Timings RAM: CAS, RAS, tRCD, tRP, tRAS expliqué

La RAM est en fait l'un des composants les plus cruciaux d'un ordinateur, mais elle reçoit rarement la même quantité de réflexion et d'efforts que les autres composants lorsqu'il s'agit de la décision d'achat. Habituellement, la capacité est la seule chose dont les consommateurs en général semblent se soucier et, bien que ce soit une approche justifiée, la RAM ne se limite pas à la taille de la mémoire qu'elle contient. Plusieurs facteurs importants peuvent dicter les performances et l'efficacité de la RAM et probablement deux des plus importants parmi eux sont la fréquence et les horaires.

Le GSkill TridentZ RGB est un fantastique kit de RAM pour les systèmes Ryzen - Image: GSkill

La fréquence de la RAM est un nombre assez simple qui décrit la vitesse d'horloge à laquelle la RAM est censée fonctionner. Il est clairement mentionné sur les pages produits et suit la règle simple «plus c'est mieux». Il est courant de voir des kits de RAM évalués à 3200 Mhz, 3600 Mhz, 4000 Mhz ou même plus de nos jours. L'autre partie plus compliquée de l'histoire est la latence ou les «timings» de la RAM. Celles-ci sont beaucoup plus compliquées à comprendre et peuvent ne pas être faciles à comprendre à première vue. Voyons ce que sont réellement les timings RAM.

Que sont les timings RAM?

Bien que la fréquence soit l'un des chiffres les plus annoncés, les synchronisations de la RAM ont également un rôle important à jouer dans les performances globales et la stabilité de la RAM. Les Timings mesurent la latence entre les différentes opérations courantes sur une puce RAM. Comme la latence est le délai qui se produit entre les opérations, elle peut avoir un impact sérieux sur les performances de la RAM si elle augmente au-delà d'une certaine limite. Les synchronisations de la RAM sont une représentation de la latence inhérente qui peut être ressentie par la RAM lors de l'exécution de ses diverses opérations.

La synchronisation de la RAM est mesurée en cycles d'horloge. Vous avez peut-être vu une chaîne de chiffres séparés par des tirets sur la page produit d'un kit de RAM qui ressemble à 16-18-18-38. Ces nombres sont connus sous le nom de timings du kit RAM. Intrinsèquement, comme ils représentent la latence, une baisse est meilleure en ce qui concerne les horaires. Ces quatre nombres représentent ce que l'on appelle les «horaires primaires» et ont l'impact le plus significatif sur la latence. Il existe également d'autres sous-horaires, mais pour l'instant, nous ne discuterons que des horaires primaires.

Les 4 timings principaux de la RAM sont représentés comme ceci - Image: Tipsmake

Timings primaires

Sur toute liste de produits ou sur l'emballage proprement dit, les timings sont listés au format tCL-tRCD-tRP-tRAS qui correspondent aux 4 timings primaires. Cet ensemble a le plus grand impact sur la latence réelle du kit RAM et constitue également un point de mire lors de l'overclocking. Par conséquent, l'ordre du nombre dans la chaîne 16-18-18-38 nous indique quel timing primaire a quelle valeur en un coup d'œil.

Latence CAS (tCL / CL / tCAS)

Latence CAS - Image: MakeTechEasier

La latence CAS est la synchronisation primaire la plus importante et elle est définie comme le nombre de cycles entre l'envoi d'une adresse de colonne à la mémoire et le début des données en réponse. C'est le moment le plus comparé et annoncé. C'est le nombre de cycles nécessaires pour lire le premier bit de mémoire d'une DRAM avec la ligne correcte déjà ouverte. CAS Latency est un nombre exact, contrairement à d'autres nombres qui représentent des minimums. Ce numéro doit être convenu entre la mémoire et le contrôleur de mémoire.

Essentiellement, la latence CAS est le temps nécessaire à la mémoire pour répondre au processeur. Il y a un autre facteur que nous devons prendre en compte lors de la discussion sur le CAS, car le CL ne peut pas être considéré en soi. Nous devons utiliser une formule qui convertit le classement CL en temps réel exprimé en nanosecondes, basé sur le taux de transfert de la RAM. La formule est (CL / Taux de transfert) x 2000. En utilisant cette formule, nous pouvons déterminer qu'un kit de RAM fonctionnant à 3200Mhz avec CL16 aura une latence réelle de 10ns. Cela peut maintenant être comparé à travers des kits avec différentes fréquences et horaires.

