[Topic Unique] La mémoire RAM

Bonjour, Ici, c'est un super topic () où on parle de mémoire RAM.


⇨ Historique

↳ L'EDO (1995) :

C'est une mémoire qui a pris le pas sur l'antique FP-RAM. Les temps d'accès de l'EDO varient entre 50 et 60 ns, pour une fréquence de fonctionnement allant de 33 à 66 MHz et délivre environ 266 Mo/s.
Les barrettes de cette mémoire étaient le plus souvent représentées par des formats à 72 broches, et à 144 broches pour les PC portables (SO-DIMM).
Ces barrettes devaient obligatoirement être installées par paires. Ceci en raison de la largeur du bus mémoire de 64 bits de l'architecture Pentium.
Sur certaines architectures 486, le bus mémoire de 32 bits permettait de monter l'EDO à l'unité.

↳ La SDRAM (1997) :

Ensuite, l'EDO fut remplacée par la SDRAM (ou DRAM synchronisée). La mémoire atteignait des fréquences d'origine de 66 MHz, 100 MHz et 133 MHz, ou encore 150 MHz, en synchronisation avec le FSB du processeur. La SDRAM permet d'avoir des temps d'accès autour de 10 ns.
Les barrettes les plus communes étaient vendues aux formats 168 broches, ou 144 broches pour les PC portables (SO-DIMM). Elles sont symbolisées par un marquage PC100 pour une barrette à 100 MHz, ou PC133 pour une barrette à 133 MHz qui délivre 1,066 Go/s.

↳ La Rambus Direct-RDRAM (1999) :

C'est une mémoire qui fonctionne à 800 MHz réels. La RDRAM est plus rapide que la SDRAM, mais elle possède néanmoins des temps de latence beaucoup plus longs qui lui font perdre de son intérêt, à quelques exceptions près. De plus, elle doit fonctionner par paires et impérativement avec tous les emplacements mémoire occupés (exemple : 2 barrettes avec 2 bouchons ou alors 4 barrettes). Les barrettes se présentent le plus souvent au format 184 broches avec deux détrompeurs. Avec des fréquences allant de 300 à 533 MHz la RDRAM pouvait débiter au mieux 2,133 Go/s.
C'est une mémoire très chère, qui impose des restrictions luxueuses et qui s'est finalement très mal vendue.

↳ La DDR-SDRAM (2000) :

Sous la tutelle du JEDEC les constructeurs de composants et de micro-ordinateurs se sont rapidement débarassés de l'onéreuse Direct-RDRAM pour faire naître à la place la DDR-SDRAM. Il s'agit d'une évolution de la SDRAM, où le DDR signifie un doublement de la bande passante, c'est-à-dire que pour un même top d'horloge du FSB au lieu d'alterner entre l'envoi ou la réception des données d'un sens vers l'autre pour l'ancienne SDRAM sur la DDR les deux échanges se font en même temps dans les deux sens.
Les barrettes se présentent sous un format de 184 broches. Les PC portables on un format SO-DIMM de 200 broches.
Le PC1600 possède une fréquence de 100 MHz (en « appellation » DDR la calcul donne 200 MHz pour l'utilisation en double sens), ainsi elle fait transiter 100 (MHz) x 2 (pour les 2 sens) x 8 (octets) = 1600 Mo de données à la seconde. D'où son petit nom de PC1600.
La PC2100 = 133 MHz (DDR = 266 MHz) et est rétrogradable à 100 MHz. Elle transite 2100 Mo/s.
La PC2700 = 166 MHz (DDR = 333 MHz), rétrogradable à 100 et 133 MHz. Elle transite 2700 Mo/s.
La PC3200 = 200 MHz (DDR = 400 MHz), rétrogradable aux fréquences inférieures. Elle fait transiter 3200 Mo/s.
Et ainsi de suite avec les PC3500, PC3700, PC4000, PC4400 et PC4800 (dont certaines demandent des tensions supérieures à la norme).

