon X850 XT.

AquaMark 3

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On démarre nos tests avec AquaMark 3. Les systèmes SLI de NVIDIA sont ici en tête alors que nos trois configurations CrossFire que ce soit à base de X850 XT, de X850 Pro ou de X800 GTO sont à égalité. Face aux performances d'un seul X850 XT, le passage en CrossFire augmente les performances de 17% en 1600x1200. Dans les mêmes conditions le SLI offre un gain de 18% à notre configuration à base de GeForce 7800 GTX.

3DMark 2005

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On enchaîne sans plus attendre avec 3DMark 2005. Celui-ci souligne un avantage évident pour les systèmes NVIDIA dont le SLI à base de GeForce 7800 GTX est largement en tête. Les X850 XT sont logiquement dépassées et ici l'écart entre la configuration CrossFire à base de X850 Pro et celle à base de X800 GTO est minime. Seulement 2% sépare ces deux sous-systèmes CrossFire. Du côté du scaling, c'est à dire du gain de performance obtenu en passant d'une carte graphique à deux cartes en CrossFire, celui-ci se mesure à 72% pour les X850 XT contre 81 % pour les X850 Pro et X800 GTO. En face les GeForce 7 voient leurs performances augmenter de 75%.

Unreal Tournament 2003

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Assez ancien, Unreal Tournament 2003 est limité par le fillrate des cartes et par la puissance du processeur. Ce constat est particulièrement frappant en 1600x1200 où toutes nos cartes sont quasiment au même niveau. Le X850 XT en mode CrossFire souffre ici d'un bug de rendu entraînant des gels de son affichage. Cela se ressent sur les scores qui inférieurs en mode CrossFire par rapport aux performances de la carte seule. Plus intéressant les autres configurations CrossFire en X850 Pro ou X800 GTO ne souffre pas de problème, alors que nous utilisons la même carte maître. Seule la résolution 1600x1200 permet ici un gain assez net de l'ordre de 20% entre une Radeon X850 XT et deux Radeon X850 XT.

Battlefield 2

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Récent, Battlefield 2 permet d'observer des différences de performance assez significatives entre nos divers systèmes graphiques. Le haut du podium est ici occupé par le SLI de NVIDIA avec les 7800 GTX et par le 7800 GTX seul. En 1600x1200 le CrossFire X850 XT s'adjuge la troisième place et question scaling on gagne 82% en performances face à une seule X850 XT ! Le gain est appréciable et atteind même le doublement pure et simple dans le cas du X850 Pro.

Doom 3

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Pas de surprise sous Doom 3 où la domination des cartes NVIDIA reste outrageante. Une simple GeForce 7800 GTX réussit ici à faire mieux que deux X850 XT en CrossFire... Reste que le passage d'une X850 XT à deux X850 XT augmente les performances de 60%, ce qui n'est pas rien. Comme nous l'observions déjà dans les précédents tests le scaling est plus important avec le X850 Pro dont les performances s'envolent de 80% grâce au CrossFire.

Far Cry - v1.3

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Far Cry est l'exemple type d'un jeu dont les performances graphiques dépendent en bonne partie du processeur. Ainsi dans les résolutions usuelles de 1024x768 et 1280x1024 les performances entre SLI et CrossFire sont très très proches. Il faut atteindre les 1600x1200 pour que l'écart commence à se creuser. En tête nous avons un trio composé du 7800 GTX, des 7800 GTX SLI et des 6800 Ultra SLI. Le mode CrossFire n'apporte ici pas de gain de performances, du moins en ce qui concerne le X850 XT, face à une carte seule. Seuls les X800 GTO et X850 Pro profitent vraiment du passage en CrossFire, surtout en 1600x1200. Le scaling pour ce type de carte atteint ici 11% en 1600x1200.

Half-Life 2

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Tout comme Far Cry, Half-Life semble bien limité par notre processeur, signe qu'il va peut être bientôt falloir faire évoluer notre configuration de réfénce. Toutes les cartes sont ici à un niveau semblable et là encore le 1600x1200 est salutaire puisqu'il permet seul de commencer à observer des nuances. On observe surtout que le CrossFire pour du X850 XT n'apporte rien, la carte seule étant aussi performante qu'en mode CrossFire. En revanche le passage d'un Radeon X800 GTO à deux augmente les performances de 15%.

