Caractéristiques de la mémoire RAM : DDR5, DDR4, DDR3, fréquences, latences, ECC, XMP

Lorsque l’on doit acheter un nouveau PC ou de nouvelles barrettes de mémoire RAM (Random Access Memory), on se heurte à différentes termes et caractéristiques techniques comme :

• le type de RAM DDR5, DDR4, DDR3
• la quantité exprimée en Go
• la fréquence
• le canal/channel Single-Channel, Dual-Channel
• la latence ou timings
• la tension ou voltage
• XMP (Extreme Memory Profiles) et SPD
• ECC (Error-Correcting Code Memory)

Cet article vous donne toutes les caractéristiques et spécifications JEDEC de la mémoire vive et RAM d’un PC.

Qu’est-ce que la mémoire RAM

Rapidement car il existe déjà un article assez complet.
La mémoire sert à stocker les données utilisées pour les calculs du processeur (CPU).
Le système d’exploitation et les applications y stockent les informations nécessaires à leurs fonctionnement.

A lire :

Ainsi la mémoire RAM est très important pour faire tourner des applications gourmandes (applications vidéos, retouches d’images, jeux vidéos, etc) ou plus d’applications à la fois.
Plus vous avez une mémoire rapide, plus le processeur pourra traiter d’informations.
Ainsi les performances générales du PC seront meilleures.

De ce fait, la mémoire RAM a plusieurs caractéristiques en rapport avec le reste du matériel : la carte mère et le processeur.

Caractéristiques de la mémoire RAM : DDR3, DDR4, fréquences, latences, ECC, XMP

Les caractéristiques et standards JEDEC

Sur les PC, le format des barrettes de mémoire est DIMM (pour Dual Inline Memory Module).
En effet, il existe plusieurs types de mémoire (mémoire flash, mémoire ROM, mémoire cache du processeur, …).
On en parle dans cet article :

Voici les principales spécifications et caractéristiques de la mémoire RAM d’un PC.

On retrouve ces dernières dans les spécifications techniques sur les fiches des sites d’achats de mémoire :

DDR3 et DDR4

Plusieurs normes et standards de mémoire RAM se succèdent dans le temps.
Actuellement les dernières norment sont DDR3 SDRAM (Double Data Rate 3rd generation Synchronous Dynamic Random Access Memory) et DDR4 SDRAM.
On simplifie le nom par DDR3 et DDR4.
Cette norme dicte notamment le nombre de broches et donc la taille qui seront en contacte avec le slot de la carte mère du PC.

Le nom peut aussi se décliner de cette manière :

• PC3 = DDR3
• PC4 = DDR4

La fréquence

C’est la vitesse maximale de traitement des données exprimées en MHz.
On la trouve aussi dans le nom PC19200, PC27700 où il faut diviser par 8
PC19200 = 2 400 MHz

Ainsi on obtient les caractéristiques suivantes liées au standard JEDEC :

• PC3-14900 : Barrette de mémoire DDR3-SDRAM conçues pour être cadencées à 933 MHz utilisant des puces de mémoire DDR3-1866, avec une bande passante de 14,9 Go/s.
• PC3-17000 : Barrette de mémoire DDR3-SDRAM conçues pour être cadencées à 1 066 MHz utilisant des puces de mémoire DDR3-2133, avec une bande passante de 17,0 Go/s.
• PC3-18952: Barrette de mémoire DDR3-SDRAM conçues pour être cadencées à 1 466 MHz utilisant des puces de mémoire DDR3-2599, avec une bande passante de 20,0 Go/s.
• DDR4-23466: Barrette de mémoire DDR4-SDRAM conçues pour être cadencées à 2 933 MHz utilisant des puces de mémoire DDR3-2599, avec une bande passante de 23 Go/s.

La latence ou timings

C’est le nombre de cycle d’horloge soit donc le temps nécessaire pour accéder à une donnée de la mémoire RAM.
Plus le chiffre est bas, plus la mémoire RAM sera rapide.

