Caractéristiques et performances de la RAM

Décembre 2016


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


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 est actuellement en perte de vitesse, car elle correspond à des sockets en fin de vie.
Quant à la DDR3, elle s'est généralisée depuis environ un an, avec les plateformes AMD AM3 et Intel 1366 et 1156 .
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), 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 de 4-4-4-12, seront meilleurs que 5-5-5-15 pour de la DDR2,
ou 7-7-7-21 seront meilleurs que 9-9-9-27 pour de la DDR3, pour une fréquence donnée.

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.
On trouverait de la meme manière le meme résultat pour de la DDR3 1333MHz CAS 6, qui aurait un temps d'exécution du CAS de 6 cycles d'horloge à 666 MHz, soit là aussi un centième de nanoseconde.
Ces 3 modèles RAM, DDR3 2000MHz CAS 10, DDR3 1600 MHz CAS 8 et DDR3 1333 MHz CAS 6 ont donc exactement les memes performances.
comparer les fréquences de RAM ne veut rien dire si on ne compare pas aussi le CAS.

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 2Go pour etre tranquille.
Avec Windows 7 actuellement, on conseille plutot 4Go de RAM.
Vu le faible cout de la DDR3 début 2012, certains installent 6 ou 8 Go de DDR3 ; est ce vraiment mieux ?
Des tests réalisés fin 2009 par différents sites spécialisés sont montrés au paragraphe "Performances mesurées".

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.

La revue PC Update N°42 a effectué des mesures sur 3 plate-formes différentes AMD socket AM3 (DDR3), Intel socket 775 (DDR2) et 1366 (DDR3), sur Far Cry 2, WinRaR, et encodage H.264, et trouve des différences de performances assez faibles entre les différentes fréquences/CAS de mémoires , ainsi qu'entre Triple, Dual et Single Channel :
3% de différence max entre DDR2 800Mhz CAS 5 et DDR2 1066 Mhz CAS 4, et moins de 4% d'écart entre Single et Dual Channel sur carte mère socket 775.

Sur plate forme AM3 ou 1366, les variations sont du meme ordre de grandeur :
- DDR3 de meme CAS :
entre DDR3 1066 MHz CAS 7 et DDR3 1866 MHz CAS 7 : 6% d'écart sur WinRaR et 4% sur Far Cry 2 en faveur de la 1866MHz,
- DDR3 de meme fréquence :
entre DDR3 1600 MHz CAS 9 et DDR3 1600 MHz CAS 7 : 3% d'écart max en faveur de la RAM CAS 7,
- différences entre Single Channel, Dual Channel et Triple Channel (socket 1366) :
environ 1% sur Far Cry 2 et WinRaR,
seul l'encodage H.264 donne 5% d'écart entre Single et Dual Channel, et le Triple Channel donne encore 2,5% de mieux...


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

D'autres essais ont été effectués, sur benchs synthétiques mais aussi en jeux 3D
On retrouve sur les benchs synthétiques les résultats du site précédent, à savoir la plus grande importance de la fréquence sur les timings, les performances augmentant par palier en fonction de la fréquence, voir DDR3 avec Aida64
Mais sur jeux, la progression est constante avec les fréquences et les timings, voir DDR3 en Jeux 3D
On constate que la DDR3 1600MHz CAS7, qui se trouve vers 50€ les 2x2Go (Corsair, G-Skill, Kingston,...) est un très bon compromis, la DDR3 1333MHz coutant à peine moins cher (~40€), alors que la DDR3 2133MHz CAS 9 coute environ 100€ les 2x2 Go.
Il faut noter que ces prix peuvent fluctuer rapidement, je vous suggère de rester à l'affut :
par exemple un kit de DDR3 2133MHz CAS9 (F3-17000CL9D-4GBXL) fonctionnant à 1.6V se trouve à environ 60€ mi-mai 2011...

Concernant la quantité de RAM, voici les tests réalisés par 2 sites très connus, montrant fin 2009 une légère amélioration des performances quand on passe de 2 puis à 4 et enfin à 6 Go de DDR3 :
Test 1
Test 2

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.
On peut augmenter 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.
Il faudra bien souvent ajuster la valeur de la tension à 1.65V (voir la notice de vos barrettes), la valeur standard étant de 1.50V pour la DDR3.
En entrée de gamme, les barrettes ECO basse tension (1.35V) se montrent souvent les meilleures pour monter en fréquence, par exemple, 880Mhz effectifs en 7-8-7-21 pour les GSkill ECO 1600Mhz CAS 9 .
En haut de gamme, les meilleures barrettes tiennent facilement 7-7-7-21 à 1GHz effectif, soit 2000MHz en appellation commerciale (DDR3 2000MHz).

La fréquence de fonctionnement du contrôleur mémoire a aussi son importance pour l'overclocking, mais elle n'est pas réglable sur socket 1156, CPU Clarkdale et Lynnfield.
En socket 1156, il n'est pas conseillé de monter au delà de 2000MHz commerciaux (1GHz effectif), car ca correspond à la limite des contrôleurs mémoire intégrés dans les Clarkdale : il vaut mieux dans ce cas baisser les timings si on veut gagner en performances.

En socket 1155, l'overclocking du CPU par le Bus de Base n'est pas possible, mais en compensation Intel a libéré le coefficient multiplicateur de la mémoire RAM : on peut monter jusqu'à 2400MHz avec une carte mère à P67...

Optimiser les réglages (fréquence, timings) sur sa mémoire DDR3 permet une amélioration qui varie de quelques % en jeux à environ 8-10% en encodage vidéo :
ce n'est pas aussi spectaculaire que l'overclocking d'un CPU, mais c'est toujours bon à prendre.

A voir également :

Ce document intitulé «  Caractéristiques et performances de la RAM  » issu de CommentCaMarche (www.commentcamarche.net) est mis à disposition sous les termes de la licence Creative Commons. Vous pouvez copier, modifier des copies de cette page, dans les conditions fixées par la licence, tant que cette note apparaît clairement.