Comparatif : kits de RAM DDR4 sur Ryzen, impact sur les performances

Intro : la mémoire DDR4

Les spécifications de la mémoire DDR4, utilisée par toutes les plateformes Intel et AMD récentes (c’est-à-dire de moins de deux ans), ont été finalisées dès 2012 par le JEDEC. Ainsi, le standard spécifie plusieurs débits, de la DDR4-1600 (PC4-12800) à la DDR4-3200 (PC4-25600), avec des timings différents selon les fréquences, typiquement de 10-10-10 à 24-24-24 (tCL-tRCD-tRP). Rien n’interdit toutefois les constructeurs de proposer des kits plus rapides.

Sans surprise, la bande passante offerte par les modules de mémoire DDR4 suit l’augmentation de la fréquence de fonctionnement, tandis que des timings plus faibles offrent bien entendu de meilleures performances. Enfin, tout ce ci est forcement valable sur le papier, mais qu’en est-il en pratique ? Nous avons voulu vérifier par nous même quel était le gain réel de l’augmentation de fréquence, et quel était l’impact des timings mémoires sur les performances. Voici donc notre comparatif de mémoire DDR4, qui sera bien entendu mis à jour au fur et à mesure de l’arrivée d’autres kits dans notre laboratoire.

Pourquoi tester sur Ryzen ?

Afin de mesurer le mieux possible les différences de performances entre différents kits de mémoire Dual-Channel, nous avons choisi d’utiliser une plateforme Ryzen plutôt qu’une plateforme Intel Kaby Lake ou Coffee Lake. La nouvelle architecture d’AMD est en effet connue pour être extrêmement sensible au type de mémoire DDR4 utilisée, en raison de l’organisation de ses cœurs en CCX et des interconnections internes. Nous avons d’ailleurs déjà abordé ce point dans notre précédent dossier consacré à Ryzen. Par conséquent, de faibles différences de performances entre les kits de mémoire DDR4 seront amplifiés par cette plateforme et seront donc plus facile à montrer.

Tableau récapitulatif des meilleurs kits DDR4 de notre comparatif

Indice de performances global Tom’s Hardware

Afin de classer les kits de mémoire DDR4 de notre sélection, il nous a fallu mettre au point un indice global des performances : celui-ci est basé sur les moyennes d’images par seconde en jeu de chacun des modèles. L’ensemble est ensuite rapporté en pourcentage des performances atteintes par le kit le plus rapide, ce qui nous donne un indice global sur 100.

Plateforme de test

Les tests de l’ensemble des kits de mémoire DDR4 ont été réalisés sur l’unique machine suivante, basée sur une plateforme Ryzen d’AMD, overclocké pour l’occasion à 3,8 GHz grâce à un système de refroidissement liquide « All-in-One » Silent Loop 360 de BeQuiet!, à la fois discret et efficace :

Pourquoi ces choix ?

Comme expliqué précédemment, le choix de la plateforme Ryzen vient de sa grande sensibilité à la fréquence de la mémoire : de faibles différences de performances entre les kits de mémoire DDR4 seront amplifiés par cette plateforme et seront donc plus facile à montrer. De plus, en overclockant le processeur à une fréquence stable de 3,8 GHz, on évite que la fréquence des cœurs ne varie, faussant potentiellement les résultats des tests. Côté GPU, la RX Vega 64 offre une bonne marge de puissance disponible.

Méthode de test

La plateforme Ryzen est connue pour être sensible aux kits de mémoire utilisés, le contrôleur DDR4 intégré ne prenant officiellement en charge que certaines fréquences.

De plus, la lecture des profils XMP 2.0 doit obligatoirement se faire par rétro-engineering, Intel – à l’origine de cette norme – n’étant pas particulièrement enthousiaste à l’idée de partager les détails techniques.

Avertissements préalables :

– Certains kits présentent des incompatibilités ou ne se montrent pas totalement stables, en particulier les kits composés de quatre barrettes de mémoire.