↳ La DDR2-SDRAM (2005) :

La DDR2-SDRAM reprend les briques posées par la DDR de première génération en les doublant les débits comme à l'époque du passage SDR->DDR. On parle donc de QDR avec la DDR2, pour quadruple bande passante. Ainsi, pour chaque cycle d'horloge externe (FSB) ce sont maintenant 4 instructions qui peuvent être traitées en même temps en interne de la mémoire : 2 pour le sens montant, 2 dans le sens descendant.
Ici, les barrettes sont au format 240 broches et celle des PC portable au format 200 broches.
La DDR2 utilise la même recette que la DDR concernant la marquage des barrettes, c'est-à-dire qu'une PC2-4200 sera une barrette de 266 Mhz en externe, mais en interne de 133 MHz, soit 133 (MHz) x 2 (2 instructions par sens) x 2 (pour les 2 sens) x 8 (octets) ≈ 4200 Mo/s.
Ainsi, on retouve différents modèles pour différentes fréquences comme les PC2-4200 (133 MHz), PC2-5300/PC2-5400 (166 MHz), PC2-6400 (200 MHz), PC2-8000, PC2-8500... jusqu'à PC2-10000.

↳ La Rambus XDR-DRAM (2006) :

La XDR-DRAM c'est le QDR de la DDR2 multiplié par 2 ( ), c'est-à-dire 2x2x2 (8) fois la largeur de bus de la SDRAM originale. Ce bus est appelé le ODR pour octuple bande passante. Avec une fréquence de 400 MHz cette mémoire, qui ne fut qu'employée dans la Playstation 3 de SONY, est capable de délivrer 28,8 Go/s.

↳ La DDR3-SDRAM (2007) :

La DDR3-SDRAM est plutôt une évolution de la DDR2 puisqu'elle en reprend totalement les bases pour y apporter une grimpée des fréquences tout en réduisant significativement la consommation électrique. Ainsi on trouve des barrettes de DDR3 de 240 broches (204 pour le SO-DIMM) qui vont de PC3-6400 à PC3-19200, avec pour le moment un débit maximum de 19,2 Go/s.

↳ La Rambus XDR2-DRAM (2008) :
La XDR2-DRAM est une XDR-DRAM de tous les surqualificatifs puisqu'elle dispose de 16DR (pour hexadécuple bande passante), une fréquence de 800 MHz pour délivrer le colossal débit de 102,4 Go/s ! Elle a été pensée pour satisfaire le haut de gamme des cartes graphiques (comme l'ont été annoncées au départ les AMD Radeon HD 79xx) et les équipements réseau les plus exigeants.

↳ La DDR4-SDRAM (2014/2015) :

La DDR4-SDRAM encore en cours de développement devrait prochainement arriver car les fabricants sont en phase de qualification de leurs équipement pour la production massive. Cette mémoire sera une évolution de la DDR3 comme ce fut le cas pour cette dernière par rapport à la DDR2. Il s'agit donc d'atteindre des fréquences toujours plus hautes et une diminution de la consommation électrique. Au mieux de la norme on parle tout de même du débit énorme de 51.2 Go/s (2 fois moins que la XDR2). Cette mémoire devrait arriver aux horizons 2014/2015, notamment lorsqu'Intel et AMD auront sortis leur nouvelle génération de processeur capable de prendre en charge cette nouvelle mémoire...


⇨ FAQ + les différents paramètres et réglages qui influencent la RAM


↳ Le délai de CAS
Quand la RAM est sollicitée le contrôleur mémoire contacte la « banque », puis la « ligne » et la « colonne » où se trouvent les données. Schématiquement on peut assimiler l'allocation en mémoire à un classeur dans un tableur (ex : Excel) où les banques sont représentées par les feuilles, et l'emplacement de la donnée dans la cellule située à telle ligne et telle colonne de la feuille. Le numéro de colonne est donc le dernier paramètre que reçoivent les puces SDRAM par leur bus d'adresse avant de pouvoir lire ou écrire les données. Il existe un temps de réponse entre le moment où le contrôleur mémoire contacte la colonne souhaitée (le CAS, ou Column Address Strobe) via le bus d'adresses et le moment où la donnée lue dans la barrette est disponible dans le bus de données. Ce délai s'appelle le « CAS latency » et se mesure en nombre de cycles d'horloge. Il est fonction du temps d'accès et de la fréquence à laquelle fonctionne la barrette. Si elle peut lire ou envoyer les données sur le bus en 2 cycles, on dira qu’elle fonctionne en CAS 2, et si elle met 3 cycles d'horloge alors elle sera une CAS 3.
Avec l'évolution des technologies et des fréquences le délais du CAS n'a cessé d'augmenter.

