La Radeon HD 7990 est-elle la nouvelle référence ?

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2. Une acoustique fortement améliorée, à un détail près


Une solution de refroidissement plus élégante

AMD a fait de la Radeon HD 7990 une carte dual-slot qui n'a besoin que de deux connecteurs d'alimentation auxiliaires à huit broches. Il n'en reste pas moins que son TDP correspond exactement au maximum autorisé par les spécifications électromagnétiques du PCI-SIG pour un emplacement PCIe x16 et deux connecteurs huit broches : 375 watts.

Mais l'exploit demeure : AMD est parvenu à mettre au point une carte « fleuron » n'occupant que deux emplacements alors que les produits de PowerColor, HIS et Asus étaient tous considérablement plus encombrants. Pour atteindre un tel résultat, la société a sélectionné la crème de la crème de ses GPU Tahiti. En préparation du lancement de cette nouvelle carte, elle a depuis un bon moment déjà mis de côté ses puces les plus efficaces, celles qui consomment le moins et montent le mieux en fréquence. Alors que ses partenaires devaient composer avec les puces qu'ils recevaient et étaient par conséquent forcés de monter la tension pour faire grimper en fréquence (ce qui affecte forcément la consommation). AMD, grâce à ces Tahiti triées sur le volet, a pu atteindre la barre du gigahertz tout en abaissant les tensions, ce qui lui a permis de plafonner la consommation à 375 watts.
La Radeon HD 7990 n'est pas pour autant facile à refroidir (ni à faire taire, soit dit en passant). Au lieu de l'unique ventilateur axial qu'utilise Nvidia sur sa GeForce GTX 690 ou même du centrifuge soufflant de la Radeon HD 6990, AMD a ici opté pour... trois ventilateurs axiaux ! Ils ne sont pas renforcés pour plus de stabilité et leurs ailettes ne sont pas particulièrement épaisses, mais ils tournent suffisamment lentement, même en charge classique dans les jeux, pour régler le problème le plus épineux de la Radeon HD 6990 : les nuisances sonores dues à la ventilation. Dans les jeux, le bruit de la Radeon HD 7990 est quasiment imperceptible.

Ce type de design a néanmoins un prix. Trois ventilateurs placés côte à côte ne peuvent être efficaces que s'ils ne se mettent pas de bâtons dans les roues. En clair, cela signifie qu'il faut canaliser l'air à la verticale au lieu de horizontalement ; par conséquent, les fentes de ventilation qui ornent la face arrière et servent sur la plupart des cartes graphiques à laisser s'échapper l'air chaud sont ici pratiquement inutiles. La chaleur générée par les deux GPU est donc directement renvoyée dans le boîtier de l'ordinateur et le choix de ce dernier est particulièrement important. AMD recommande actuellement deux modèles : l'Antec Eleven Hundred, doté de deux ventilateurs latéraux de 120 mm et le Cooler Master HAF-X, également équipé d'une ventilation latérale. Les amateurs optant pour un boîtier différent devront absolument monter leur machine en tenant compte de la circulation de l'air chaud. Autant dire que les boîtiers au format réduit sont exclus.

L'AMD Radeon HD 7990 mesure 30,5 cm, soit autant que la Radeon HD 6990 et 2,5 cm de plus que la Nvidia GeForce GTX 690. Heureusement, ses deux connecteurs d'alimentation à huit broches sont situés sur le haut de la carte et n'ajoutent donc aucune longueur à la carte. L'arrière de celle-ci est par ailleurs recouvert d'une plaque de métal. Étant donné que les ailettes du premier ventilateur dépassent légèrement du cache en plastique, il est fortement déconseillé de monter une configuration Quad-CrossFire où les deux 7990 sont enfichées l'une à côté de l'autre.
Mais quel est donc ce sifflement ?