– L’autocollant “Ryzen” ajouté sur certains produits ne certifie pas à coup sur que le kit fonctionnera de manière optimale sur une plateforme Ryzen. C’est par exemple le cas du kit EvoX DDR4-3000 de GeIL : la DDR4-3000 n’est pas officiellement supportée par Ryzen !

– Deux kits à priori similaires, avec des fréquences et des timings principaux identiques, peuvent parfois afficher des performances légèrement différentes à cause des timings secondaires/tertiaires.

Méthode de test

Plusieurs possibilités se présentent donc concernant les kits que nous testons :

• Le kit fonctionne à une fréquence compatible avec la plateforme Ryzen et les timings sont correctement détectés par la carte mère. Dans ce cas, nous testons avec les réglages optimaux (fréquence, tension, timings).
• Le kit fonctionne à une fréquence compatible avec la plateforme Ryzen, mais un ou plusieurs timings détectés diffèrent par rapport aux timings officiellement supportés par les modules du kit testé. Dans ce cas, nous testons avec la fréquence optimale et nous modifions manuellement les timings dans l’UEFI pour coller le plus possible aux timings officiellement supportés.
• Le kit fonctionne à une fréquence non supportée par la plateforme Ryzen. Nous testons alors à la fréquence supportée directement inférieure à la fréquence optimale du kit (par exemple DDR4-2933 pour un kit de DDR4-3000), et nous laissons la carte mère détecter automatiquement les timings. En pratique, cela permet parfois d’obtenir des timings légèrement plus serrés – donc théoriquement meilleurs – que ceux supportés à la fréquence d’origine du kit.

Notez également que nous ne touchons pas aux options GearDownMode et BankGroupSwap (une option apparue avec l’AGESA 1.0.0.6), que nous laissons en mode Auto. En pratique, les modules DDR4-2666 ou plus rapides doivent avoir le GDM activé selon la norme DDR4. Enfin, le Command Rate (CR) est réglé sur 1T.

Les tests ont été réalisés quatre fois, puis nous avons fait la moyenne des trois meilleurs résultats. Les jeux ont en outre bénéficié d’une passe « de chauffe » supplémentaire au début.

Présentation des kits DDR4

Test : bande passante DRAM et cache L3

AIDA64 – Bande passante DRAM

Le test de bande passante mémoire d’AIDA64 est plutôt intéressant : plus la fréquence est élevée, plus les bandes passantes en lecture et en écriture sont élevées. Les différences entre les deux kits G.Skill de DDR4-3200 CL14 peuvent s’expliquer par de légères différences au niveau des timings tertiaires, ainsi que par la marge d’erreur propre au test.

Le test de copie est en revanche plus aléatoire, même si une tendance globale s’en dégage aussi. Le kit PNY de quatre barrettes de DDR4-2666 profite en outre de l’activation du BGS, ce qui pourrait expliquer ses performances importantes en copie.

AIDA64 – Bande passante cache L3

Les mesures par AIDA64 de la bande passante du cache L3 ne semble pas encore extrêmement fiables : plusieurs dizaines de Go/s séparent les meilleures passes des plus mauvaises, en particulier sur le test de copie. On se retiendra donc pour le moment d’interpréter ces résultats synthétiques.

Test : latences DDR4, L3 et inter-CCX

Latence DDR4 et cache L3

AIDA64 permet – entre autres – de mesurer la latence de la mémoire DDR4 et des différents niveaux de mémoire cache, en particulier du cache L3.

Quelle que soit la fréquence de la mémoire, la latence du cache L3 est identique selon AIDA64. Attention toutefois, AMD a régulièrement mis en garde sur les résultats parfois erronés fournis par les logiciels censés mesurer la latence des caches de Ryzen : ces résultats, bien que plausibles, sont donc à prendre avec des pincettes.

Côté latence mémoire en revanche, les résultats sont sans appel : plus la fréquence est élevée, plus la latence est faible. Il en est de même avec les timings : plus ces derniers sont serrés (à fréquence identique), meilleure est la latence.