Half-Life 2 - FSAA 4x & Aniso 8x

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En activant les fonctions de lissage d'écran sous Half-Life 2, les limitations engendrées par notre processeur s'estompent. Ainsi en 1600x1200 la progression des performances s'élève à 10% pour le X850 XT alors qu'on atteint les 36% pour le Radeon X850 Pro. Le SLI à base de 7800 GTX reste le plus véloce, mais le CrossFire à base de X850 XT n'est tout de même pas très loin. Chez NVIDIA le scaling en passant d'un 7800 GTX à deux est de 24%.

Splinter Cell Chaos Theory

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Plutôt récent Splinter Cell Chaos Theory est particulièrement gourmand, graphiquement parlant. Notez que nous utilisons ici le mode de rendu Shader Model 2.0 pour les cartes ATI et Shader Model 3.0 pour les cartes NVIDIA. Le système SLI en 7800 GTX est ici en tête alors que le CrossFire à base de X850 XT est second. Le passage d'une Radeon à deux pour le modèle XT a un impact sur les performances assez important celles-ci étant plus que doublées. On passe en effet de 24 FPS en 1600x1200 à 47,63 avec deux Radeon X850 XT ! Le gain pour les cartes X850 Pro et GTO est ici identique : 95% pour les X850 Pro et 98% pour les X800 GTO.

Splinter Cell Chaos Theory - FSAA 4x & Aniso 8x

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On reprend les mêmes et on recommence mais cette fois-ci avec l'activation du FSAA 4x et du filtrage anisotrope 8x. La hiérarchie reste ici inchangée avec les 7800 GTX SLI et X850 XT CrossFire en tête. Les gains apportés par le CrossFire sont semblables puisque les performances sont quasiment doublées et ce quelque soit le type de carte ATI. On note ici que si le scaling pour NVIDIA et ses GeForce 7800 GTX s'élève à 93%, les Radeon X850 XT profitent d'un gain de 94%.

Far Cry v1.3 - FSAA 4x & Aniso 8x

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On revient à Far Cry mais cette fois-ci avec les fonctions de filtrage activées. On retrouve dans le peloton de tête les 7800 GTX SLI et les X850 XT CrossFire. Les gains apportés par les solutions multi-VPU sont toutefois moindre que sous Splinter Cell. Jugez plutôt : on ne gagne « que » 39% en 1600x1200 avec la configuration X850 XT CrossFire face à une X850 XT seule. A l'inverse si le gain de performances que délivre le X850 XT CrossFire est faible, celui obtenu par le système CrossFire à base de X850 Pro est supérieur avec une progression de 54% des performances.

Doom 3 - FSAA 4x & Aniso 8x

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On termine avec Doom 3. Vous ne serez pas surpris, les cartes NVIDIA malgré l'activation du FSAA 4x et du filtrage AF 8x restent en tête. On retrouve tout de même en troisième position le système X850 XT CrossFire qui fait ici mieux qu'une seule 7800 GTX ! C'est limite impensable, et pourtant ! Le CrossFire semble donc profiter aux cartes ATI sous Doom 3 particulièrement lorque les fonctions d'anticrénelage sont de la partie. Le gain que génère le CrossFire reste impressionnant avec 89% d'augmentation du framerate en 1600x1200.

Les performances en SuperTiling... Far Cry v1.3

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Pour juger de l'intérêt du mode SuperTiling, nous avons désactivé le CATALYST AI pour forcer le mode de rendu en SuperTiling en lieu et place de l'AFR probablement utilisé sous Far Cry par ATI. On le voit le résultat n'est pas du tout satisfaisant... Si de base les performances en mode CrossFire étaient inférieures à celles obtenues avec une seule Radeon X850 XT, le fait de forcer le rendu SuperTiling divise les performances par deux alors même que nous avons rajouté une carte graphique.

Les performances en SuperTiling... Half-Life 2

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Sous Half-Life 2 le fait de forcer le rendu SuperTiling ralentit légèrement les performances mais sans aucune commune mesure avec ce que nous observions sous Far Cry. Reste que le SuperTiling au vu de ces deux tests n'est certainement pas le mode de rendu le plus performant qui puisse exister.