Les ventilateurs de la Radeon HD 7990 tournent en silence, et cela fait du bien, mais la carte est victime d'un autre problème acoustique. Il y a quelques mois, PowerColor nous avait envoyé son AX7990 6GBD5-A2DHJ Devil13, et nous avions été très désagréablement surpris par le sifflement émis par ses bobines d'induction, totalement indigne d'un produit coûtant tout de même la bagatelle de mille euros.
Dans une moindre mesure, la Radeon HD 7990 souffre d'un problème similaire. AMD nous l'a expliqué comme une conséquence de l'oscillation entre les charges de travail lourdes et légères, qui entraîne des pics et des creux d'appel de courant faisant vibrer les condensateurs en céramique et la carte de circuits imprimés elle-même. Le volume et la tonalité de ce phénomène varient effectivement en fonction de la tâche que l'on demande à la carte d'exécuter, mais il s'est montré suffisamment perceptible lors de nos tests en situation réelle de jeu pour que plusieurs des volontaires de Bakersfield (Californie) nous demandent de leur expliquer ce qui se passait.
La solution constitue à activer la synchronisation verticale, ce qui a pour effet de plafonner le framerate et d'éviter ces variations de charges de travail ; ce n'est pas idéal, mais cela fonctionne. Igor de Tom's Hardware Allemagne a enregistré quelques vidéos et mené des analyses de fréquences que nous passons en revue plus loin dans cet article. Nous vous laissons l'occasion de décider par vous-même s'il s'agit d'un défaut rédhibitoire.

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3. Configuration et protocole de test, explication concernant FCAT

Configuration de test
Processeur	Intel Core i7-3770K (Ivy Bridge) 3,5 GHz overclocké à 4,0 GHz (40 x 100 MHz), LGA 1155, 8 Mo de cache L3 partagé, Hyper-Threading activé, fonctions d’économie d’énergie activées
Carte-mère	Gigabyte Z77X-UD5H (LGA 1155), chipset Z77 Express, BIOS F15q
Mémoire	16 Go (4 x 4 Go) de DDR3-1600 G.Skill, F3-12800CL9Q2-32GBZL @ 9-9-9-24 et 1,5 V
Stockage	SSD Crucial m4 256 Go SATA 6 Gbit/s
Cartes gr.	AMD Radeon HD 7990 6 Go
	AMD Radeon HD 7970 GHz Edition 3 Go
	Nvidia GeForce GTX 690 4 Go
	Nvidia GeForce GTX 680 2 Go
	Nvidia GeForce GTX Titan 6 Go
Alimentation	Cooler Master UCP-1000 watts
OS et pilotes
OS	Windows 8 Professionnel 64 bits
DirectX	DirectX 11
Pilotes gr.	AMD Catalyst 13.5 (Beta 2)
	Nvidia GeForce 320.00
	AMD Catalyst Frame_Pacing_Prototype v2 For Radeon HD 7990

