Caractéristiques et performances de la RAM

Octobre 2017


Caractéristiques de la RAM



Les principes généraux de choix de RAM sont décrits dans cet article : quelle mémoire vive acheter
Ici on va expliciter un peu plus les caractéristiques de la mémoire, type, fréquence, timings, et donner quelques résultats de performances dans des applications concrètes.

Sommaire:

Caractéristiques techniques

type de RAM : DDR, DDR2, DDR3, DDR4

Chaque carte mère ne gère en général qu'un seul type de mémoire , c'est le contrôleur mémoire de la carte mère qui décide.
Ce contrôleur mémoire est intégré dans le Northbridge sur une carte mère Intel soclet 775, mais se trouve dans le processeur depuis longtemps chez AMD, et depuis les sockets 1366 et 1156 chez Intel.
La plupart des cartes mères ne supportent qu'un type de RAM, mais il a existé des modèles qui supportent 2 types de RAM, avec des slots dédiés (pas en même temps).
La plus vieille de toute est la DDR, qui ne sert désormais qu'à mettre à jour un vieux PC.
La DDR2 a eu son heure de gloire pendant plusieurs années, mais elle a actuellement quasiment disparu, car elle correspond à des sockets anciens.
Quant à la DDR3, si elle s'est généralisée avec les plateformes AMD AM3 et Intel 1366 et 1156, elle est actuellement en voie de disparition, remplacée par la génération suivante .
Enfin la DDR4 est apparue avec le socket 1151 chez Intel (CPU SkyLake et KabyLake) et les CPU Ryzen chez AMD, elle équipe toutes les cartes mères actuelles en 2017.

Physiquement, les différents types de RAM se distinguent par une encoche les empêchant de se monter sur une carte mère qui ne les supporte pas.

La fréquence

Il existe un grand nombre de fréquences différentes pour les barrettes de RAM, sans compter ce qu'on peut obtenir avec l'overclocking. Ces fréquences varient environ de 133Mhz à 2000Mhz, mais la fréquence effective varie de 133/2=66.5Mhz à 2000/2=1000Mhz soit 1Ghz.
Il est donc tout à fait normal que CPU-Z vous indique 533Mhz alors que vous avez acheté de la PC2-8500, DDR2 à 1066Mhz, car CPU-Z indique la fréquence d'E/S (entrée/sortie), appelée parfois fréquence effective.
De même, la PC3 1600Mhz a une fréquence effective de 800Mhz.
Les fréquences de fonctionnement de la RAM sont encore plus basses, lire le tableau des fréquences de RAM.
Lors du choix de votre barrette il faudra donc prendre cette fréquence en compte, en choisissant de préférence la plus haute fréquence supportée par votre carte mère, pour des questions de performances et aussi en cas d'overclocking.
Par exemple, si le site constructeur de votre carte mère (ou votre manuel carte mère) indique qu'elle supporte les DDR3 à 1066/1333/1600 MHz, il faut lui mettre uniquement de la DDR3 à ces fréquences, et de préférence de la PC3-12800 à 1600MHz.

Les timings

Les timings déterminent le temps en nombre de cycles d'horloge pour effectuer une opération.
Pour la définition des différents timings, lire RAM.
Le plus important est le CAS Latency (Column Address Strobe) ou CL, temps d'accès à une colonne.
Pour faire simple, plus les timings sont agressifs (réduits), et plus la mémoire sera rapide, pour une fréquence donnée.
Par exemple, des timings ou en raccourci un CL de 7 sera meilleur qu'un CL de 9 pour de la DDR3, pour une fréquence donnée, et pour la DDR4 un CL de 12 sera meilleur qu'un CL de 16.