Note pour l’overclocking : une barrette qui a un temps d'accès suffisamment court pour fonctionner en CAS 2 à 133 MHz sera la plupart du temps capable de fonctionner à 166 MHz, à condition de passer en mode CAS 3. L'essentiel est cependant la fréquence de fonctionnement, car les modes CAS 3 (3-2-2) et CAS 2 (2-2-2) ne présentent que très peu de différence de vitesse entre eux (5 à 10%). Cela dit, si on se donne la peine d’optimiser ces réglages, une augmentation des performances de 10% sans rachat de matériel n'est pas négligeable.
Si vous êtes de ceux que la modification intéresse, suivez-moi, sinon lancez les dés à nouveau et passez au chapitre suivant…

Donc vous êtes resté, alors allons-y   :

Comment régler la mémoire (et pas seulement le CAS) ?
La première chose à faire avant de modifier quoi que ce soit est de désactiver la configuration et les profils automatiques de la RAM. Cela peut paraître bête, mais c’est un bon départ.
En effet, quand la mémoire est en mode AUTO, la carte mère lit la puce SPD (Serial Presence Detect) sur les barrettes. Cette puce contient sous forme de profils les différents timings et fréquences connues pour un fonctionnement stable de la RAM et permet d'assurer une bonne compatibilité avec la majorité des cartes mères.
Une fois le mode automatique débrayé, on se retrouve donc en mode MANUAL, ce qui veux dire que c’est à nous de jouer au niveau des timings. Bien évidemment le CAS(tCL) reste important, mais on distingue aussi le délai tRCD c’est le délai RAS-->CAS (c’est le temps nécessaire entre l’envoi de l’adresse de la ligne et celui de la colonne à la RAM, on obtient un gain de 4% entre un tRCD à 2 et un tRCD à 3), et le tRP, temps de préchargement RAS (c’est le temps nécessaire pour précharger les puces de manière à ce que la barrette puisse déterminer l’adresse de la rangée), qui sont tout aussi important !
En général on trouve les spécifications comme suit : PCXXXX (tCL-tRCD-tRP). Ce qui donne couramment les données suivantes : PC2700 (2-2-2) ou PC3200 (3-3-3).
D'après l'expérience des forumeurs, le 2.5-2-2 est souvent à la fois plus stable et plus performant que le 2-3-3.

Modifications avancées :
On trouve dans certains BIOS le mode intercalage de Banques , comme les puces de DDR disposent de quatre banques mémoires, le fait d’adresser simultanément les quatre banques permet d’accroître les performances.
Le Taux de commande CMD, c’est le temps (coups d’horloges) nécessaire pour s’adresser à la barrette et à la puce mémoire contenant la zone mémoire désirée. (on peut mettre 1 ou 2, sachant que 2 fait copieusement chuter la vitesse de la RAM, mais est nécessaire quand on dispose de peu de mémoire).
Le tRAS c’est le délai qui s’écoule lorsque l’on adresse deux espaces mémoire différents de la RAM l’un après l’autre. On peut en général mettre en 5 et 11 (attention : sur nforce2 seulement, on a un gain de performances avec un tRAS de 10,11 ou 12 (11 est le plus intéressant)... A vous de voir

↳ La parité
On utilise les barrettes avec bit de parité lorsqu'on veut vérifier que les données lues dans la Ram sont bien identiques à celles qui avaient été écrites. Pour cela, lorsqu'on veut stocker un octet, on enregistre un bit supplémentaire, le bit de parité, qui est forcé à l'état 1 si la somme des bits de l'octet écrit en mémoire est paire et forcé à 0 si elle est impaire.

Ce bit de parité impose une perte de 11% de la bande passante normale. De plus ces barrettes, moins couramment utilisées sont fabriquées en plus petites séries, ce qui les rend plus chères que les autres. Les barrettes avec parité étaient jadis très fréquentes sur les PC, mais aujourd'hui elles ne sont quasiment plus installées que dans les serveurs.

↳ L'ECC
Les barrettes ECC (Error Correction Coding) sont des barrettes qui, grâce à des bits de contrôle supplémentaires, peuvent corriger automatiquement les erreurs. L'ECC doit être pris en, charge par le contrôleur mémoire pour supporter des barrettes de ce type.
Ces barrettes sont largement plus chères que leurs homologues ordinaires.