Conclusion

Un an après l'avènement du SLI, l'arrivée tardive du CrossFire constitue sans aucun doute la réponse du berger à la bergère. Attendu depuis plusieurs mois déjà, le CrossFire est enfin une réalité sur laquelle ATI devrait s'appuyer prochainement pour lancer sa puce graphique nouvelle génération le R520. Sur le papier, l'approche retenue par ATI pour sa solution CrossFire est assez séduisante et semble offrir plus de flexibilité face au SLI de NVIDIA. ATI permet ainsi d'exploiter en CrossFire des Cartes Graphiques de fabricants différents alors que chez NVIDIA les pilotes 78.xx imposent encore l'utilisation de cartes provenant du même fabricant (cependant la version 80 des ForceWare devrait prochainement faire sauter cette limitation comme nous avons pu le constater avec une préversion). Autre petit avantage pour ATI : la possibilité de mixer un X850 XT avec un X850 Pro, chose impossible avec le SLI de NVIDIA où les deux cartes graphiques doivent être de même génération/modèle. Seul problème en mixant X850 XT et X850 Pro, on perd une partie de la puissance du X850 XT puisque le nombre de pixel pipelines disponibles s'aligne sur celui de la puce la moins performante. Seulement, voilà cet apport de flexibilité vole en éclats quand on sait qu'il faut impérativement que la carte graphique maître soit une version CrossFire Edition, carte qui ne court pas encore les rues et dont le tarif n'est pas encore connu. Autre regret, le support des Radeon X700 qui n'est pas au programme... Si le support des Radeon X800 GTO est en revanche déjà opérationnel, comme nous avons pu le voir, les Radeon X800 GT et XL devraient être supportés d'ici quelque temps.

Avec le CrossFire ATI voulait innover en introduisant de nouveaux modes de rendus. Là encore, le SuperTiling a son charme, mais il n'est hélas pas disponible en OpenGL ni d'ailleurs sur les cartes munies de 12 pixels pipelines comme les X800 Pro, GT, GTO, X850 Pro. Pour ces cartes il faut se contenter de modes plus traditionnels : ciseau et AFR. Pire le mode SuperTiling ne donne pas forcément de bons résultats comme nous avons pu le voir... Plus ennuyeux encore si ATI ne recourt en apparence a aucun profil, l'accélération CrossFire étant normalement disponible pour tous les jeux, l'utilisateur n'a aucun contrôle sur le type d'accélération mise en œuvre pour un jeu donné. Tout passe par le ténébreux Catalyst AI qui ne permet pas de connaître l'accélération employée pour tel ou tel jeu ni même de la choisir. Le SuperAA constitue pour sa part un plus intéressant pour ceux qui souhaitent profiter de la meilleure qualité visuelle dans leurs jeux, au prix de performances forcément dégradées.

Par contre et c'est fort heureux, les performances sont globalement au rendez-vous en CrossFire. Alors certes le X850 XT ne peut pas lutter face au GeForce 7800 GTX, mais les gains prodigués par CrossFire sont bel et bien là, et ce particulièrement sur les X850 Pro et X800 GTO dont la progression est supérieure à celui de X850 XT. Au-delà de ces considérations, il est dommage de voir qu'en pratique l'aspect graphique du CrossFire souffre de trop nombreux problèmes. Premièrement, la limitation à une résolution maximale de 1600x1200 en 60 Hertz est tout simplement inacceptable pour un système graphique haut de gamme dont le coût flirte avec les mille euros. Autre souci notable : la compatibilité plus que restreinte du CrossFire avec les moniteurs CRT. Là encore est-il acceptable de devoir changer de CRT pour jouer ? Quid également des diverses perturbations graphiques que l'on peut constater ci et là ?

La partie chipset sur laquelle repose la technologie CrossFire est également problématique au vu notamment des soucis de compatibilité mémoire rencontrés et des piètres performances en USB 2.0. Dire que le chipset ATI Radeon Xpress 200 CrossFire Edition se destine aujourd'hui à un utilisateur enthousiaste est une gageure et le fait de brider la technologie CrossFire sur les seuls chipsets ATI est une erreur.

Arrivés au terme de cet article que nous qualifierions plus volontiers de preview technologique, au vu des trop nombreux problèmes rencontrés, il paraît clair que le CrossFire n'est pas encore prêt pour sa commercialisation. Nous attendions CrossFire avec impatience depuis plusieurs mois, mais force est de constater que le retard accumulé par ATI n'a pas permis à la firme canadienne de remédier à tous les problèmes techniques. C'est fort dommage et si l'avenir nous fera peut-être changer d'avis, pour le moment il ne paraît pas concevable de conseiller un autre système multi-GPU que celui de NVIDIA.
Modifié le 01/06/2018 à 15h36
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