Le timing de la mémoire RAM se présente sous la forme de quatre chiffres successifs comme 9-9-9-24 ou encore 2,5-3-3-6.
Voici les correspondances :

• CAS latency (pour Column Address Strobe latency) : C’est le nombre de cycles d’horloge entre l’envoi de la commande de lecture et l’arrivée effective de la donnée. Cela équivaut donc au temps d’accès à une colonne de mémoire
• RAS Precharge Time (pour Row Address Strobe, noté parfois tRP,) : nombre de cycles d’horloge entre deux instructions RAS. C’est le temps entre deux accès à une ligne
• RAS to CAS delay (noté parfois tRCD) : nombre de cycles d’horloge correspondant au temps d’accès d’une ligne à une colonne
• RAS active time (noté parfois tRAS) : nombre de cycles d’horloge correspondant au temps d’accès à une ligne

source materiel.net

Ci-dessous le logiciel CPU-Z donne les caractéristiques de la mémoire RAM :

Dual-channel

La communication entre la mémoire et le contrôleur de mémoire contenu dans le processeur (CPU) se fait via un BUS.
Ce bus peut comporter un ou plusieurs canaux. Cela dépend de la carte mère.
Il existe des contrôleurs de mémoire construits avec un canal, deux canaux (double canal), quatre canaux (quatre canaux), six canaux et huit canaux. L’architecture à six et huit canaux est généralement conçue pour les serveurs.

Plus il y a de canaux, plus les performances seront élevées puisque l’on peut passer plus de données.

ECC

ECC (Error-Correcting Code Memory) est un mécanisme de correction d’erreur pour réduire la corruption de données.
La plupart des mémoires sans code correcteur d’erreurs ne peuvent pas détecter ou corriger les erreurs bien que certaines, grâce à la parité, peuvent détecter les erreurs, mais ne peuvent les corriger.
ECC permet de les corriger.

Pour cela la barrette de mémoire possède des bits supplémentaires pour enregistrer la parité ou permettre l’utilisation d’un code correcteur d’erreurs (ECC).

XMP et SPD

XMP (Extreme Memory Profiles) n’est pas une caractéristique des barrettes de mémoire RAM.
Mais lors de l’achat, on peut parfois trouver cette spécification de chez Intel.
Chez AMD, cette même technologie peut avoir plusieurs noms :

• DOCP (Direct Over Clock Profile) pour les cartes ASUS
• EOCP (Extended Over Clock Profiles) pour Gigabytes,
• A-XMP (AMD-Extreme Memory Profiles) chez MSI

Les modules mémoire DIMM intègrent une puce de détection de présence série (SPD) qui contient des informations sur le module de mémoire.
Cette puce suit une spécification définie par JEDEC qui comprend un certain nombre de tables, y compris des entrées réservées inutilisées. La norme XMP d’Intel utilise les entrées réservées dans le SPD à ses propres fins: en particulier à des fins d’overclocking.

Lorsque vous mettez votre ordinateur sous tension, il effectue un auto-test de mise sous tension. Une partie de ce processus comprend la configuration automatique du matériel installé, y compris votre mémoire. Votre ordinateur doit connaître le modèle de votre RAM ainsi que les horaires et la fréquence à régler. Votre BIOS utilisera une petite puce sur vos modules de RAM appelée puce SPD (détection de présence série) pour définir correctement la synchronisation et les fréquences de la mémoire. XMP est une extension de SPD qui fournit des fréquences plus élevées et des synchronisations plus serrées pour que votre mémoire fonctionne. Il corrige également la tension supplémentaire requise qui fournit un overclocking stable en un clic.

Si vous installez de la mémoire XMP sur une carte mère non-XMP, ou si vous n’avez pas activé XMP, la mémoire fonctionnera à la vitesse JEDEC.
Cela signifie souvent que la mémoire sera downclockée à la vitesse la plus basse suivante. Une paire de pièces DDR4-3000 pourrait fonctionner à des vitesses DDR4-2400 si XMP ne fonctionnait pas à titre d’exemple, ou elle pourrait fonctionner à 3000 vitesses, mais avec une latence plus lente.

Pour le surcadençage de sa mémoire RAM, suivre ce tutoriel complet :

Cela fonctionne par des profils XMP avec des paramètres spécifiques que l’on règle dans le BIOS du PC.
Si les réglages sont mauvais ou poussent trop l’overclocking, on peut rencontrer des BSOD MEMORY MANAGEMENT sur Windows 10.