Délai RAS vers CAS (tRCD)

Retard RAS à CAS - Image: MakeTechEasier

RAS vers CAS est un retard potentiel pour les opérations de lecture / écriture. Comme les modules de RAM utilisent une conception basée sur une grille pour l'adressage, l'intersection des lignes et des numéros de colonne indique une adresse mémoire particulière. Le tRCD est le nombre minimum de cycles d'horloge requis pour ouvrir une ligne et accéder à une colonne. Le temps de lecture du premier bit de mémoire à partir d'une DRAM sans aucune ligne active introduira des retards supplémentaires sous forme de tRCD + CL.

Le tRCD peut être considéré comme le temps minimum nécessaire à la RAM pour atteindre la nouvelle adresse.

Temps de précharge de ligne (tRP)

Temps de précharge des rangées - Image: MakeTechEasier

En cas d'ouverture d'une mauvaise ligne (appelée page manquée), la ligne doit être fermée (appelée précharge) et la suivante doit être ouverte. Ce n'est qu'après ce préchargement que la colonne de la ligne suivante est accessible. Par conséquent, le temps global est augmenté à tRP + tRCD + CL.

Techniquement, il mesure la latence entre l'émission de la commande de précharge pour inactif ou la fermeture d'une ligne et l'activation de la commande pour ouvrir une ligne différente. tRP est identique au deuxième nombre tRCD car les mêmes facteurs affectent la latence dans les deux opérations.

Temps actif de ligne (tRAS)

Temps actif de la ligne - Image: MakeTechEasier

Également connu sous le nom de «Délai d'activation pour précharge» ou «Temps minimum actif RAS», le tRAS est le nombre minimum de cycles d'horloge requis entre une commande active de ligne et l'émission de la commande de précharge. Cela chevauche le tRCD, et c'est un simple tRCD + CL dans les modules SDRAM. Dans d'autres cas, il s'agit d'environ tRCD + 2xCL.

Le tRAS mesure le nombre minimum de cycles qu'une ligne doit rester ouverte pour écrire correctement les données.

Taux de commande (CR / CMD / CPC / tCPD)

Il existe également un certain suffixe –T qui peut être souvent vu lors de l'overclocking et qui indique la vitesse de commande. AMD définit le taux de commande comme la durée, en cycles, entre le moment où une puce DRAM est sélectionnée et une commande est exécutée. Il s'agit de 1T ou 2T, où le 2T CR peut être très bénéfique pour la stabilité avec des horloges de mémoire plus élevées ou pour les configurations 4-DIMM.

CR est parfois également appelé période de commande. Alors que 1T est plus rapide, 2T peut être plus stable dans certains scénarios. Il est également mesuré en cycles d'horloge comme les autres temporisations de la mémoire malgré la notation –T unique. La différence de performance entre les deux est négligeable.

Impact des timings de mémoire inférieurs

Étant donné que les timings correspondent généralement à la latence du kit RAM, les timings inférieurs sont meilleurs car cela signifie un délai plus faible entre les différentes opérations de la RAM. Comme pour la fréquence, il existe un point de rendements décroissants où les améliorations du temps de réponse seront largement freinées par les vitesses d'autres composants comme le processeur ou la vitesse d'horloge générale de la mémoire elle-même. Sans oublier, abaisser les délais d'un certain modèle de RAM peut nécessiter un binning supplémentaire de la part du fabricant, entraînant ainsi des rendements plus faibles et un coût plus élevé.

Bien que dans les limites du raisonnable, des timings RAM inférieurs améliorent généralement les performances de la RAM. Comme nous pouvons le voir dans les benchmarks suivants, les timings globaux inférieurs (et en particulier la latence CAS) conduisent à une amélioration au moins en termes de chiffres sur un graphique. La question de savoir si l'amélioration peut être perçue par l'utilisateur moyen tout en jouant au jeu ou lors du rendu d'une scène dans Blender est une tout autre histoire.

Impact de divers timings et fréquences de RAM sur les temps de rendu dans Corona Benchmark - Image: TechSpot

Un point de rendements décroissants s'établit rapidement surtout si on passe sous CL15. À ce stade, généralement, les délais et la latence ne sont pas les facteurs qui freinent les performances de la RAM. D'autres facteurs tels que la fréquence, la configuration de la RAM, les capacités de la RAM de la carte mère et même la tension de la RAM peuvent être impliqués dans la détermination des performances de la RAM si la latence atteint ce point de rendements décroissants.

Timings vs fréquence

La fréquence et les horaires de la RAM sont interconnectés. Il n'est tout simplement pas possible d'obtenir le meilleur des deux mondes dans les kits de RAM grand public produits en série. Généralement, à mesure que la fréquence nominale du kit RAM augmente, les synchronisations deviennent plus lâches (les synchronisations augmentent) pour compenser quelque peu cela. La fréquence l'emporte généralement un peu sur l'impact des synchronisations, mais il y a des cas où payer un supplément pour un kit de RAM haute fréquence n'aurait tout simplement pas de sens car les synchronisations deviennent plus lâches et les performances globales en souffrent.