Nous avons commencé à travailler avec l'outil FCAT (Frame Capture Analysis Tool) de Nvidia le mois dernier ; les résultats sont probants et il va continuer à faire partie intégrante de notre protocole de test à l'avenir. Il s'agit toutefois d'une véritable rupture avec les tests que nous effectuions auparavant avec Fraps, raison pour laquelle nous ne pouvions décemment nous contenter, pour cet article, de vous laisser avec les données FCAT brutes. Nos collègues californiens ont ainsi invité dans leurs bureaux une poignée de joueurs afin de leur proposer de comparer la Radeon HD 7990 et la GeForce GTX 690 dans huit titres différents. Objectif de la manœuvre : obtenir une montagne de données FCAT puis demander à ces quelques passionnés de les confronter à la réalité. Nous voulons déterminer si cette analyse de la latence entre images successives trouve réellement son pendant dans l'expérience de jeu.
Parallèlement, nous sommes pleinement conscients du fait que les nouvelles données que nous générons sont bien plus sophistiquées que les simples moyennes de framerate que nous utilisions auparavant, et qui avaient l'avantage de permettre de comparer très facilement les cartes graphiques entre elles. Fort heureusement, nous avons encore des moyennes à publier ainsi que des graphes d'évolution du framerate dans le temps. L'ajout le plus récent à notre arsenal de test est une donnée nommée variance interimages. Nous avons déjà brièvement abordé le concept dans notre article Quel processeur à moins de 200 € pour jouer en 2013 ? et nettement plus en détail dansPerformances des cartes graphiques : les nouvelles données selon FCAT, mais une explication supplémentaire ne fera sans le moindre doute pas de mal.
Pourquoi ne nous contentons-nous pas de présenter la durée d'affichage des images ? Tout simplement parce qu'il nous semble que cette donnée brute est associée à un nombre bien trop important de variables et ne permet pas de tirer les bonnes conclusions.
Prenons par exemple une image affichée pendant 40 millisecondes ; à première vue, c'est long, trop long. Mais est-ce que cela indique un rendu saccadé ? Peut-être, mais pas nécessairement. Passons en revue les deux scénarios suivants :
Dans un premier cas, notre image affichée 40 ms est entourée de part et d'autre par des images affichées pendant la même durée. Le résultat est un framerate constant de 25 images/s sans saccades perceptibles. Ce framerate n'est pas formidable, mais sa régularité contribue à une impression de fluidité.
Considérons maintenant que cette même image de 40 ms s'insère dans un flot d'images affichées 16,7 ms. Elle occupe donc plus de deux fois plus de temps que les autres à l'écran et, à ce titre, sera très probablement perçue comme une saccade.
Nous simplifions bien entendu, mais les faits sont là : pour déceler les saccades dans un jeu, on ne peut se contenter de la simple durée d'affichage des images, il faut du contexte. Nous avons donc formulé le concept de variance interimages.
Nous calculons la durée d'affichage de chaque image et la comparons à celle des images qui la précédent et qui la suivent. Dans notre premier exemple, l'image de 40 ms entourée d'autres images de 40 ms donnerait une variance interimages de zéro. Dans le deuxième exemple, cette même image de 40 ms entourée d'autres images de 16,7 ms donnerait une variance interimages de 23,3 ms.
Nous continuons à expérimenter avec ce concept en laboratoire, mais d'après nos premiers résultats, les joueurs sont capables de percevoir les variations dès qu'elles atteignent 15 ms. Nous avons donc choisi cette valeur comme référence : si la variance interimages est inférieure à 15 ms, une image isolée a peu de chances de produire un artéfact visible. Si la variance interimages moyenne approche 15 ms avec des pics au-delà de cette valeur, on peut raisonnablement s'attendre à ce qu'un joueur se plaigne de saccades.
La formule Excel que nous utilisons est la suivante (sur des durées d'affichage d'images classées chronologiquement de haut en bas) :
=ABS(B20-(TRIMMEAN(B2:B38, 0.3)))
Cette formule calcule la variance interimages de la 20^e image d'une capture, dont la durée d'affichage est stockée dans la cellule B20.
Décomposons cette formule : elle prend en compte les durées d'affichage des 18 cellules précédant l'image cible et des 18 cellules la suivant, puis en fait la moyenne (débarrassée de 30 % des aberrations afin que les anomalies ne l'affectent pas). Cette durée moyenne est ensuite soustraite de la durée d'affichage de l'image cible. Enfin, nous ne conservons que la valeur absolue du résultat.
Nous espérons toujours obtenir une variance interimages égale à zéro, mais en réalité, celle-ci n'est jamais nulle. Nous analysons donc l'ensemble des résultats et vous donnons les valeurs moyennes, au 75^e centile et au 95^e centile.
Tout cela peut paraître particulièrement compliqué, mais en procédant de la sorte, nous avons réussi à tirer des informations extrêmement intéressantes des 1,5 To de vidéos que nous avons capturés sur les cartes graphiques en lice pour ce test : l'AMD Radeon HD 7990, deux Radeon HD 7970 en CrossFire, la Nvidia GeForce GTX 690, la GeForce GTX Titan et deux GeForce GTX 680 en SLI. Tous les tests ont été réalisés à une résolution de 2560 x 1440 pixels dans huit jeux différents.