Latence inter-CCX

SiSoft Sandra permet de mesurer la latence inter-cœurs, cœur par cœur. En connaissant l’architecture de Ryzen et l’agencement des différents cœurs, on peut donc en déduire les latences à l’intérieur d’un même CCX, et entre les CCX.

On le savait déjà, la vitesse de l’interconnexion entre les CCX (et le contrôleur mémoire) est proportionnelle à la fréquence de la mémoire. Cela a bien entendu des conséquences sur le temps de latence inter-CCX : le passage de la DDR4-2133 à la DDR4-3200 diminue de 17% environ la latence entre les CCX ! La latence entre deux cœurs d’un même CCX ne varie en revanche pas du tout, ce qui est là aussi logique.

Tests synthétiques : Geekbench

Geekbench 4 – Score global

Le test global donne des résultats assez difficilement reproductibles : la tendance est visible, mais plusieurs centaines de point séparent les meilleures passes des moins bonnes. On note tout de même que le kit de DDR4-2133 est sensiblement plus lent que les autres kits.

Geekbench 4 – Score mémoire

Le test dédié à la mémoire est en revanche bien plus précis et nous indique deux choses : les performances augmentent au fur et à mesure que la fréquence de la mémoire DDR4 augmente, et les timings serrés améliorent encore un peu les performances. Les deux kits de mémoire DDR4-3000 semblent toutefois mal à l’aise. Il ne faut en effet pas oublier que la DDR4-3000 n’est pas supporté par les processeurs d’AMD, et que les modules tournent donc à 2933 MT/s avec des timings non optimisés.

Tests pratiques : compression 7zip, encodage x.265

Compression et décompression 7z

Le bench intégré au logiciel 7-Zip permet de mesurer le débit en compression et décompression 7z, mais également les performances en MIPS. Fortement parallélisable, ce type de tâche devrait plutôt bien convenir aux nombreux cœurs de Ryzen.

La compression 7zip semble assez sensible à la fréquence de la mémoire : les kits de DDR4-3200 sont en haut du tableau, suivis par les deux kits de DDR4-3000 et par le kit Klevv de DDR4-2133, en embuscade. En tête, on trouve le kit PNY de mémoire DDR4-2666, encore et toujours bien aidé par la fonction BGS.

En décompression, une tâche plus légère, tous les kits affichent globalement des performances similaires, preuve que le type de mémoire utilisée a beaucoup moins d’importance.

Encodage H.265

L’encodage H.265 fait principalement appel au processeur, et représente une tâche facilement parallélisable : chaque thread reste collé à son vCPU et ne saute pas d’un cœur à un autre. Du coup, le lien inter-CCX – dont les performances sont liées à la fréquence de la mémoire DDR4 – n’est quasiment pas utilisé.

C’est l’exemple parfait de tâche très peu dépendante des performances de la mémoire, puisque seulement 2% séparent le kit le plus rapide du plus lent !

Jeux : 3DMark TimeSpy, GoW4

3DMark Timespy

Logiciel de benchmark connu de tous, 3DMark permet de faire ressortir le score CPU de certains de ses benchs. C’est le cas de TimeSpy et TimeSpy Extreme, deux tests DirectX12 que nous allons donc utiliser.

Mettons de côté le kit de PNY, malgré son excellent score à priori obtenu grâce à l’option BankGroupSwap automatiquement activée dans l’UEFI, qui nous a donné du fil a retordre en refusant de nombreuses fois de terminer le test TimeSpy (et qui a obstinément refusé de lancé le test TimeSpy extrême).

Si les kits de mémoire DDR4-3200 arrivent logiquement en tête, on notera surtout que le kit Klevv de DDR4-2133 fait à peu près jeu égal avec les deux kits de DDR4-3000. Comme avec la compression 7z, les kits de mémoire DDR4-3000 ne semblent donc pas vraiment réussir à Ryzen.

