{"id":13040,"date":"2024-03-12T15:42:19","date_gmt":"2024-03-12T15:42:19","guid":{"rendered":"https:\/\/introspect.ca\/blog\/why-gddr-memory-might-be-the-next-big-step-in-computer-architecture-for-ai\/"},"modified":"2026-06-28T01:58:04","modified_gmt":"2026-06-28T01:58:04","slug":"why-gddr-memory-might-be-the-next-big-step-in-computer-architecture-for-ai","status":"publish","type":"blogposts","link":"https:\/\/introspect.ca\/fr\/blog\/why-gddr-memory-might-be-the-next-big-step-in-computer-architecture-for-ai\/","title":{"rendered":"Pourquoi la m\u00e9moire GDDR pourrait constituer la prochaine avanc\u00e9e majeure en mati\u00e8re d’architecture informatique pour l’IA"},"content":{"rendered":"

Non, ce n\u2019est pas un blog consacr\u00e9 aux jeux vid\u00e9o, mais c\u2019est par l\u00e0 que nous allons commencer. Si vous vous int\u00e9ressez aux jeux sur PC, vous savez sans doute que les meilleures cartes graphiques pour le jeu int\u00e8grent g\u00e9n\u00e9ralement un type de m\u00e9moire \u00e0 acc\u00e8s dynamique appel\u00e9 GDDR (par exemple, la GDDR6<\/a>). Une seule carte graphique peut disposer de dizaines de gigaoctets de m\u00e9moire GDDR6 locale, reli\u00e9e au GPU et ind\u00e9pendante de la m\u00e9moire principale de la carte m\u00e8re. Dans cet article, nous vous expliquons ce qu\u2019est la GDDR et pourquoi elle est si importante. <\/span><\/p>\n

Attention, spoiler : la r\u00e9ponse n’a rien \u00e0 voir avec les jeux vid\u00e9o.<\/span><\/p>\n

Qu’est-ce que la m\u00e9moire GDDR ?<\/b><\/h2>\n

GDDR signifie \u00ab Graphics Double Data Rate \u00bb ; comme son nom l’indique, il s’agit donc d’un type particulier de m\u00e9moire \u00e0 double d\u00e9bit de donn\u00e9es. Elle comporte un r\u00e9seau de cellules m\u00e9moire destin\u00e9es \u00e0 stocker des bits (des uns et des z\u00e9ros) et est organis\u00e9e en lignes et en colonnes, \u00e0 l\u2019instar d\u2019une m\u00e9moire DDR classique que l\u2019on trouve sur une carte m\u00e8re d\u2019ordinateur de bureau ou un ordinateur portable haut de gamme. La diff\u00e9rence r\u00e9side dans la vitesse d\u2019acc\u00e8s aux cellules \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur du circuit int\u00e9gr\u00e9 de m\u00e9moire, ainsi que dans la vitesse de transfert des donn\u00e9es depuis ce circuit int\u00e9gr\u00e9 vers le processeur h\u00f4te qui y est connect\u00e9. Ceci est illustr\u00e9 \u00e0 la figure 1, o\u00f9 nous pr\u00e9sentons un sch\u00e9ma fonctionnel de haut niveau de l\u2019architecture d\u2019une m\u00e9moire GDDR. <\/span><\/p>\n

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Figure 1 :<\/strong> Sch\u00e9ma fonctionnel de l’architecture d’une m\u00e9moire GDDR.<\/figcaption><\/figure>\n