Benchmarks et paramètres
Battlefield 3	Paramètres de qualité « Ultra », v-sync désactivé, 2560x1440, DirectX 11, Going Hunting, enregistrement de 90 secondes, FCAT
Far Cry 3	Paramètres de qualité « Ultra », v-sync désactivé, 2560x1440, DirectX 11, parcours personnalisé, enregistrement de 50 secondes, FCAT
Borderlands 2	Paramètres de qualité « Highest », PhysX faible, AF 16x, 2560x1440, parcours personnalisé, FCAT
Hitman: Absolution	Paramètres de qualité « Ultra », MSAA désactivé, 2560x1440, séquence de benchmark intégrée, FCAT
The Elder Scrolls V: Skyrim	Paramètres de qualité « Ultra », FXAA activé, 2560x1440, parcours personnalisé, enregistrement de 25 secondes, FCAT
3DMark	Benchmark Fire Strike
BioShock Infinite	Paramètres de qualité « Ultra », DirectX 11, Diffusion Depth of Field, 2560x1440, séquence de benchmark intégrée, FCAT
Crysis 3	Paramètres de qualité « Very High », MSAA : faible (2x), résolution des textures : élevée, 2560x1440, parcours personnalisé, enregistrement de 60 secondes, FCAT
Tomb Raider	Paramètres de qualité « Ultimate », FXAA activé, AF 16x, cheveux TressFX, 2560x1440, parcours personnalisé, enregistrement de 45 secondes, FCAT
LuxMark 2.0	Exécutable 64 bits, version 2.0, scène « Sala »
SiSoftware Sandra 2013 Professional	Sandra Tech Support (Engineer) 2013.SP1, modules « Cryptography » et « Financial Analysis Performance »

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4. 3DMark


Pour cet article, 3DMark doit être considéré comme un échauffement. Les cartes AMD règnent en maître sur ce benchmark synthétique, comme on peut s'y attendre au vu de leurs spécifications techniques impressionnantes.
Le véritable test consistera toutefois à voir si l'avance affichée dans le logiciel de Futuremark se confirmera dans le reste de nos benchmarks, dès lors que nous tiendrons compte des images perdues et partiellement affichées (« runt »), qui ont une incidence négative sur le gameplay mais auraient néanmoins contribué à l'augmentation du framerate moyen sous Fraps.
Score global

Oh, quelle surprise : le score Fire Strike nous donne exactement la hiérarchie que nous aurions prédite d'après les spécifications techniques des cartes. La Radeon HD 7990 termine donc en première place.
Nous savons cependant que cela n'a pas grande signification en pratique. Il est temps d'installer huit jeux « triple A » sur notre SSD et d'enregistrer notre gameplay en une série de vidéos au format brut, 2560 x 1440 à 430 Mo/s, dans le but de les analyser à l'aide de FCAT.
Score graphique

Score physique

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5. Battlefield 3


Framerate moyen
Nous vous avions prévenu : il y a des tonnes de données à traiter. D'emblée, vous remarquerez que nous opérons dans les graphiques ci-dessous une distinction entre deux concepts : le framerate matériel et le framerate perçu. Le framerate matériel est celui que nous aurions obtenu si nous nous étions tenus aux tests sous Fraps. Il inclut les images perdues et les images partiellement affichées, qui ne contribuent pas de manière positive à l'expérience de jeu, mais sont néanmoins comptées par Fraps.
En utilisant le logiciel de masque en surimpression de Nvidia et en analysant la suite de couleurs ainsi obtenues avec FCAT, nous sommes rapidement parvenus à détecter les images perdues (couleur manquante) et les images partiellement affichées (couleur affichée mais occupant moins de 21 lignes à l'écran et donc imperceptibles à l'œil nu).

Cette distinction a une incidence majeure sur le statut des cartes AMD. Examinons les résultats en détail. La Radeon HD 7990 semble générer plus de 100 images/s dans Battlefield 3 avec les paramètres de qualité réglés sur « Ultra » et à une résolution de 2560 x 1440. Nous aurions même tendance à dire que le framerate est ici limité par le processeur, un Core i7-3770K overclocké à 4 GHz. Malheureusement, lorsqu'on lit les 90 secondes de vidéo acquises pour notre benchmark, on se rend clairement compte que chaque image visible est suivie d'une image ne s'affichant que pendant une ou deux millisecondes. Lorsqu'on ne tient plus compte de ces images, le framerate perceptible en pratique par le joueur est plus proche de 56,2 images/s, soit moins que celui de la GeForce GTX Titan ! Le CrossFire de Radeon HD 7970 souffre exactement du même problème, ce qui confirme que le problème n'est pas spécifique à la 7990 mais affecte au contraire l'ensemble de l'architecture d'AMD.
Vous aurez sans doute remarqué que le graphique fait état de données correspondant à un pilote prototype. AMD, qui avait prévu que nous parviendrions à une telle conclusion, nous a fourni une préversion de ses pilotes dont la publication est prévue pour le deuxième semestre 2013 et qui introduit un mécanisme nommé frame pacing. En substance, le pilote ajoute une latence entre chaque image dans le but de rendre le gameplay plus fluide. Étant donné que le framerate est déjà limité par le processeur, cela n'affecte pas les performances, mais cela élimine presque entièrement les images partiellement affichées qui nous empoisonnaient avec les pilotes Catalyst 13.5 Beta 2.
À titre de comparaison, les GeForce GTX 680 en SL, la GTX 690 et la GTX Titan affichent toutes des chiffres identiques pour le framerate matériel et le framerate perçu ; Nvidia pratique déjà le frame pacing, ce qui explique que le nombre d'images perdues et partiellement affichées soit très faible.
Évolution du framerate dans le temps