Un bon exemple en est le débat entre la RAM DDR4 3200Mhz CL16 et la RAM DDR4 3600Mhz CL18. À première vue, il peut sembler que le kit 3600Mhz est plus rapide et que les synchronisations ne sont pas bien pires. Cependant, si nous appliquons la même formule dont nous avons discuté lors de l'explication de la latence CAS, l'histoire prend une tournure différente. Mettre les valeurs dans la formule: (CL / taux de transfert) x 2000, pour les deux kits de RAM donne le résultat que les deux kits de RAM ont la même latence réelle de 10ns. Bien que oui, d'autres différences existent également dans les sous-rythmes et la façon dont la RAM est configurée, mais la vitesse globale similaire fait du kit 3600Mhz une valeur pire en raison de son prix plus élevé.

Benchmark des résultats de diverses fréquences et latences - Image: GamersNexus

Comme avec les timings, nous atteignons très bientôt un point de rendements décroissants avec la fréquence également. Généralement, pour les plates-formes AMD Ryzen, la DDR4 3600Mhz CL16 est considérée comme le point idéal en termes de synchronisation et de fréquence. Si nous optons pour une fréquence plus élevée comme 4000Mhz, non seulement les synchronisations doivent empirer, mais même la prise en charge de la carte mère pourrait être un problème pour les chipsets de milieu de gamme comme le B450. Non seulement cela, sur Ryzen, l'horloge de la matrice Infinity et l'horloge du contrôleur de mémoire doivent être synchronisées avec la fréquence DRAM dans un rapport 1: 1: 1 pour les meilleurs résultats possibles, et aller au-delà de 3600Mhz interrompt cette synchronisation. Cela conduit à une latence accrue, à une instabilité générale et à une fréquence inefficace qui fait de ces kits de RAM un mauvais rapport qualité-prix. Tout comme les timings, un sweet spot doit être établi et il est préférable de s'en tenir à des fréquences raisonnables comme 3200Mhz ou 3600Mhz à des timings plus serrés comme CL16 ou CL15.

Overclocking

L'overclocking de la RAM est l'un des processus les plus frustrants et capricieux lorsqu'il s'agit de bricoler votre PC. Les passionnés se sont plongés dans ce processus non seulement pour tirer le maximum de performances de leur système, mais aussi pour le défi que le processus apporte. La règle de base de l'overclocking de la RAM est simple. Vous devez atteindre la fréquence la plus élevée possible tout en gardant les horaires identiques ou même en resserrant les horaires pour obtenir le meilleur des deux mondes.

La RAM est l’un des composants les plus sensibles du système et elle n’a généralement pas besoin de réglages manuels. Par conséquent, les fabricants de RAM incluent un overclock préchargé appelé «XMP» ou «DOCP» selon la plate-forme. Ceci est censé être un overclock pré-testé et validé que l'utilisateur peut activer via le BIOS et le plus souvent, c'est le niveau de performance le plus optimal dont l'utilisateur a besoin.

Le calculateur DRAM pour Ryzen crée par «1usmus» est un outil fantastique pour l'overclocking manuel sur les plates-formes AMD

Si vous voulez relever le défi de l'overclocking manuel de la RAM, notre guide complet d'overclocking de la RAM peut être d'une grande aide. Les tests de stabilité de l'overclocking sont facilement la partie la plus difficile de l'overclocking de la RAM car cela peut prendre beaucoup de temps et beaucoup de plantages pour bien faire. Pourtant, l'ensemble du défi peut être une bonne expérience pour les passionnés et peut également conduire à des gains de performances nets.

Mots finaux

La RAM est certainement l'un des composants les moins notés du système et celui qui peut avoir un impact significatif sur les performances et la réactivité globale du système. Les synchronisations de la RAM jouent un grand rôle en déterminant la latence qui est présente entre les différentes opérations de RAM. Des synchronisations plus serrées conduisent certainement à de meilleures performances, mais il y a un point de rendements décroissants qui rend un peu compliqué l'overclocking manuel et le resserrement des synchronisations pour des gains de performances minimaux.

Trouver un équilibre parfait entre la fréquence de la RAM et les synchronisations tout en gardant la valeur de la RAM sous contrôle est la meilleure façon de procéder lors de la décision d'achat. Nos choix pour les meilleurs kits de RAM DDR4 en 2020 pourrait être utile pour prendre une décision éclairée concernant votre choix de RAM.