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DDR400 ou DDR400 ?

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Écrit par Pascal Thevenier   
Mardi, 20 Mai 2003 10:30
Aujourd'hui, plus personne ne conçoit un système équipé de mémoire SDRAM et la DDR est la seule à régner. Comme sa devancière, la DDR a connu de nombreuses évolutions, notamment avec sa montée en fréquence. Après un début à 100MHz, la DDR est passée à 133MHz et arrive à présent à 200MHz avec un palier d'assez longue durée à 166MHz. L'histoire n'est pas prête de s'arrêter avec les nouveaux chipset i875 et i865 ainsi que les nForce2 qui non contents d'utiliser un FSB de 200MHz et de la DDR 200MHz font également appel au Dual Channel. Par la même occasion, de nombreux problèmes d'instabilité se profilent déjà à l'horizon. Pourquoi ?


Rarement stressée…

Quand la mémoire DDR est arrivée sur le marché, les performances des systèmes n'ont pas réellement décollé face aux solutions SDRAM. En effet, les premiers modules et chipsets DDR étaient incapables de travailler avec des timings agressifs. Si la DDR exploitait bien les fronts montants et descendants, les Athlon n'en avaient pas un réel besoin.
Ensuite, les progrès technologiques réalisés dans les puces mémoire ont permis d'accéder au CAS 2 avec des gains en performances immédiats. Actuellement, une grande partie de la production mémoire supporte une fréquence de 200MHz et la majorité des chipsets se contentent de 166MHz. Ceci se traduit assez grossièrement par un fonctionnement en dessous des spécifications…
En pratique, nous devons rapidement introduire d'autres facteurs car la fréquence seule ne peut pas caractériser la mémoire. Mais avant de partir dans une partie théorique lourde, un exemple est intéressant. Sur une même configuration, nous avons respectivement atteint 12469 points et 12063 points au 3D Mark 2001 SE 330 simplement en changeant les timings mémoire. Le premier score provient d'une configuration mémoire 2-2-2-5 alors que le second est issu d'un 3-4-4-8…


2-2-2-5 ?

Pour qualifier une mémoire, seule la fréquence est mise en avant… Pourtant, quatre autres paramètres sont quasiment aussi importants : RAS, RAS to CAS, CAS et RAS Precharge. Pour comprendre leur sens, il faut savoir que les accès à la mémoire se font via un numéro de ligne et de colonne un peu comme une voiture se garerait à une place de parking identifiée par un identifiant de l'allée et de la position dans l'allée.
  • RAS est la première demande envoyée pour accéder à un emplacement. Il s'agit d'identifier la ligne (2 à 4)
  • RAS to CAS est le délai entre l'envoi du numéro de ligne et du numéro de colonne (2 à 4).
  • CAS est enfin la position de la cellule mémoire dans la ligne (2 à 3).
  • Active Precharge delay est un nouveau délai nécessaire avant de pouvoir traiter une autre demande d'accès mémoire.
    Pour mieux illustrer ces paramètres, imaginons que la mémoire est une gare de triage avec les quais (les "lignes") et des positions sur les quais (colonnes). Un wagon se présente, le chef de gare regarde ses papiers et lui communique un numéro de quai (RAS). Après un bref délai (RAS to CAS), il lui donne l'endroit d'arrêt sur ce quai (CAS). Pendant que le wagon part à son emplacement, le chef de gare note quelques informations dans ses papiers et ne peut traiter immédiatement un autre wagon. Ce temps peut être considéré comme l'Active Precharge delay. Au milieu de tous ces paramètres, la fréquence peut être comparée à la vitesse de roulement des wagons. Il est dès lors aisé de comprendre que rien ne sert d'aller vite si personne ne peut rapidement vous dire où aller !!! Ainsi de la DDR 400 3-4-4-7 est une hérésie marketing…

    Voici un exemple type de configuration agressive :
    SDRAM CAS Latency: 2T
    SDRAM RAS to CAS Delay (tRCD): 2T
    SDRAM RAS Precharge (tRP): 2T
    SDRAM Active to Precharg Delay (tRAS): 5T

    Voici un exemple type de configuration "poussive" :
    SDRAM CAS Latency: 3T
    SDRAM RAS to CAS Delay (tRCD): 4T
    SDRAM RAS Precharge (tRP): 4T
    SDRAM Active to Precharg Delay (tRAS): 8T


    Dans le désordre

    Les paramètres d'accès à la mémoire se règlent dans le setup du bios. Nous venons de donner deux exemples extrêmes : agressif et poussif. Il s'agit simplement des paramètres utilisés pour obtenir nos deux scores au 3D Mark 2001. Il est dommage que les bios n'affichent pas les options dans leur ordre chronologique. Idéalement, les paramètres devraient se présenter ainsi pour une meilleure compréhension :
  • SDRAM RAS Precharge (tRP): 2T -> Délai ligne.
  • SDRAM RAS to CAS Delay (tRCD): 4T -> Délai passage ligne à colonne.
  • SDRAM CAS Latency: 3T -> Temps colonne.
  • SDRAM Active to Precharg Delay (tRAS): 8T -> Temps avant cycle.


