RAM : on déboulonne les mythes

Tous les types de DDR3 sont équivalents

Le but de cet article est de répondre aux questions qui reviennent le plus souvent, tout en déboulonnant quelques mythes. Précisons toutefois que certains points sont subjectifs et donc bien entendu ouverts au débat. Nous essaierons donc autant que possible d’argumenter les assertions, mais aussi d’inclure des suggestions et informations pratiques. Voici les points que nous allons aborder :

1. Tous les types de DDR3 sont équivalents
2. Il suffit d’ajouter des barrettes progressivement pour étendre sa capacité mémoire
3. Le nombre de fabricants de barrettes mémoire se compte sur les doigts d’une main
4. La prise en charge d’un débit de 3200 MT/s signifie que l’on peut utiliser n’importe quelles barrettes
5. L’association de barrettes dépareillées provoque un alignement sur la fréquence (ou les timings) de la barrette la moins performante
6. Mieux vaut acheter deux kits de barrettes mémoire plutôt qu’un seul, vendu plus cher
7. La DRAM offre de meilleures performances lorsque tous les slots sont peuplés
8. Les barrettes de DRAM proposant un débit supérieur à 1600 MT/s n’offrent aucun gain de performances
9. 8 Go suffisent pour les X prochaines années
10. On n’aura jamais besoin de 16 Go de DRAM ou plus
11. Je n’utilise pas toute ma DRAM, le fait d’en rajouter n’améliorera pas les performances
12. Un OS 64 bits permet d’utiliser autant de DRAM que voulu
13. Une tension DRAM de 1,65 Volt endommage les processeurs Intel
14. Le mode dual channel double les débits

Tous les types de DDR3 sont équivalents

Ce seul sujet pourrait être traité sur plusieurs pages, mais nous préférons être concis et suggérer quelques pistes de réflexion. Voici quelques exemples :

1. Les barrettes de la série Fury chez Kingston ne proposent pas de profils XMP mais fonctionnent plutôt en « plug and play ». Agréables sur un plan visuel, déclinées en différentes couleurs et généralement proposées à des prix raisonnables, elles semblent tout indiquées lorsque l’on veut mettre à jour la mémoire de son PC. Toutefois, leur approche PnP ne leur permet de fonctionner que sur certains chipsets : H67, P67, Z68, Z77, Z87, H87, Z87, H97, Z97 et H61 chez Intel, A75, A87, A88, A89, A78 et E35 chez AMD. Cette information est tout simplement disponible sur le site de la marque.
2. Les puces de DDR3 à proprement parler ne sont pas toutes les mêmes :
   
   • La plupart des barrettes produites actuellement s’appuient sur des puces haute densité de 4 Gbits, là où l’on utilisait des puces de 2 Gbits il y a quelques années. Les contrôleurs mémoire un peu datés sont souvent limités à cette densité de 2 Gbits : nous avons récemment constaté qu’aucune des cartes mères P55 au laboratoire ne fonctionnait avec des barrettes 8 Go récentes. Par ailleurs, le fait de mélanger les densités peut rendre une barrette instable voir non détectable par le système.

   • Plusieurs entreprises produisent des puces mémoire qui se distinguent de par leurs caractéristiques techniques. De plus, les fabricants peuvent proposer plusieurs modèles de chaque puce, lesquelles sont produites sur des lignes différentes ou triées en fonction de leurs performances.

3. L’immense majorité des cartes mères grand public sont compatibles avec la DRAM sans code de correction d’erreurs (ECC) ni tampon mémoire (« unbuffered »). L’ECC est généralement l’apanage des serveurs et stations de travail destinés aux professionnels pour lesquels l’intégrité des données est primordiale, tandis que les barrettes à tampon mémoire (« buffered » ou « registered ») sont exclusivement utilisées dans des serveurs nécessitant une capacité mémoire massive. Ceci étant dit, certaines cartes mères grand public haut de gamme (sur socket LGA2011 par exemple) sont compatibles ECC.
4. D’autres exemples existent, comme le fait d’avoir de la DRAM avec un débit supérieur à ce dont le CPU est capable (mais qui fonctionne tout de même à fréquence réduite).

