AMD Ryzen 3000 : faut-il craquer pour de la DDR4 à haute fréquence ?

Intro et méthode de test

La sortie des premiers Ryzen et de la nouvelle architecture Zen d’AMD avait été l’occasion de tester l’impact de la fréquence de la mémoire sur les performances. L’arrivée de Zen 2 et des nouveaux Ryzen 3000 va nous permettre de vérifier dans quelle mesure les avancées technologiques et les optimisations apportées à l’architecture améliorent les performances du côté de la mémoire.

Nous avons donc repris notre Ryzen 7 3700X et avons fixé sa fréquence de fonctionnement à 4,2 GHz sur tous les cœurs. Les fonctionnalités Performance Boost et PBO ont été désactivées afin que les fréquences des différents cœurs ne fluctuent pas au cours des tests. Les différentes limites de consommation ou de puissance (PPT, TDC, EDC) ont en outre été repoussées afin de maintenir dans tous les cas cette fréquence de 4,2 GHz. Le reste de la configuration de test est la suivante :

De la DDR4-4400 réglée aux petits oignons

Côté mémoire, Corsair nous a confié un impressionnant kit de 4 x 8 Go de mémoire DDR4-4400 en CL 18 provenant de sa gamme Vengeance RGB Pro. Nous n’avons toutefois utilisé que deux barrettes de ce kit afin de mettre toutes les chances de notre côté en matière de montée en fréquence. Car oui, c’est bien là l’une des avancées majeures du contrôleur mémoire des nouveaux Ryzen : on va enfin pouvoir s’amuser avec de la DDR4 à haute fréquence !

Les caractéristiques de ces modules de mémoire vive vont nous permettre de simuler les performances à de nombreuses fréquences et latences, de la DDR4-2933 en CL12 à la DDR4-4400 en CL18. Certifié XMP, ce kit n’est toutefois pas officiellement compatible avec les plateformes Ryzen. Il nous a d’ailleurs donné un peu de fil à retordre lorsqu’il ne fonctionnait pas à sa fréquence optimale, et il nous a donc fallu régler les timings manuellement, à partir de la durée des cycles d’horloge pour chaque fréquence et des timings (en ns) inscrits dans le SPD des modules de RAM. En pratique, cela donne les timings (principaux) suivants, à rentrer dans le BIOS de notre carte mère Gigabyte :

Zen 2 : mclk, uclk, fclk ?

Nous avons vu dans notre dossier dédié aux nouveaux Ryzen 9 3900X et Ryzen 7 3700X que ces processeurs sont capable de gérer la RAM en 1:1 avec le contrôleur mémoire (et l’Infinity Fabric) jusqu’en DDR4-3600, permettant de réduire les latences et donc d’améliorer les performances. Mais ils peuvent aller plus haut (jusqu’en DDR4-5100 en test interne) en découplant les fréquences. Le contrôleur mémoire tourne alors avec un ratio de 2:1, tandis que l’Infinity Fabric plafonne à 1800 MHz. Il est possible de modifier ce palier et d’overclocker le contrôleur mémoire et la fréquence de l’Infinity Fabric, mais cela fera l’objet d’un autre dossier.

Bande passante mémoire et cache L3

Bande passante RAM

AIDA64 permet de mesurer la bande passante mémoire en lecture, écriture et copie. Le Ryzen 7 3700X n’est équipé que d’un CCD (chiplet CPU) : AMD nous a indiqué que la bande passante en écriture d’un CCD vers l’IOD était réduite de 32 octets/cycle à 16 octets/cycle sur l’Infinity Fabric, ce qui se traduit par une bande passante réduite en écriture par rapport à la bande passant en lecture. Avec une fréquence de l’Infinity Fabric plafonnant à 1800 MHz, on obtient une bande passante maximale théorique de 28,8 Go/s en écriture (le double en lecture) avec ce processeur.

Latence RAM (ns)

Nos avons remarqué lors de notre test des Ryzen 9 3900X et 7 3700X que la latence de communication entre ces CPU et la DRAM est 50 % plus élevée que chez Intel, à cause du chiplet d’entrée/sortie du Ryzen faisant la jonction entre le chiplet CPU et la DRAM. Il est donc logique de voir cette latence diminuer au fur et à mesure que la fréquence DRAM augmente, puisque cette même fréquence est liée à celle de l'Infinity Fabric. Mais le découplage de ces deux fréquences au delà de 1800 MHz se traduit par une latence supplémentaire. Le sweat spot se situe donc au niveau de la DDR4-3600, ce qu'indique justement AMD dans sa documentation.