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Comme on peut le constater, le dispositif contient une ou plusieurs banques de m\u00e9moire (stockant les 1 et les 0). Le processus de lecture ou d\u2019\u00e9criture \u00e0 un emplacement donn\u00e9 de la banque de m\u00e9moire est rendu possible par un bloc de d\u00e9codage des commandes et des adresses, qui fonctionne en association avec certains circuits d\u2019acc\u00e8s aux lignes et aux colonnes. Plus pr\u00e9cis\u00e9ment, lorsqu\u2019une adresse donn\u00e9e de la m\u00e9moire est <\/span>lue<\/span><\/i> par le contr\u00f4leur h\u00f4te, ces circuits d\u2019acc\u00e8s aux lignes et aux colonnes sont activ\u00e9s tr\u00e8s rapidement afin de localiser une coordonn\u00e9e unique (c\u2019est-\u00e0-dire une adresse qui ressemble beaucoup \u00e0 celle que vous saisissez dans votre application de cartographie pr\u00e9f\u00e9r\u00e9e sur votre smartphone) ou un ensemble de coordonn\u00e9es dans la m\u00e9moire. Ensuite, les circuits de lecture sont utilis\u00e9s pour <\/span>extraire<\/span><\/i> les donn\u00e9es situ\u00e9es \u00e0 ces emplacements et de les transmettre via le bloc logique d\u2019entr\u00e9e\/sortie de donn\u00e9es.<\/span><\/p>\n

C’est essentiellement ainsi que fonctionne \u00e9galement une m\u00e9moire DDR classique \u2013 d’o\u00f9 la similitude entre la GDDR et la DDR. La diff\u00e9rence avec la GDDR r\u00e9side dans le fait qu’elle est con\u00e7ue pour offrir une vitesse fulgurante. Le contenu de la m\u00e9moire peut, par exemple, \u00eatre constitu\u00e9 de vecteurs destin\u00e9s au rendu d’une image en haute r\u00e9solution. Le processus de rendu graphique dans les jeux vid\u00e9o tr\u00e8s performants n\u00e9cessite des acc\u00e8s r\u00e9p\u00e9t\u00e9s \u00e0 de grandes quantit\u00e9s de donn\u00e9es et l\u2019ex\u00e9cution de calculs r\u00e9p\u00e9titifs sur ces donn\u00e9es \u00e0 des vitesses tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9es. <\/span><\/p>\n

La figure 2 illustre une connexion type entre un processeur graphique (GPU) et une m\u00e9moire GDDR.<\/span><\/p>\n

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Figure 2 :<\/strong> Connexion entre un processeur graphique (GPU) et une m\u00e9moire GDDR.<\/figcaption><\/figure>\n

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Pour afficher les graphismes sur l’\u00e9cran de l’utilisateur, le GPU effectue des calculs num\u00e9riques r\u00e9p\u00e9titifs sur de grands ensembles de donn\u00e9es repr\u00e9sentant les images affich\u00e9es ; ces donn\u00e9es sont stock\u00e9es dans la m\u00e9moire GDDR. Ces calculs sont moins flexibles que les calculs \u00e0 usage g\u00e9n\u00e9ral effectu\u00e9s par un processeur central classique, et c\u2019est pr\u00e9cis\u00e9ment pour cette raison qu\u2019ils peuvent s\u2019ex\u00e9cuter \u00e0 des vitesses bien sup\u00e9rieures \u00e0 celles d\u2019un processeur central classique. <\/span><\/p>\n

L’ex\u00e9cution de calculs r\u00e9p\u00e9titifs et similaires sur de grands ensembles de donn\u00e9es se traduit par une s\u00e9rie de transactions de lecture et d’\u00e9criture dans la m\u00e9moire. Ces transactions s’effectuent par le transfert de donn\u00e9es num\u00e9riques \u00e0 haut d\u00e9bit via ces petits fils d’interconnexion reliant le GPU \u00e0 la m\u00e9moire. Par exemple, une liaison GDDR6 moderne peut facilement atteindre des vitesses de l’ordre de 16 Gbps, comparables \u00e0 celles des SerDes, mais sur un grand nombre de broches<\/span>.<\/span><\/p>\n

Diff\u00e9rences techniques entre les m\u00e9moires GDDR et DDR<\/b><\/h2>\n

La m\u00e9moire GDDR est donc similaire \u00e0 la m\u00e9moire DDR, mais ce n’est pas la m\u00eame chose. Nous vous pr\u00e9sentons ici trois diff\u00e9rences techniques entre ces deux types de m\u00e9moires. <\/span><\/p>\n