D’une manière générale, l’approche la plus sûre consiste à se renseigner sur les sites des marques de DRAM, sachant qu’elles passent un temps considérable à tester leurs produits sur différentes cartes mères. Par ailleurs, les fabricants de cartes mères proposent toujours une liste de barrettes compatibles (QVL pour « qualified vendors list ») pour un produit donné. Toutefois, le panel de test est généralement bien plus réduit, de même que les informations ne sont pas aussi fiables que celles fournies par les fabricants de DRAM. Enfin, signalons que de nombreux membres de notre forum proposent des conseils éclairés pour ce qui est de choisir un kit mémoire adapté à telle carte mère, ainsi que la fréquence gérée par tel processeur.

Il suffit d’ajouter progressivement des barrettes pour étendre sa capacité mémoire

Rappelons que le JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) est une organisation regroupant des fabricants et utilisateurs de semi-conducteurs qui définit des standards ayant vocation à être utilisés par l’ensemble de ses membres. Plusieurs fabricant de DRAM ayant décidé d’aller au-delà de la norme maximale fixée par le JEDEC, c’est-à-dire DDR3-1600 CAS 11 (puis CAS 9 plus tard), avec des timings plus serrés et des débits plus élevés, l’association de différentes barrettes est plus complexe que le JEDEC l’aurait souhaité.

Pour faire simple, associer des barrettes issues de différents kits revient à jouer avec le feu, y compris lorsque l’on achète deux kits portant la même référence. Il est parfois possible de remédier à des associations qui semblent mal engagées en jouant sur la tension/les timings, mais le problème est parfois insoluble.

A fréquence, timings et tension égaux, on peut se demander pourquoi l’association de barrettes dépareillées pose autant de problèmes.

Pour résumer, une barrette est constituée de puces mémoire soudées sur un PCB, alimenté via la carte mère. En phase de production sur un modèle donné, un fabricant peut terminer de découper un PCB au format DIMM avant de passer sur un nouveau PCB issu d’un autre lot de production, ce qui peut se traduire par des propriétés légèrement différentes.

Ce type de transition est également applicable aux soudures : le fabricant peut très bien modifier son processus de fabrication à ce niveau, ce qui peut influer ne serait-ce que de manière minime sur la conductivité.

Enfin, il y a les die à proprement parler : en fin de production, le fabricant trie les puces en fonction de leurs qualités.

Prenons un peu de recul sur cette situation : en théorie, un lot de production peut compter 1000 puces, lesquelles sont ensuite séparées/triées. Un fabricant peut en retenir 200 comme modèles entrée de gamme, 350 comme étant un peu plus performantes, 300 comme étant encore meilleures et enfin 150 qui représentent la crème de la crème. Passé ce stade, les puces sont vendues à différentes marques.

Imaginons que l’on achète une barrette 1866 MT/s de chaque marque : on se retrouverait alors vraisemblablement avec autant de PCB différents, tout comme les soudures dont la conductivité change d’une barrette à l’autre et enfin des puces n’ayant pas les mêmes capacités et/ou n’étant pas issues du même producteur.

Sachant qu’il existe plusieurs fabricants de puces, la compatibilité est rendue encore plus compliquée. De ce fait, le mélange de barrettes est souvent problématique dans la pratique. Rappelons enfin que la plupart des barrettes actuelles emploient des puces de 4 Gbits contre 2 Gbits il y a quelques années.

Le nombre de fabricants de barrettes mémoire se compte sur les doigts d’une main

Il s’agit à la fois d’un mythe et d’une mauvaise interprétation. La liste des fabricants de puces mémoire va bien au-delà de 5 acteurs : outre Micron, Samsung et Hynix, on compte également Elpida, Cypress, Nanya, PSC, Take MS, IDT, Infineon … les fabricants de barrettes mémoire sont encore plus nombreux. Enfin, le réétiquetage permet à une ou plusieurs marques de proposer des produits quasi-finis à d’autres entreprises. Les barrettes mémoire AMD Radeon sont ainsi fabriquées par Patriot et VisionTek.

