RAM — Mémoire vive

La RAM (Random Access Memory) est la mémoire de travail du système : rapide, mais volatile — son contenu disparaît à la coupure d'alimentation, contrairement au stockage. C'est l'espace où vivent le système d'exploitation, les programmes en cours et leurs données actives.

RAM vs cache vs stockage

   Registres CPU     ← le plus rapide, le plus petit (quelques dizaines d'octets)
        │
   Cache L1/L2/L3    ← voir cours CPU (quelques Mo, sur la puce)
        │
   RAM                ← quelques Go à quelques centaines de Go, VOLATILE
        │
   Stockage (SSD/HDD) ← le plus lent, le plus grand, PERSISTANT (voir cours Storage)

Plus on descend dans cette hiérarchie, plus la capacité augmente et plus la vitesse diminue — un compromis physique et économique fondamental (la mémoire rapide est bien plus chère par gigaoctet).

DRAM : pourquoi il faut la rafraîchir

La RAM standard est de la DRAM (Dynamic RAM) : chaque bit est stocké comme une charge électrique dans un minuscule condensateur, qui se décharge naturellement en quelques millisecondes. Un circuit de rafraîchissement relit et réécrit donc en permanence chaque cellule, des milliers de fois par seconde, pour ne pas perdre l'information — d'où le "Dynamic" du nom, et l'un des facteurs de latence de la DRAM face à la SRAM (Static RAM, utilisée pour les caches CPU, plus rapide mais bien plus chère et moins dense).

Les générations DDR

Génération	Année approximative	Bande passante typique	Tension
DDR3	2007	~10-17 Go/s	1,5 V
DDR4	2014	~17-25 Go/s	1,2 V
DDR5	2020	~38-51 Go/s et plus	1,1 V

DDR (Double Data Rate) transfère des données sur les deux fronts du signal d'horloge (montant et descendant), doublant le débit à fréquence d'horloge égale par rapport à une SDR classique — le principe reste le même depuis DDR jusqu'à DDR5, chaque génération l'appliquant à des fréquences plus élevées et avec des optimisations internes supplémentaires.

Latence (timings) : ce que les chiffres CL signifient

   DDR5-6000 CL36

   6000  → fréquence effective (MT/s, millions de transferts par seconde)
   CL36  → CAS Latency : nombre de cycles d'horloge entre la demande
           d'une donnée et sa disponibilité réelle

À fréquence égale, un CL plus bas = latence plus faible = plus réactif. Mais comparer directement le CL entre générations différentes n'a pas de sens sans le rapporter à la fréquence — la latence réelle en nanosecondes se calcule approximativement par (CL / fréquence) × 2000.

Canaux mémoire (single/dual/quad channel)

   Single channel                  Dual channel

   CPU ──── 1 bus ──── barrette      CPU ─┬── bus A ── barrette 1
                                          └── bus B ── barrette 2
                                     (accès simultané aux deux,
                                      bande passante quasi doublée)

Utiliser deux barrettes identiques dans les bons emplacements (souvent indiqués par la couleur des slots sur la carte mère — voir Motherboard) active le dual channel : le contrôleur mémoire peut lire/écrire sur les deux barrettes en parallèle, un gain de bande passante réel et gratuit par rapport à une seule barrette de capacité équivalente.

ECC : détecter et corriger les erreurs

Les rayons cosmiques et le bruit électrique peuvent occasionnellement inverser un bit en mémoire (bit flip). La RAM ECC (Error-Correcting Code) ajoute des bits de contrôle qui permettent de détecter, et souvent corriger automatiquement, ces erreurs — quasi systématique sur les serveurs, rare sur le grand public (surcoût, légère perte de performance).

Mémoire virtuelle et swap

Le système d'exploitation présente à chaque programme un espace d'adressage qui semble continu et privé (la mémoire virtuelle), traduit en adresses physiques réelles par l'unité de gestion mémoire du CPU (MMU). Quand la RAM physique vient à manquer, l'OS peut déplacer temporairement des pages mémoire peu utilisées vers le stockage (le swap) — bien plus lent que la RAM, d'où le ralentissement caractéristique d'un système qui "swap" beaucoup.

Inspecter sa RAM sous Linux

free -h                     # mémoire totale, utilisée, libre, swap
sudo dmidecode --type memory  # détail des barrettes : type, fréquence, fabricant
cat /proc/meminfo             # informations détaillées, format brut
vmstat 1                      # activité mémoire en temps réel (dont le swap)

Ce qu'il faut retenir

• La RAM est volatile (DRAM, rafraîchie en continu) et se situe entre les caches CPU et le stockage persistant dans la hiérarchie mémoire.
• DDR double le débit en transférant sur les deux fronts d'horloge ; le CL mesure la latence, à comparer à fréquence égale seulement.
• Le dual/quad channel augmente la bande passante en accédant à plusieurs barrettes en parallèle.
• La mémoire virtuelle et le swap permettent à l'OS de gérer plus de mémoire "apparente" que de RAM physique réellement disponible, au prix d'un ralentissement si trop sollicité.

Pour aller plus loin

• Wikipedia — Dynamic random-access memory
• Wikipedia — DDR5 SDRAM
• JEDEC — l'organisme qui standardise les spécifications DDR.