Bande passante<\/strong><\/h3>\n

Nous y avons d\u00e9j\u00e0 fait allusion plus haut. Un module DRAM GDDR6 classique fonctionne \u00e0 un d\u00e9bit de 16 Gbps par broche. Et avec deux canaux de m\u00e9moire par module DRAM, chacun comportant 16 broches DQ, cela correspond \u00e0 un d\u00e9bit total de 512 Gbps pour un seul module DRAM. \u00c0 titre de comparaison, un module DRAM DDR5 de derni\u00e8re g\u00e9n\u00e9ration peut fonctionner \u00e0 6,4 Gbps par broche. <\/span><\/p>\n

Mode de routage et sch\u00e9ma de connexion<\/strong><\/h3>\n

Outre les diff\u00e9rences d’architecture d’acc\u00e8s interne entre ces deux classes de m\u00e9moire, l’un des avantages des m\u00e9moires GDDR par rapport aux m\u00e9moires DDR r\u00e9side dans le fait qu’elles sont g\u00e9n\u00e9ralement connect\u00e9es selon une configuration point \u00e0 point plut\u00f4t que selon une configuration multipoint. En d’autres termes, chaque port du contr\u00f4leur h\u00f4te est connect\u00e9 \u00e0 un seul et unique dispositif de m\u00e9moire. La figure 3 illustre la diff\u00e9rence entre ces deux sch\u00e9mas de connexion. <\/span><\/p>\n

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Figure 3 :<\/strong> (a) Configuration point \u00e0 point pour les m\u00e9moires GDDR ; (b) Configuration multipoint pour les m\u00e9moires DDR<\/figcaption><\/figure>\n

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Les m\u00e9moires DDR \u00e9tant connect\u00e9es selon une configuration multipoint, la piste du circuit imprim\u00e9 reliant le contr\u00f4leur de m\u00e9moire \u00e0 une puce DRAM donn\u00e9e est bien moins intacte qu\u2019une piste correspondante reliant un contr\u00f4leur de m\u00e9moire \u00e0 une m\u00e9moire GDDR. La piste DDR pr\u00e9sente souvent des discontinuit\u00e9s dues aux d\u00e9sadaptations d\u2019imp\u00e9dance in\u00e9vitables au niveau de toutes les charges qui y sont raccord\u00e9es, ce qui entra\u00eene des r\u00e9flexions de signal et des distorsions de forme d\u2019onde. Cela limite \u00e0 son tour la fr\u00e9quence d\u2019horloge maximale \u00e0 laquelle la piste DDR peut fonctionner. <\/span><\/p>\n

En revanche, le bus d\u2019adresse d\u2019une m\u00e9moire GDDR n\u2019est reli\u00e9 qu\u2019aux broches correspondantes du GPU. Ainsi, du moins en principe, il existe davantage de possibilit\u00e9s d\u2019optimiser l\u2019int\u00e9grit\u00e9 du signal de la piste et de s\u2019assurer qu\u2019elle ne pr\u00e9sente aucune discontinuit\u00e9. En revanche, la bande passante nettement plus \u00e9lev\u00e9e de la piste dans la GDDR la rend plus sensible aux moindres imperfections g\u00e9om\u00e9triques. M\u00eame des erreurs de conception apparemment insignifiantes, comme le fait d\u2019oublier de supprimer des pastilles non fonctionnelles dans un via, peuvent entra\u00eener une d\u00e9gradation des performances des liaisons GDDR. <\/span><\/p>\n

Diff\u00e9rences entre les protocoles<\/strong><\/h3>\n

Le protocole DDR diff\u00e8re du protocole GDDR, ce qui implique que la conception du contr\u00f4leur h\u00f4te est diff\u00e9rente. Les d\u00e9tails de ces diff\u00e9rences d\u00e9passent le cadre du pr\u00e9sent article, mais ils comprennent notamment les \u00e9l\u00e9ments suivants : <\/span><\/p>\n