↳ Les modes de synchronisation
Mode synchro : le FSB du processeur tourne a la même fréquence que la ram c'est la solution la plus performante. La synchro est conseillée et peut avoir lieu sur tous les chipsets et ce tant que le FSB atteint ne dépasse pas/peu la fréquence maximale des barrettes

Mode désynchro : une option dans le bios (ratio fsb / dram en général) permet de réduire d'un certain rapport la fréquence de la DDR par rapport au fsb : Très utile sur les P4, car sur ces configurations il ne grève pas les performances. En revanche, la désynchro est à éviter sur les chipsets NF2 car entraîne une grosse perte de performances (~15%)

↳ Le Dual Channel
Alors que sur une carte mère on retrouve généralement plusieurs emplacements mémoire il se peut que votre contrôleur mémoire gère plusieurs canaux en même temps. On appelle cela le « Dual Channel ». Désormais, il existe aussi une gestion à 3 ou 4 canaux. La documentation fournie avec votre carte mère indique quelle disposition adopter pour en profiter, car selon la génération et les différentes marques les positionnements sont différents.
Au départ du système, il fallait appairé des barrettes de même capacité et si possible de même marque/référence. Puis, avec l'évolution les contrôleurs mémoire se sont améliorés pour être plus tolérants et accepter des marques différentes, puis des capacité différentes et enfin un nombre impair de barrettes (mais toujours au dessus de 2).
Les performances varient selon le contrôleur mémoire, mais de manière générale elles sont significatives.
Certaines marques vendent des packs dual, triple ou quad channel pré-appairés et parfois moins chers qu'à l'unité.

↳ Puis-je brancher ensemble deux barrettes de fréquences différentes ?
Oui bien évidemment, mais elles fonctionneront toutes les deux à la même fréquence que la barrette la plus lente.
En schématisant, on peut assimiler nos barrettes de mémoire à un groupe de personnes qui marchent ensemble, si elles veulent marcher ensemble, la personne la plus rapide doit attendre la plus lente. C’est du bon sens.
Exemple : On peut tout à fait brancher une barrette de PC2100 avec une barrette de PC3200, à condition que le bus mémoire fonctionne à la vitesse de la plus lente (ici la PC2100), c'est à dire 133MHz. On aura donc une barrette utilisée à la fréquence maximale, et une autre (la 3200) utilisée à 66% de ses possibilités.


⇨ Prix et conseils des membres du forum

↳ Choisir ses barrettes :
Alors, si aujourd'hui vous achetez de la RAM ne choisissez que des marques réputées et éviter surtout la noname (ou les marques exotiques/inconnues). C'est une question de qualité car c'est un composant (passif - sans ventilateur - mais qui nécessite d'être refroidit) qui influence la stabilité de votre ordinateur, d'autant plus si vous faites de l'overclocking.

↳ Les liens utiles :

Se documenter :
Les prix de la RAM, sur Tom's Guide
La bourse de la RAM
L'argus de la RAM d'occaz
Les actualité sur les mémoires
Dossier sur les mémoires et compatibilité, sur Tom's Hardware

Les sites des fabriquants de RAM :
Corsair
Crucial
Dataram
Elixir
Geil
Infineon
Kingmax
Kingston
Micron
Mushkin
Patriot
Super Talent
Samsung
Transcend
Twinmos
OCZ Technology
GSkill

Les outils de diagnostic :
Il y Memtest86 (actuellement en v4.0) qui permet de connaître l'état de santé de ses barrettes de mémoire.
Il y a aussi une version plus évoluée (basée sur Memtest86, mais totalement revisité) nommée Memtest86+ (actuellement en version 4.20).
On retrouve également ces outils dans l'Ultimate Boot CD qui recense tout un tas d'outils de première nécessité et de mesure de performances.

Les accessoires :
Dissipateurs pour mémoire

↳ Sources intéressantes :

Wikipedia

Comment ça marche


[Rédaction] Octobre 2003 : Remerciements à Patch, BapXp, guguy, Neoryuki, NiahBoumPof & Lonestar.
[Mise à jour] Mars 2012 : Mise en forme + ajout des nouveaux formats de RAM.