Les fines lignes en pointillés servent de référence : elles représentent les chiffres de framerate matériel, ceux que Fraps nous aurait donnés et les seuls que nous aurions précédemment publiés. Les lignes plus épaisses représentent quant à elles l'évolution dans le temps du framerate perçu (dans ce cas précis, sur une durée de 90 secondes).
Globalement, la Radeon HD 7990 suit le même parcours que la CrossFire Radeon HD 7970 GHz Edition, à l'exception d'une série de pics où elle s'approche un peu plus des chiffres de framerate matériel. En comparaison, la GeForce GTX Titan semble à la fois plus rapide et plus fluide.
Il reste toutefois de l'espoir pour AMD. Comme on peut le voir, le framerate perçu qu'affiche la Radeon HD 7990 avec le prototype de pilote est au niveau de celui généré par les deux GeForce GTX 680 en SLI ;
Variance interimages

En espaçant les images à une résolution où le goulot d'étranglement est le processeur, les trois configurations à base de GeForce parviennent à minimiser la variance interimages, contrairement aux cartes Radeon exploitant les pilotes Catalyst 13.5 Beta 2.
Jusqu'il y a peu, nous nous serions dits qu'avec des variations au 95^e centile de l'ordre de 11 ms, l'incidence sur la fluidité perçue aurait été minime. Toutefois, après avoir fait tester par des joueurs des machines successivement équipées d'une Radeon HD 7990 et d'une GeForce GTX 690 et nous être rendus compte qu'ils percevaient tous une différence entre les deux, nous sommes bien obligés de revoir notre définition de lalatence perceptible.

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6. BioShock Infinite


On reprend : le graphique ci-dessous présente le framerate moyen, divisé en deux, à savoir d'une part le framerate matériel, c'est-à-dire celui que la carte produit, et d'autre part le framerate perçu, c'est-à-dire celui qui s'affiche réellement à l'écran. Le deuxième graphique présente l'évolution de ces deux framerates dans le temps et le dernier illustre notre analyse de la variance interimages.
Framerate moyen

Lorsque nous appliquons à BioShock Infinite la même méthodologie qu'à Battlefield 3, on constate que les framerates moyens sont une fois encore assez proches les uns des autres, en dépit d'une évolution dans le temps (ci-après) qui montre qu'en pratique le framerate perçu varie de moins de 40 à plus de 90 images/s.
Fraps aurait placé la Radeon HD 7990 en première position avec une très légère avance sur les GeForce GTX 680 en SLI. Lorsqu'on cesse de tenir compte des images perdues et partiellement affichées, son framerate chute toutefois sous celui des deux GTX 680 et de la GTX 690. Le pilote prototype améliore quelque peu la situation, mais son impact demeure limité.
Évolution du framerate dans le temps

L'élément le plus marquant de ce graphique est sans doute l'ampleur des creux dont souffre le CrossFire de Radeon HD 7970 GHz Edition, qui offre un contraste saisissant avec le framerate matériel moyen de cette configuration. Il est clairement apparent qu'avec ces cartes, la deuxième partie du benchmark intégré à BioShock Infinite est infestée d'images partiellement affichées.
La Radeon HD 7990 ne souffre heureusement pas de déviations aussi prononcées ; elle semble faiblir lors de deux passages d'environ dix secondes, mais se montre à par cela plutôt stable.
Variance interimages

Notre dernier graphique permet de mieux comprendre le comportement du CrossFire de Radeon HD 7970. Cette paire de cartes affiche presque deux fois plus de latence moyenne entre deux images que la Radeon HD 7990 ; en réalité, la variance interimagesva de 4 à 24 ms, avec certaines valeurs aberrantes enregistrées à 50 ms. La plage de valeurs est relativement similaire pour la 7990, mais son meilleur comportement dans la deuxième partie du benchmark fait baisser la moyenne et les chiffres au 75^e centile.
Cela ne suffit toutefois pas à sauver AMD : plus disciplinées, les cartes GeForce affichent toutes des framerates matériels et perçus bien plus stables et cohérents.

