Quelle est la différence entre la mémoire volatile et la mémoire non volatile ?

Les spécifications d’un ordinateur utilisent souvent le mot « mémoire » pour plusieurs technologies différentes, ce qui peut faire paraître la mémoire volatile et non volatile plus compliquée qu’elle ne l’est en réalité. La distinction de base est de savoir si les données stockées survivent lorsque l’alimentation disparaît.

La mémoire volatile nécessite une alimentation continue pour conserver son contenu, tandis que la mémoire non volatile conserve les données après que l’alimentation est retirée. C’est pourquoi la RAM système conventionnelle est effacée lorsque vous éteignez l’ordinateur, mais les fichiers enregistrés sur un SSD restent là au prochain démarrage.

La volatilité décrit uniquement ce qui arrive aux données lorsque l’alimentation disparaît. Elle ne vous dit pas, à elle seule, à quelle vitesse un type de mémoire est, combien il peut contenir ou quel travail il accomplit.

Lorsque les spécifications d’un ordinateur portable ou de bureau indiquent 16 Go ou 32 Go de RAM, cela fait référence à une mémoire vive dynamique, ou DRAM. C’est la mémoire de travail principale de l’ordinateur, qui stocke les données pendant que les programmes fonctionnent. La DDR5 est une forme actuelle de DRAM dans les ordinateurs, tandis que les téléphones et autres appareils mobiles utilisent couramment de la DRAM à faible consommation telle que la LPDDR5X.

Chaque cellule DRAM stocke un bit à l’aide d’un condensateur et d’un transistor. La charge électrique dans le condensateur fuit avec le temps, si bien que la DRAM doit actualiser son contenu à répétition pendant que le système est en fonctionnement. Une fois l’alimentation retirée et ces rafraîchissements interrompus, les données stockées disparaissent.

La DRAM peut prendre des formes autres que les barrettes amovibles couramment utilisées dans les PC de bureau. Par exemple, les puces Ryzen AI Max d’AMD peuvent fonctionner avec jusqu’à 128 Go de mémoire unifiée. Le rôle sous-jacent reste une mémoire de travail temporaire, même lorsque la disposition physique ressemble à autre chose qu’un DIMM traditionnel (la carte sous forme de barrettes, bordée de puces mémoire et qui se branche dans un slot de la carte mère).

La mémoire vive statique, ou SRAM, est également volatile. Le terme « statique » renvoie au fait que la SRAM peut maintenir son état sans les cycles de rafraîchissement périodiques requis par la DRAM, tant que l’alimentation est disponible. La SRAM utilise des circuits à bascule (latching) avec plusieurs transistors par bit, ce qui peut offrir un accès plus rapide que la cellule DRAM à condensateur et transistor.

Cela rend la SRAM particulièrement adaptée aux caches des processeurs, où des quantités relativement petites de données fréquemment utilisées peuvent rester près du CPU. Le Ryzen 9 9950X3D (notre revue) est un exemple particulièrement riche en mémoire cache, avec 144 Mo de cache L2 et L3 combiné. C’est encore minuscule par rapport aux gigaoctets de DRAM utilisés comme mémoire principale, ce qui montre à quel point les deux technologies volatiles sont utilisées différemment.

La mémoire non volatile gère les informations qui doivent rester disponibles lorsque l’appareil perd de l’énergie. L’exemple le plus familier dans le matériel grand public actuel est la mémoire NAND flash, qui est utilisée pour le stockage persistant dans les SSD, les tablettes, les clés USB et les cartes mémoire.

Un SSD se compose de deux parties principales : la mémoire flash, qui stocke vos données même lorsque l’alimentation est coupée, et un contrôleur, qui gère la manière dont ces données sont écrites et lues. Le contrôleur aide également à corriger les erreurs et à répartir les écritures sur différentes cellules mémoire, plutôt que d’écrire de façon répétée sur les mêmes cellules. Cela aide à prévenir que certaines cellules ne s’usent beaucoup plus rapidement que d’autres. Cette configuration de base s’applique aussi bien aux SSD SATA qu’aux SSD NVMe.

La mémoire flash NOR est un autre type de mémoire non volatile, mais elle est généralement utilisée pour du code plutôt que pour de gros fichiers. Les appareils peuvent l’utiliser pour stocker le micrologiciel qui démarre le matériel et charge le système d’exploitation, ainsi que d’autres codes qui doivent rester disponibles après l’arrêt. La flash NOR est particulièrement utile dans les appareils embarqués car le processeur peut souvent exécuter ce code directement depuis la puce flash, sans le copier au préalable dans la RAM.

Donc, tout comme la DRAM et la SRAM sont toutes deux volatiles tout en servant des objectifs différents, NAND et NOR montrent que « non volatile » décrit une propriété plutôt qu’un seul type de composant.

Ouvrir et utiliser une application d’édition photo illustre le fonctionnement de la hiérarchie mémoire. L’application et la photo enregistrée commencent sur le stockage non volatile. Au fur et à mesure que vous les utilisez, le système charge le code et les données dont il a besoin dans la DRAM. Les caches du processeur conservent ensuite des copies des informations fréquemment sollicitées près du CPU, réduisant la fréquence à laquelle il doit accéder à la mémoire principale.

Aucune de ces copies temporaires n’a pas besoin de survivre à un arrêt normal. Ce qui compte, c’est que les modifications que vous enregistrez finissent par atteindre le stockage non volatile.

L’hibernation rend la distinction particulièrement facile à observer. Windows peut écrire le contenu de la mémoire volatile dans un fichier d’hibernation sur le stockage non volatile avant d’éteindre la DRAM. Lorsque l’ordinateur reprend, Windows lit ce fichier et restaure le contenu de la mémoire. Cela se distingue du mode veille, où votre session est conservée dans la RAM et est perdue si l’alimentation s’éteint.

C’est pourquoi une spécification d’un ordinateur portable telle que « 16 Go de mémoire | 512 Go SSD » décrit deux ressources distinctes. Le premier chiffre indique l’espace de travail dont dispose le système pour les tâches actives. Le second indique la quantité de stockage persistant disponible pour le système d’exploitation, les applications et les fichiers qui doivent rester après la coupure de courant.