La prise en charge d’un débit de 3200 MT/s signifie que l’on peut utiliser n’importe quelles barrettes

Pour exploiter pleinement des barrettes 3200 MT/s achetées à prix d’or, il faut absolument avoir un processeur capable de tenir un tel débit, faute de quoi la DRAM ne fonctionnera qu’à 1333, 1600 ou 1866 MT/s dans le meilleur des cas.

A l’époque du socket LGA 775, l’overclocking du processeur et de la DRAM était surtout géré via le FSB (front-side bus). Imaginons un Core 2 Quad Q6600 associé à une carte mère proposant un FSB de 1066 MHz. Sans overclocking, le processeur fonctionne à sa fréquence native de 2,4 GHz et la DRAM à 1066 MT/s. En augmentant le FSB à 1333 MHz, le processeur grimpe à 3 GHz et la DRAM à 1333 MT/s. Autrement dit, la mémoire était limitée par le FSB maximal. A cette époque, le contrôleur mémoire était situé dans le chipset (le plus souvent au niveau du northbridge) et fonctionnait à la fréquence du FSB.

Depuis, le contrôleur mémoire a été intégré au CPU. Les capacités de ce dernier sont donc primordiales pour faire fonctionner sa mémoire à la fréquence affichée par le constructeur. Les processeurs Haswell sont par exemple donnés à 1600 MT/s, sachant que les modèles milieu et haut de gamme non overlclockables peuvent généralement fonctionner à 1866 voire 2133 MT/s sans réel problème. Pour aller plus loin, il faut passer par l’overclocking et donc un processeur série « K » chez Intel afin que le contrôleur mémoire puisse s’adapter aux barrettes hautes performances.

Chez AMD, le contrôleur mémoire « Prend en charge jusqu’à la DDR3-1866 ». Cependant, on peut avoir des problèmes avec les processeurs plus modestes de la marque (et dans certains cas avec des modèles plus haut de gamme) lorsqu’il s’agit atteindre 1866 MT/s. Ceci s’explique en partie par le fait que le contrôleur mémoire des FX est optimisé pour la DDR3-1333 (d’après le BIOS et le guide de programmation Kernel). Comme c’est le cas pour tout processeur, les FX peuvent très bien être overclockés de manière à aller au-delà de 1866 MT/s, mais le résultat n’est pas garanti.

L’association de barrettes dépareillées provoque un alignement sur la fréquence (ou les timings) de la barrette la moins performante

Imaginons que l’on possède une barrette DDR3-1600 CAS 9 à laquelle on ajoute une barrette DDR3-1866 CAS 9. Plusieurs cas de figure sont possibles : la DRAM se règlera sur les valeurs par défaut de la carte mère, c’est-à-dire 1333 MHz CAS 9 ou 10 (voir 1066 MHz sur de nombreuses cartes mères pour processeurs AMD). Autre possibilité, les deux barrettes fonctionneront en DDR3-1600 CAS 9 (ou 10 voire même 11) si le D.O.C.P/E.O.C.P/XMP ou AMP était activé avant l’ajout de la seconde barrette.

Ceci étant dit, rien n’empêche d’ajuster manuellement les réglages par la suite. Pour reprendre l’exemple ci-dessus, on pourrait essayer de faire fonctionner les barrettes en DDR3-1866 CAS 10-10-10-27 en augmentant très légèrement leur tension (+0,005 V par exemple). Une petite hausse de la tension du contrôleur mémoire pourrait également permettre de stabiliser le résultat.

Mieux vaut acheter deux kits de barrettes mémoire plutôt qu’un seul, vendu plus cher

Comme évoqué précédemment, on a beau acheter deux kits identiques, rien de garantit qu’ils fonctionneront bien ensemble. A contrario, les barrettes au sein d’un un kit ont été testées ensemble. Précisons par ailleurs que les fabricants ne garantissent pas les résultats lorsque l’on mélange les barrettes où que l’on ajoute un second kit, y compris lorsqu’il s’agit de la même référence.

Ceci concerne surtout les barrettes hautes performances lorsque l’on utilise le profil XMP : lorsque ce dernier est actif, la carte mère peut lire le profil pour deux barrettes et ajuster les timings secondaires en conséquence sachant que le tRFC peut être de 226 pour deux barrettes et 314 pour quatre. Ce type de situation est compliqué à résoudre sachant que la plupart d’entre nous ne vont même pas jusqu’aux tensions secondaires via l’UEFI/BIOS.

