Sur le secteur des systèmes sur puce, la concurrence se réveille et l’avance prise par Apple au lancement des puces M1 en 2020 se réduit comme peau de chagrin. C’est ce que nous avons expliqué dans une analyse publiée récemment. Mais il y a un second domaine dans lequel Apple est en train de perdre un avantage également : la mémoire vive. Rassurez-vous, ce n'est pas un nouvel article sur le fait que les Mac arrivent avec seulement 8 Go de RAM depuis 2016.
La mémoire RAM, quelques bases rapides
La mémoire vive (RAM, pour Random Access Memory1) est la mémoire de travail d'un ordinateur au sens large. Elle contient toutes les données manipulées par le processeur (CPU) et elle se définit par plusieurs caractéristiques. Habituellement, vous trouverez le type de technologie, la fréquence, éventuellement la bande passante, le bus et plus rarement la latence.
Commençons par les deux premières propriétés, qui sont liées : actuellement, vous pouvez acheter de la mémoire DDR4 (4e génération de mémoire DDR) ou bien de la DDR5, qui est deux fois plus rapide, ou plus exactement qui transmet deux fois plus de données à fréquence identique.
La fréquence est souvent communiquée en MHz, mais c'est un abus de langage : il s'agit de l'équivalent SDRAM. Cette mémoire des années 1990 transmettait 1 bit par cycle et elle a été remplacée par la DDR qui en envoyait 2, la DDR2 qui en transmettait 4, etc. La mémoire DDR4 monte à 16 bits, la DDR5 à 32 bits. Par convention, les fabricants annoncent habituellement en équivalent SDRAM ou éventuellement en méga transferts par seconde (MT/s) : de la DDR4-3200 (parfois notée 3 200 MHz ou 3 200 MT/s, donc) fonctionne à 200 MHz en interne mais transmet autant de données qu'une mémoire SDRAM à 3 200 MHz. À la même fréquence (200 MHz), vous avez aussi la DDR3-1600 ou la DDR5-6400. Petite subtilité, il y a bien deux fréquences : une interne (200 MHz dans l'exemple) et une externe, celle du composant qui est interfacé avec la carte mère. Ce dernier est cadencé à 1 600 MHz avec de la mémoire DDR4-3200, par exemple, ou 800 MHz avec de la DDR3-1600 et 3 200 MHz avec de la DDR5-6400.
Passons à la bande passante et au bus, qui sont deux valeurs liées. Depuis la fin des années 1990, les barrettes travaillent sur un bus 64 bits et transmettent 64 bits par cycle. De la DDR4-3200, encore, peut donc être notée PC4-25600. Pour obtenir cette valeur, il faut multiplier la largeur du bus par la fréquence en équivalent SDRAM (donc 3 200 x 64) puis diviser le résultat par 8 pour atteindre le résultat en Mo/s, soit 25 600 Mo/s (ou multiplier la fréquence par 8 directement, c'est plus simple). À la même fréquence, la mémoire DDR5-6400 est de la PC5-51200, etc. Dans la majorité des ordinateurs modernes, la RAM est soit sur un bus plus large, comme chez Apple, soit le système travaille sur deux canaux ou plus. Dans ce cas, de façon schématique, il accède à deux barrettes de 64 bits simultanément pour proposer l'équivalent d'un bus 128 bits (et de 256 bits sur quatre canaux, etc., vous avez compris).
La latence, enfin, indique le temps nécessaire pour accéder à une cellule, en nanosecondes. Plus elle est faible, plus les performances sont élevées. Elle dépend de la fréquence mais aussi de la technologie de la mémoire. Ce n'est pas intuitif, mais elle peut être moins bonne sur une variante moderne que sur une ancienne pour des questions de fréquence. Nous l'avons vu plus haut, la DDR4-3200 fonctionne à 200 MHz en réalité et la DDR5 est deux fois plus rapide. Mais les premières barrettes de DDR5 étaient de la DDR5-4800, soit de la mémoire à 150 MHz avec une latence moins bonne que la DDR4 mais une bande passante plus élevée. La latence est rarement communiquée par les fabricants de PC, mais se trouve parfois sur les barrettes de RAM avec la valeur CAS, qui est une partie de celle-ci : plus elle est faible, plus les performances sont élevées, avec un impact qui reste malgré tout assez modeste.
La mémoire vidéo, employée par les GPU, suit les mêmes règles mais avec des technologies différentes (GDDR, par exemple, le G voulant dire Graphic) et des bus plus ou moins larges. En entrée de gamme, vous pouvez avoir de la simple DDR4 sur un bus 64 bits, quand une carte graphique de joueurs peut intégrer de la GDDR6 sur un bus 384 bits ou de la HBM sur un bus 512 ou 1 024 bits. Certains GPU partagent aussi tout simplement la mémoire vive classique, pour des raisons économiques ou pratiques.
Enfin, un point sur les performances : en théorie, un processeur doit pouvoir accéder le plus rapidement possible à la mémoire. En pratique, les puces modernes disposent de ce qu'on appelle de la mémoire cache : de petites zones de mémoire très rapides placées au plus près du processeur, dans lesquelles les données sont transférées et gardées pour être accessibles plus rapidement. Il y a plusieurs échelons (du premier niveau, L1, au troisième ou quatrième, L3 ou L4), de la plus rapide (et la plus petite) à la plus lente (et la plus imposante).
À l'usage, même les CPU les plus rapides ne profitent pas réellement de plus de 200 Go/s de bande passante, sauf dans des cas très précis. Au-delà, les gains sont anecdotiques quand ils existent. Pour la partie graphique, c'est différent : certaines tâches ont d'énormes besoins en bande passante, comme les jeux ou les calculs liés à des tâches d’intelligence artificielle.