Gears of War 4

Notre test de Gears of War 4 avait montré que ce jeu DirectX 12 était très demandeur en ressources CPU. On devrait donc voir des écarts significatifs entre les différents kits de mémoire DDR4. Afin d’amplifier les différences, nous avons choisis des réglages personnalisés réduisant la charge sur le GPU (et augmentant par conséquent celle sur le CPU et la mémoire) : faible qualité des ombres, de l’anti-aliasing ou des détails du monde, pas de lens-flare ou de flou lumineux, pas de reflets de l’environnement…

Globalement, le nombre moyen d’images par seconde augmente au fur et à mesure que la fréquence de la mémoire augmente : passer de la DDR4-2133 à la DDR4-3200 permet de gagner 8% de performances. Les timings semblent en revanche moins important dans ce jeu.

Même constat ici : le jeu étant exigeant en ressources CPU, augmenter la fréquence de fonctionnement de la mémoire permet d’améliorer très sensiblement les performances : +20% lorsque le processeur s’occupe des différents éléments du jeu hors rendu, et +9% rien que pour le rendu graphique !

Jeux : The Division, Ghost Recon Wildlands

Tom Clancy’s The Division

Si la fréquence de la mémoire DDR4 semble avoir un impact sur le nombre moyen d’images par seconde dans The Division, cet impact est relativement limité. Seuls 2% séparent les performances de la DDR4-2133 et de la DDR4-3200. Et encore une fois, la DDR4-3000 – configurée en DDR4-2966 sur la plateforme Ryzen – n’est pas un très bon choix puisque notre kit de DDR4-2666 lui passe devant.

Tom Clancy’s Ghost Recon Wildlands

Gourmand en ressources CPU comme nous l’avions noté lors de notre test, même si les derniers patchs réduisent l’occupation processeur, Ghost Recon Wildlands est un jeu exclusivement DirectX 11. Ici aussi, nous avons choisi des réglages personnalisés réduisant la charge sur le GPU afin d’augmenter celle sur le CPU et la mémoire (pas d’antialiasing ni d’occultation ambiante, pas de filtrage anisotrope ni d’effets d’herbe…).

Ghost Recon Wildlands répond assez bien à la montée en fréquence de la mémoire, même si les gains ne sont pas extraordinaires (+3% pour le nombre moyen d’images par seconde entre la DDR4-2133 et la DDR4-3200). On notera surtout que la DDR4-3000, configurée en DDR4-2933 avec des timings non optimisés sur notre plateforme Ryzen, est encore une fois un très mauvais choix puisqu’elle est plus lente que la DDR4-2133 !

Jeux : Ashes of the Singularity: Escalation, GTA V

Ashes of the Singularity : Escalation

Contrairement aux autres jeux de notre comparatif, nous avons choisi de tester Ashes of the Singularity: Escalation avec les réglages graphiques poussés au maximum. La raison est simple : ce jeu propose deux tests, l’un orienté GPU et l’autre orienté CPU. Inutile donc de réduire la charge GPU nous-même.

Difficile de sortir une tendance des résultats du test GPU : la fréquence ne semble pas avoir une grande importance, tout comme les latences.

Le test CPU est en revanche plus intéressant : le kit de mémoire DDR4-2133 est bien plus lent que les autres, et globalement la fréquence est ici le paramètre le plus important. Seul le kit de DDR4-2666 de PNY nous surprend puisqu’il arrive en tête. On peut toutefois supposer que, comme avec le test 3DMark TimeSpy, l’option BankGroupSwitch est à l’origine de ces performances plus élevées qu’attendues avec ce kit (composé, pour rappel, de quatre barrettes).

GTA V

GTA V fait désormais partie des grands classiques, il est donc incontournable. Nous testons le jeu en mode DirectX 11, avec les options réglées par défaut.

D’une manière générale, les performances moyennes augmentent en fonction de la fréquence de la DDR4. Seuls le kit PNY Anarchy DDR4-2666 et G.Skill FlareX DDR4-3200 sort du rang, toujours à cause – à priori – de la fonction BGS. On notera au passage que le kit G.Skill FlareX DDR4-3200 est sensiblement plus rapide que son homologue TridentZ RGB malgré des caractéristiques identiques. Il faut probablement chercher la raison de cet écart dans les différences au niveau des timings tertiaires, en plus de la classique marge d’erreur des benchs…