Bande passante mémoire

Il existe trois conventions différentes pour définir la quantité de données transférées au numérateur de « octets/seconde » :

1. La convention bcopy compte la quantité de données copiées d'un emplacement mémoire à un autre par unité de temps. Par exemple, la copie d'un million d'octets d'un emplacement mémoire à un autre en une seconde est comptabilisée comme un million d'octets par seconde. La convention bcopy est cohérente, mais difficilement extensible aux cas présentant des schémas d'accès plus complexes, comme trois lectures et une écriture.
2. La convention STREAM additionne la quantité de données explicitement lues et écrites par le code applicatif. Reprenons l'exemple de la copie d'un million d'octets : la bande passante STREAM correspond à 1 million d'octets lus et 1 million d'octets écrits par seconde, soit un total de 2 millions d'octets par seconde. La convention STREAM est principalement liée au code utilisateur, mais elle ne prend pas nécessairement en compte l'intégralité du trafic de données réellement requis par le matériel.
3. La convention matérielle comptabilise la quantité réelle de données lues ou écrites par le matériel, que le déplacement de données ait été explicitement demandé ou non par le code utilisateur. Reprenons l'exemple de la copie d'un million d'octets : sur les systèmes informatiques dotés d'une politique de cache d'allocation en écriture, la bande passante matérielle inclurait un million d'octets supplémentaires, car le matériel lit le tableau cible en mémoire et le charge dans le cache avant d'effectuer les écritures. Cela représente un total de trois millions d'octets par seconde effectivement transférés par le matériel. La convention matérielle est directement liée au matériel, mais ne représente pas nécessairement le volume minimal de données requis pour l'exécution du code utilisateur.

Par exemple, certains systèmes informatiques ont la capacité d'éviter le trafic d'allocation d'écriture grâce à des instructions spéciales, ce qui peut conduire à des comparaisons trompeuses de la bande passante basées sur différentes quantités de trafic de données effectuées.

La nomenclature diffère selon les technologies de mémoire, mais pour les mémoires DDR SDRAM , DDR2 SDRAM et DDR3 SDRAM standard , la bande passante totale est le produit de :

• Fréquence d'horloge de base de la DRAM
• Nombre de transferts de données par cycle d'horloge : Deux, dans le cas de la mémoire « double débit de données » (DDR, DDR2, DDR3, DDR4).
• Largeur du bus mémoire (interface) : Chaque interface mémoire DDR, DDR2 ou DDR3 a une largeur de 64 bits. Ces 64 bits sont parfois appelés « ligne ».
• Nombre d'interfaces : Les ordinateurs personnels modernes utilisent généralement deux interfaces mémoire ( mode double canal ) pour une largeur de bus effective de 128 bits.

Par exemple, un ordinateur doté d'une mémoire double canal et d'un module DDR2-800 par canal fonctionnant à 400 MHz aurait une bande passante mémoire maximale théorique de :

400 000 000 cycles d'horloge par seconde × 2 lignes par cycle × 64 bits par ligne × 2 interfaces =

102 400 000 000 (102,4 milliards) bits par seconde (en octets, 12 800 Mo/s ou 12,8 Go/s)

Cette bande passante mémoire maximale théorique est appelée « débit de pointe », qui peut ne pas être durable.

La convention de dénomination des modules DDR, DDR2 et DDR3 spécifie soit une fréquence maximale (par exemple, DDR2-800), soit une bande passante maximale (par exemple, PC2-6400). La fréquence (800) ne correspond pas à la fréquence d'horloge maximale, mais à son double (en raison du débit de données doublé). La bande passante spécifiée (6400) correspond au débit maximal de données transférées par seconde (en mégaoctets) avec une largeur de 64 bits. En configuration double canal, cela équivaut à une largeur de 128 bits. Ainsi, la configuration mémoire de l'exemple peut être simplifiée comme suit : deux modules DDR2-800 fonctionnant en mode double canal.

Deux interfaces mémoire par module constituent une configuration courante pour la mémoire système des PC, tandis que les configurations monocanal sont fréquentes sur les appareils plus anciens, d'entrée de gamme ou à faible consommation. Certains ordinateurs personnels et la plupart des cartes graphiques modernes utilisent plus de deux interfaces mémoire (par exemple, quatre pour la plateforme Intel LGA 2011 et la NVIDIA GeForce GTX 980). Les cartes graphiques hautes performances, exploitant de nombreuses interfaces en parallèle, peuvent atteindre une largeur de bus mémoire totale très élevée (par exemple, 384 bits pour la NVIDIA GeForce GTX TITAN et 512 bits pour l'AMD Radeon R9 290X, utilisant respectivement six et huit interfaces 64 bits).