Les versions de DDR (Double Data Rate)

DDR5

La DDR5 (Double Data Rate 5) est une génération de mémoire vive (RAM) introduite en 2020, succédant à la DDR4. Conçue pour répondre aux besoins croissants de performances des systèmes modernes, DDR5 offre des améliorations significatives en termes de vitesse, de capacité, d’efficacité énergétique, et de fiabilité. Elle est principalement destinée aux applications exigeantes, telles que le gaming, le calcul haute performance (HPC), et les centres de données.

Caractéristiques principales de DDR5 :

Avantages du DDR5 :

• Vitesse accrue : La DDR5 commence avec des fréquences à partir de 4800 MHz et peut atteindre plus de 8000 MHz, contre 3200 MHz pour la DDR4.
• Capacité augmentée : La DDR5 permet des modules de mémoire jusqu’à 128 Go par barrette, contre 32 Go pour la DDR4.
• Efficacité énergétique : La DDR5 fonctionne à une tension plus basse (1,1 V contre 1,2 V pour la DDR4), réduisant la consommation d’énergie et améliorant la dissipation thermique.
• Architecture améliorée : La DDR5 introduit un double canal indépendant (32 bits chacun) par module, augmentant le parallélisme des opérations.

Intégration dans les processeurs Intel :

• Supporté pour la première fois avec les processeurs Alder Lake (12ᵉ génération).
• Les processeurs compatibles DDR5 prennent également en charge la DDR4 pour offrir une flexibilité lors des mises à niveau.
• Les cartes mères Z690, Z790, et les séries ultérieures incluent des slots DDR5 (ou DDR4 selon les modèles).

DDR4

La DDR4 (Double Data Rate 4) est une génération de mémoire vive (RAM) lancée en 2014. Elle succède à la DDR3 et apporte des améliorations significatives en termes de vitesse, de capacité, et d’efficacité énergétique. DDR4 a été pendant de nombreuses années la norme principale pour les ordinateurs personnels, les stations de travail et les serveurs, avant l’arrivée de la DDR5.

Caractéristiques principales de DDR4 :

Avantages de DDR4 :

• Vitesse accrue :Les fréquences plus élevées augmentent la bande passante mémoire, accélérant les performances dans les applications exigeantes comme le montage vidéo, les jeux, et les calculs scientifiques.
• Efficacité énergétique : Une tension réduite (1,2 V contre 1,5 V pour DDR3) entraîne une consommation d’énergie plus faible, ce qui est bénéfique pour les ordinateurs portables et les serveurs.
• Capacité supérieure : La DDR4 prend en charge des barrettes de mémoire plus grandes, permettant des configurations avec plusieurs téraoctets de RAM dans les serveurs et stations de travail.
• Fiabilité améliorée : Intégration de technologies comme la correction d’erreurs (ECC) pour les serveurs et stations de travail, augmentant la stabilité des systèmes critiques.

DDR3

La DDR3 (Double Data Rate 3) est une génération de mémoire vive (RAM) introduite en 2007. Elle a été largement utilisée pendant plus d’une décennie, succédant à la DDR2, et a marqué une étape importante dans l’amélioration des performances et de l’efficacité énergétique des systèmes informatiques.

Caractéristiques principales de DDR3 :

Avantages de DDR3 :

• Vitesse accrue par rapport à DDR2 :
  • Les fréquences de DDR3 commencent à 800 MHz, bien plus élevées que DDR2 (400-800 MHz).
  • La bande passante supérieure améliore les performances dans les applications multitâches, les jeux et les logiciels professionnels.
• Efficacité énergétique : La tension de fonctionnement est réduite à 1,5 V (contre 1,8 V pour DDR2), ce qui diminue la consommation d’énergie et la chaleur générée.
• Capacité augmentée : DDR3 prend en charge des modules de plus grande capacité, permettant des configurations mémoire allant jusqu’à plusieurs centaines de Go dans les serveurs.
• Adoption massive : DDR3 a été adoptée par la majorité des systèmes de bureau, portables et serveurs au cours des années 2010, en raison de son excellent rapport coût/performance.

Tableau récapitulatif DDR5, DDR4, DDR3