    Pour aller plus vite…

    Afin d'obtenir les meilleures performances, il suffit donc d'avoir les plus petites valeurs possibles. Certes, mais ceci nécessite des puces de bonne qualité montées sur les barrettes bien finies. Sur base de l'adage ''qui peut le plus, peut le moins'', les modules DDR400 2-2-2-6 peuvent bien entendu travailler à 166MHz en 2-2-2-5 ou 3-3-3-7. Inversement, il n'y a pas de module DDR333 3-3-3-6 par exemple qui supporte un fonctionnement en DDR400 2-2-2-5 ! Beaucoup de modules génériques vendus comme DDR333 2.5-3-3-6 supportent de meilleurs timings, pour deux raisons :
  • Il n'y a rien de complexe à produire des puces avec ce type de spécifications. Les constructeurs préfèrent s'assurer la paix en donnant des spécifications peu agressives. Un client viendra rarement se plaindre qu'un composant fonctionne mieux que prévu…
  • La majorité des chipsets du marché (KT400, KT333, i845 (D, E ou PE), Sis 648 ou 735) ne demandent pas trop à la mémoire. Par contre, les jeux de composants nForce2 ainsi qu'i875P travaillent non seulement à 200MHz au niveau de la mémoire mais également en double canal.


    Configuration de test

    En pratique, nous avons décidé de tester différents modules sur deux configurations DDR dual channel. Sur un nForce2 avec un Athlon XP 2600+ (12,5 x166MHz), nous avons joué sur le ratio FSB/MEM afin d'arriver à une fréquence mémoire élevée sans modifier le FSB (afin de conserver des indices de performances mémoire comparables). La première partie des tests vise à atteindre le ratio de 125%, soit 208MHz pour la mémoire avec les timings les plus agressifs. La seconde partie des essais vise un ratio maximum autrement dit une plus haute fréquence mémoire (133% soit 222MHz) mais au détriment des timings. Sur un i875P et un Pentium 4 2,40B GHz (18 x 133MHz) overclocké à 3GHz (18 x 166MHz), nous avons fait appel à un ratio 4:5 pour atteindre le même bus mémoire que sur le nForce2. Contrairement à l'Athlon XP – nForce2, le couple Pentium 4 – i 875P stresse totalement la mémoire. La gourmandise en bande passante du Pentium 4 nous a alors permis de vérifier le comportement des modules en situation critique.
    Nous avons utilisé les modules suivants : Corsair XMS 3200 2-3-3-6, Corsair TWINX 3200LL 2-2-2-6, Samsung PC3200 CL3 (mémoire de marque classique) et Seitec DDR400 CL 2.5 (~noname générique). Suite aux problèmes rencontrés avec les modules OCZ, nous attendons l'arrivée de nouvelles barrettes de remplacement… Nous tenons à attirer votre attention sur plusieurs points :
  • Il est impossible d'être exhaustif et totalement représentatif. En effet, il ne nous est pas possible de trouver et tester toutes les marques et tous les modules en un temps raisonnable…
  • Un module n'est pas un autre. La plus belle preuve vient de modules Seitec dont deux fonctionnaient parfaitement ensemble alors que deux autres étaient moins coopératifs…


    Matériel et drivers
  • Epox EP-8GRA+ et Asus P4C800
  • Intel Pentium 4 2,40B GHz et Athlon XP 2600+ (2,25GHz)
  • 2 x 256Mo Corsair XMS 3200, 512Mo Corsair TWINX 3200LL, 2 x 256Mo DDR Samsung CL3, 2 x 256Mo DDR Seitec CL2.5
  • Seagate Barracuda IV 40Go ATA100
  • Ecran IIyama Vison Master 403 (synchronisation verticale toujours désactivée)
  • Leadtek Winfast A250 Ultra (Detonator 41.09)

    Logiciel
  • Windows XP français
  • Sandra Pro 2002 + SP1
  • 3D Mark 2001 SE 330 (options par défaut)


    Les performances

    Lors des tests sur le nForce2 (dual channel), les modules de Corsair (TwinX ou XMS classiques) fonctionnent à 208MHz en 2-2-2-5. Les modules Seitec certifiés DDR400 CL 2.5 sans autre information arrivent également 208MHz en 2,5-3-3-6 ce qui est honorable. Les modules Samsung n'ont par contre pas atteint 208MHz même en 3-4-4-8. Ils se sont contentés de 200MHz en 2,5-3-3-6.

    Nos modules n'ont pas tous atteint 222MHz et ceux qui y sont arrivés ont fait appel à des réglages différents. Les modules Corsair restent aux premières loges avec un très correct 2,5-3-3-6 suivis des Samsung en 3-4-4-7. Les Seitec ont permis au système de booter en 3-5-5-8 mais ont généré des erreurs dans Windows et n'ont pas réussi à boucler le test de Sandra.