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7. Borderlands 2


Framerate moyen

Nous allons tâcher d'être aussi brefs que possible concernant le test sous Borderlands 2. En effet, même avec tous les détails et paramètres de ce jeu réglés au maximum, 2560 x 1440 n'est pas une résolution suffisante pour faire plier les cartes à 1000 €.
Il aurait fallu un processeur plus puissant. Pourquoi ne pas avoir utilisé notre configuration à base de Sandy Bridge-E ? Parce qu'il y a toujours le problème de la gestion du PCI Express 3.0 et des configurations multi-cartes, que Nvidia et AMD traitent différemment. Pour éviter d'introduire des variables supplémentaires dans l'équation et limiter les goulots d'étranglement liés au bus, nous avons décidé de nous en tenir au chipset Z77 Express et à un processeur compatible PCIe 3.0.
Évolution du framerate dans le temps

Les cartes se tiennent dans un mouchoir de poche tout au long du benchmark, ce qui ne nous permet pas d'émettre de commentaires pertinents.
Variance interimages

Bien que les cartes Nvidia procèdent au rendu des images de manière plus constante, les chiffres de latence interimages montrent que les cartes AMD sont presque aussi fluides dans Borderlands 2. N'oublions cependant pas qu'il s'agit d'un titre pour lequel les pilotes AMD sont optimisés, ce qui explique en partie pourquoi les cartes de la marque texane s'en sortent si bien alors qu'elles pataugent dans d'autres jeux.

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8. Crysis 3


Framerate moyen

Heureusement que nous avons d'autres informations à notre disposition, sinon les chiffres de framerate moyen obtenus sous Crysis 3 nous auraient rendus totalement perplexes. D'un côté, nous avons les deux Radeon HD 7970 en CrossFire qui produisent un framerate matériel supérieur à 46 images/s, mais qui tombe à 23,4 images/s lorsqu'on élimine les images perdues et partiellement affichées. De l'autre, la Radeon HD 7990 qui génère des framerates (matériel et perçu) limités à 22,3 images/s, mais se hisse en première place du classement dès que l'on installe le pilote prototype.
Évolution du framerate dans le temps

Nous ne savons pas exactement pourquoi les framerates matériel et perçu de la Radeon HD 7990 sont si faibles dans ce test. Cependant, lorsque nous examinons en détail les données brutes de temps d'affichage des images de la nouvelle carte, nous remarquons que celles-ci oscillent entre 35 et 50 ms, avec des chutes occasionnelles à 65 ms. Ce comportement semble donc délibéré, peut-être dans le but d'éviter le grand nombre d'images partiellement affichées qui contaminent la configuration en CrossFire. Étonnamment, la Radeon HD 7990 ne souffre pratiquement pas de ces problèmes d'images perdues ou partiellement affichées, mais bien d'une simple faiblesse de framerate.
Peut-être le pilote prototype est-il un indicateur de ce qu'AMD souhaiterait obtenir à long terme : il perd bien quelques images et en coupe d'autres prématurément, mais il se montre nettement plus compétitif vis-à-vis des cartes de Nvidia.
Variance interimages

Sans grande surprise, ce sont les cartes mono-GPU qui affichent la variance interimages la plus faible, raison pour laquelle la GeForce GTX Titan arrive en tête de ce classement. La technologie de frame pacing de Nvidia permet toutefois aux deux GTX 680 en SLI de s'en sortir plus que correctement.
À l'inverse, les Radeon HD 7970 en CrossFire souffrent d'une variance allant de 5 à 45 ms. Concernant la 7990, son oscillation étrangement précise entre des latences de 35 et 50 ms lui permet de limiter les variations ; nous attendons toutefois avec impatience la publication officielle du pilote prototype.