La DRAM offre de meilleures performances lorsque tous les slots sont peuplés

Le fait d’utiliser deux barrettes de DRAM exerce une charge moins importante sur le contrôleur mémoire que quatre barrettes. La consommation est moindre, le contrôleur n’a pas besoin d’une hausse de tension pour rester stable et même si on le remarque pas, la DRAM est généralement très légèrement plus performante. Il en va de même pour les cartes mères tri- et quad-channel. La confusion vient notamment du fait que quatre barrettes (souvent vendues en tant que kit quad-channel) fonctionneront toujours en mode quad-channel, quand bien même on utilise une carte mère dual channel qui ne prend pas cette fonctionnalité en charge.

Les barrettes de DRAM proposant un débit supérieur à 1600 MT/s n’offrent aucun gain de performances

La réponse dépend ici de nombreux facteurs. Cette assertion est complètement fausse si l’on utilise le circuit graphique intégré d’un CPU/APU : vu que ces circuits s’appuient sur la mémoire système, plus performante est cette dernière, meilleur sera le résultat !

La plupart des benchmarks mémoire mesurent les performances en lecture, écriture et copie. Bon nombre de jeux font apparaitre une progression de 3 à 5 ips entre des barrettes DDR3-1600 et DDR3-2133. Ceci est dû au fait qu’en jeu, la DRAM est surtout utilisée comme conduit pour alimenter le GPU et en tant que zone tampon pour les données auxquelles on accède régulièrement. Ceci étant dit, la mémoire peut engendrer une petite hausse de performances. Sachant que l’écart de prix entre des barrettes 1600 MT/s et 2133 MT/s est parfois assez faible, il peut y avoir un intérêt à prendre les plus performantes.

En parallèle, WinRAR tire les données vers la DRAM et les compresse, toujours en mémoire, avant de les réécrire sur le périphérique de stockage. Les benchmarks basés sur WinRAR montrent un gain de performances d’environ 25 % entre DIMM 1600 et 2400 MT/s, sachant qu’il ne s’agit là que d’un exemple parmi d’autres. En effet, il existe de nombreux programmes dépendant des performances mémoire : montage vidéo, retouche d’image, CAS, machines virtuelles etc. Si les gains peuvent être modestes, ils peuvent devenir conséquents si on les met bout à bout.

Dans le cas où l’on exécute une seule tâche à la fois – écrire une page, puis naviguer et enfin regarder une vidéo – il n’est pas nécessaire d’acheter de la DRAM très performante. A contrario, un environnement multitâche – par exemple, avoir plusieurs onglets ouverts sur un navigateur tout en travaillant sur une grande feuille de calcul, si l’on exécute une vidéo dans une fenêtre, si l’on retouche des images ou encore que l’on effectue une analyse virale/malware en arrière-plan – la mémoire hautes performances peut avoir du sens.

Le plus simple est encore de tester quelques programmes avec des barrettes 1600 MT/s avant de passer à plus performant. Après avoir lancé plusieurs programmes, il suffit d’utiliser un benchmark système comme SiSoftware Sandra et de solliciter WinRAR avec un gros fichier, tout en passant d’une fenêtre à l’autre durant le test avant de constater le score sous Sandra ainsi que le temps d’exécution pour WinRAR.

8 Go suffisent pour les X prochaines années

Si l’on ne fait pas de multitâche intensif, alors 8 Go suffisent. Toutefois, la situation évolue assez vite : il y a 5 ans, on estimait que 2 Go suffisaient, puis 4 Go et ainsi de suite.

Autre signal : les fabricants d’ordinateurs sont souvent avares en mémoire et lorsque 2 Go semblait suffisant, bon nombre d’entre eux ne proposaient qu’1 Go par exemple. Aujourd’hui, une quantité de 6 à 8 Go constitue la norme et le cap des 16 Go n’est plus inhabituel, signe que l’on ne tiendra pas éternellement avec 8 Go. Le fait est que les jeux nécessitent encore plus de mémoire. Si le but est d’assembler aujourd’hui une configuration capable de tenir un an ou deux sans y retoucher, nous suggérons d’acheter d’emblée 16 Go de DRAM.