    Cette première série de tests prouve plusieurs choses :
  • Monter en fréquence avec des timings élevés ne sert à rien : moindre taux de transfert
  • Les écarts sont très réduits entre les meilleurs et moins bons scores.
  • Des modules "sans marque" offrent parfois de bonnes surprises comme les 208MHz en 2,5-3-3-6 des Seitec.
  • Les modules Samsung, certes lents, n'ont pas atteint les 208MHz avec des timings agressifs mais à l'inverse des Seitec se sont montrés capables d'atteindre 222MHz.


    Nos mesures sur un i875P configuré en dual channel ont réellement mis les modules à mal. A 208MHz, les TWINX supportent encore un brillant 2,5-3-3-5. Les deux XMS 3200 atteignent aussi de bons timings : 2,5-3-3-6. Les Seitec nous surprennent avec un bon 2,5-3-3-7 et mystérieusement, les Samsung supportent une fréquence de 208MHz (refusée sur le nForce2) mais en 2,5-4-4-7.

    Nos mesures sur le Pentium 4 montrent qu'il devient difficile de conserver les timings agressifs quand la mémoire est fortement sollicitée. L'emploi de 4 modules a encore compliqué les choses ! Si les Corsair ont bien travaillé ensemble avec les timings du maillon faible, il a souvent fallu adoucir les timings quand nous avons mis les Samsung et les Seitec ensemble ou avec des Corsair.


    En poussant plus loin…

    Il va de soi qu'il est possible de pousser des modules plus loin que nous ne l'avons fait étant donné le faible intérêt d'une haute fréquence avec de piètres timings. Ainsi, en augmentant le voltage, il est possible de conserver des paramètres plus agressifs à une plus haute fréquence. Mais l'effet loto est encore plus présent ! En effet, dans ce cas, les modules ont des réactions assez variées : Certains plantent directement alors que d'autres acceptent… L'augmentation du voltage se traduit aussi par une plus forte chauffe et le besoin de radiateurs. Dans un autre chapitre, les dissipateurs des modules Corsair sont un plus surtout lors des manipulations. Au cours de nos nombreux tests, nous avons déjà endommagé des modules "nus" notamment en démontant des radiateurs de processeur : Un tournevis qui glisse et le tour est joué.


    Pour en venir où ?

    Entre les 270€ du Kit TwinX, les 2 x 135€ des XMS 3200 CL2, les 2 x 40€ pour les Seitec et les 2 x 45€ des Samsung, le prix va du simple au triple ! Mais il faut quand signaler que les modules Corsair sont équipés de radiateurs et un kit de refroidissement Alu pour deux modules DDR coûte dans les 20€. Cet écart important et non proportionnel aux performances se retrouve aussi dans les cartes mères, les processeurs et les cartes graphiques. Il est certain que les modules de marque comme les Corsair sont coûteux. Mais ils permettent d'atteindre des hautes fréquences avec des timings plus agressifs. En outre, ils fonctionnent particulièrement bien sur les cartes mères Dual Channel surtout quand toutes les banques sont occupées.

    L'intérêt des modules Corsair TWINX prend tout son sens dans une configuration haut de gamme qu'il serait dommage de brider (Pentium 4 3GHz – i875P ou les nouveaux Athlon XP à FSB 400MHz couplés au nForce2). Ces modules sont également très intéressants pour l'overclocking pour leurs hautes fréquences avec bons timings. Grâce à leurs radiateurs et aux chips placés en quinconce sur les deux faces, les TWINX ont une meilleure dissipation thermique.
    Plus : Timings et/ou fréquence, radiateurs, compatibilité, dual channel
    Contre : Prix

    Les Corsair XMS 3200 sont éclipsés par leurs cousins TWINX. Un rien moins "performants" pour un même prix, ils ne peuvent mettre en avant que leur pérennité qui garantit à l'acheteur de toujours retrouver des modules ayant les mêmes spécifications.
    Plus : Timing et/ou fréquence, radiateurs, compatibilité
    Contre : Prix

    Les modules Samsung et Seitec sont certes moins performants mais également beaucoup moins chers. Ils conviennent pour des systèmes plus économiques où les performances ont moins d'importance. En termes de timings agressifs et d'overclocking, les modules moins chers montrent souvent des limites. Bien entendu, des exceptions confirment la règle… Il faut souvent réduire fortement les timings en cas de panachage des modules surtout en dual channel.
    Plus : Prix
    Contre : loterie OC/Timings/panachage, Timings poussifs.

    Notre choix, essentiellement lié à la recherche des performances et des capacités d'overclocking se porte sur les modules TWINX. Un choix dans lequel la bonne dissipation thermique, le fonctionnement optimal en mode dual channel quand toutes les banques sont peuplées et la présence des radiateurs (solidité – meilleur évacuation de la chaleur) ne sont pas étrangers. Il reste malheureusement un prix dur à digérer… A noter que dans 6 à 12 mois, les modules génériques atteindront les performances des actuels modules Corsair au prix des modules noname d'aujourd'hui… N'oubliez pas de regarder les spécifications avant d'acheter vos modules.
  • Mise à jour le Mardi, 10 Novembre 2009 20:23