Et si on compare de la RAM avec fréquence et timings différents, plus précisément fréquence et timings plus élevés par rapport à une RAM avec fréquence et timings plus bas ?
Ce n'est pas facile de répondre, car ces 2 paramètres ne sont pas indépendants :
Par exemple, avec une barrette de DDR3 1600Mhz CAS 8, ayant une fréquence effective de 800Mhz et un CAS de 8 , l'exécution du CAS correspond à 8 cycles d'horloge à 800Mhz, soit un centième de nanoseconde.
Avec une barrette de DDR3 2000Mhz CAS 10, l'exécution du CAS correspond à 10 cycles d'horloge à 1Ghz, soit là aussi un centième de nanoseconde . Elle donnera donc les mêmes performances que la DDR3 1600Mhz CAS 8, ne changeant ni la bande passante, ni la stabilité.

De même pour la DDR4, une barrette de DDR4 2133MHz CL12 donnera les mêmes performances qu'une barrette 2666MHz CL15 ou qu'une 3000MHz CL 17, voir le tableau ci dessous :

Le Dual Channel

Le Dual Channel est une technologie gérée par le contrôleur mémoire permettant de doubler la bande passante mémoire d'un point de vue théorique. Mais la situation est toute autre en pratique.
Le gain du Dual Channel était surtout présent du temps des Pentium 4 (en 2004), par contre sur les socket 775 et socket 1156 d'Intel c'est faible, au maximum 5% de mieux selon des tests réalisés : mais pourquoi s'en priver...

Depuis le socket 1366, le Triple Channel est apparu, devant en principe encore améliorer les performances. Malheureusement, les tests comparatifs effectués ne montrent pas de différences flagrantes par rapport au Dual Channel : là aussi les différences sont de quelques %.

La quantité

Enfin, la question qui se pose est :
quelle quantité de RAM dois-je installer pour avoir un PC fluide ?
Avec Windows XP il y a quelques années, on recommandait 2 Go pour etre tranquille.
Avec Windows 7 , on conseillait plutot 4 Go de RAM.
Avec Windows 10, on conseille actuellement 8 Go.

Performances mesurées

Les benchs permettent en général de voir tout de suite des améliorations assez spectaculaires de la bande passante mémoire, comme par exemple le bench de Sisoft Sandra. Mais ces tests ne correspondent pas à la réalité de tous les jours, sur applications pratiques les gains sont beaucoup plus faibles :
En général les gains obtenus varient de quelques % à 10% au maximum...

Pour la DDR3, la fréquence est l'élément déterminant pour la rapidité, les latences étant moins importantes, vous pouvez lire les tests réalisés ici : DDR3 : Fréquence et CAS.

D'autres essais ont été effectués pour la DDR4, on constate là aussi une amélioration assez limitée en général, par exemple +10% sur Arma III en passant de DDR4 2133 MHz CL15 à DDR4 3000 MHz CL15 :
DDR4 performances pratiques

Overclocking

Comme les autres composants d'un PC, on peut etre amener à tirer le meilleur de ses barrettes.
Il faut garder à l'esprit que les gains obtenus sur applications pratiques sont nettement plus faibles que ceux obtenus en overclockant le processeur, alors que les risques d'instabilité sont bien présents.
Il faut aller dans le Bios, et modifier les paramètres de la RAM.
L'overclocking le plus simple et aussi parfaitement stable est le mode XMP (Extreme Memory Profile) .
C'est le mode conseillé pour tirer parti de vos barrettes mémoire en 3000 MHz sur une carte mère socket 1151 limitée en principe à 2400 MHz.

Pour ceux qui veulent aller plus loin, on peut augmenter en manuel la fréquence RAM, en fixant les timings ou en les laissant en 'auto', ou réduire les timings, en fixant la fréquence de la RAM :
tout dépend si vous overclockez aussi le CPU ou non.
D'une manière générale, il vaut mieux monter en fréquence que de réduire les timings.
Garder à l'esprit que l'amélioration ne dépasse pas 10% dans le meilleur des cas.

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Article original publié par jak58. Traduit par u-boulet.
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