On n’aura jamais besoin de 16 Go de DRAM ou plus

Cette affirmation est dans la continuité de la page précédente, mais elle concerne particulièrement tous ceux parmi nous qui font du multitâche intensif, utilisent des logiciels gourmands en mémoire ou travaillent avec des jeux de données et fichiers massifs. Plus on a de RAM et plus celle-ci peut contenir de données auxquelles il est possible d’accéder instantanément, plutôt que de revenir au fichier d’échange sur le périphérique de stockage ou bien vers le Web pour relire les données.

Nous sommes très nombreux à avoir des pics supérieurs à 20 Go au cours d’une journée et il n’est pas rare de voir des forumeurs saturer leurs kits 8 Go voir 16 Go.

Rappelons par ailleurs que les fabricants effectuent des recherches considérables et sont en contact avec les autres fabricants, développeurs et utilisateurs : si ces capacités ne concernent évidemment pas tout le monde, le fait que les cartes mères soient conçues pour gérer 32, 64 ou 128 Go de RAM n’est pas anodin.

Je n’utilise pas toute ma DRAM, le fait d’en rajouter n’améliorera pas ses performances

Si le fait d’ajouter de la RAM ne se traduit pas systématiquement par une amélioration des performances, dans la plupart des cas, c’est bien ce qu’il se produit. De nombreux programmes ajustent la quantité de données stockées en termes de pourcentage par rapport à la RAM disponible : le fait d’avoir plus de RAM permet donc de gagner du temps puisque les données auxquelles on accède le plus souvent sont stockées en mémoire et non pas au niveau du périphérique de stockage. Ceci est tout particulièrement bénéfique lorsque l’on travaille sur de multiples images ou contenus vidéo, CAD, GIS, machines virtuelles etc. Un autre avantage lié à une quantité de RAM importante est la possibilité de créer un RAM disque pour accélérer le chargement des jeux, applications ou jeux de données. Cet usage n’est pas sans contreparties (les données sont perdues si l’alimentation est coupée), mais il a bon nombre de fervents défenseurs.

Un OS 64 bits permet d’utiliser autant de DRAM que voulu

Contrairement à ce que l’on pourrait croire, il ne suffit pas d’avoir un OS 64 bits pour utiliser une quantité de DRAM illimitée. Voici par exemple les restrictions sous Windows 7 :

Et sous Windows 8 :

Une tension DRAM de 1,65 Volt endommage les processeurs Intel

Intel conseille une tension de 1,5 Volt pour la RAM à la fréquence standard spécifiée pour le CPU. Dans le cas d’Haswell, il s’agit de DDR3-1600, mais tout n’est pas si simple : Intel certifie des barrettes mémoire (y compris en DDR3-1600) qui fonctionnent à 1,6 ou 1,65 Volt. Gardons toutefois à l’esprit que des tensions comprises entre 1,6 et 1,65 Volt sont considérées comme étant la norme pour la RAM 2133 MT/s et plus.

La majorité des kits de RAM proposant des fréquences inférieures (comme DDR3-1333 et 1600) sont censés consommer 1,5 Volt ou moins. Nous conseillons de fuir les kits proposant ces fréquences pour une tension comprise entre 1,6 et 1,65 Volt parce qu’ils ne laissent présager rien de bon quant à la qualité de leurs puces mémoire. Cette recommandation peut même s’étendre aux barrettes 1866 MT/s, sauf si elles proposent des timings agressifs (CL7 ou CL8).

Le mode dual channel double les débits

Voilà une autre idée reçue largement répandue. La RAM étant DDR (double data rate), elle propose des débits qui correspondent à deux fois sa fréquence : une barrette 800 MHz a un débit de 1600 MT/s. Par ailleurs, le fait d’associer deux barrettes en dual channel permet à la DRAM de fonctionner non plus comme un périphérique 64 bits isolé mais comme une paire 64 bits, laquelle est vue par le contrôleur mémoire comme un périphérique 128 bits. En théorie, la bande passante pourrait être multipliée par deux mais en pratique, le gain de performances synthétiques varie de 20 à 50 % sur les plateformes Intel et un peu moins sur les configurations AMD.