DDR5 Infinity Fabric, IMC, Timings Tuning …
Schnell zum richtigen Tuning mit Benchmark Ergebnis …
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DDR5 Benchmark Gesamtübersicht
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Bevor wir die nächsten Schritte beim Tunen des Arbeitsspeichers angehen, möchten wir ein paar grundlegende Dinge vorab klären.
Auf der vorigen Seite haben wir gezeigt, was man mit der XMP Profil oder EXPO Profil Auswahl erreichen kann. Wir zeigen hier, wie man die wichtigsten Parameter bei einem System mit Ryzen 7000/9000 Prozessor mit 6-8 Kernen optimiert, ohne ein High-End RAM-Kit zu verwenden. High-End Arbeitsspeicher in Kombination mit einem 16-Kern Prozessor kann noch mehr Leistung erzielen, als wir es hier zeigen werden. Unsere Anleitung zeigt in den folgenden Schritten, wie jedes AMD Ryzen 7000/9000 System merklich optimiert werden kann, ohne exorbitante Geldmengen dafür ausgeben zu müssen. Aber selbst, wenn man ein teures EXPO RAM-Kit erworben hat, empfehlen wir das Vornehmen der folgenden Einstellungen, da einige der folgenden Werte vom EXPO Profil unangetastet bleiben oder immer noch mit großer Sicherheitsreserve eingestellt werden. Außerdem ist kein tagelanges oder wochenlanges Austesten jedes einzelnen Speichertimings nötig, da wir nur die wichtigsten Parameter behandeln werden. Damit erreichen wir jedoch 98-99% eines voll ausgereizten Systems und beschränken den Arbeitsaufwand jedoch auf ein paar Stunden, die man an einem regnerischen Wochenende locker aufbringen kann.
Infinity Fabric tunen …
Der Infinity Fabric verbindet in Ryzen 7000/9000 Prozessoren den IO-Die mit dem Core-Complex-Die. Man könnte ihn auch die Datenautobahn zwischen Arbeitsspeicher und Rechenkernen nennen. Diese Verbindung zu optimieren, beziehungsweise zu tunen, kann also nicht schaden 😉
Die meisten Ryzen 7000/9000 Prozessoren können den IF stabil mit 2133 bis 2167 MHz betreiben. Dazu sollte jedoch die SOC-Spannung (Vsoc) auf 1,3V erhöht werden. In diversen Computerforen sind etliche Screenshots vorzufinden, wo der IF mit 2200MHz betrieben wird. Diese Screenshots sind mit Vorsicht zu genießen. Der IF arbeitet mit einer Fehlerkorrektur, die im Grenzbereich Programmabstürze verhindern kann, aber empfehlenswert ist dieser Zustand nicht. Wir empfehlen deshalb einen IFC von 2167 MHz bei Vsoc=1,3V. Das sollte bei den meisten Prozessoren klappen. Als Stresstest empfehlen wir Prime95 Large FFT, da dieser Stresstest den IF extrem hoch belastet. Der folgende ZenTimings Screenshot zeigt den gepimpten IFC (FCLK) mit 2167 MHz und die erhöhte SOC-Spannung.
Und hier sind die neuen Messwerte wieder in Bezug auf die ursprünglichen Ausgangswerte mit DDR5-5200.
Benchmarkwerte EXPO-6400 mit IFC 2167 MHz …
AIDA Cache & Memory Benchmark
Leserate: 61.700 MB/s (+25%)
Schreibrate: 79.510 MB/s (+21%)
Kopierrate: 61.390 MB/s (+24%)
Latenz: 81,5 ns (-13%)
Die Schreib- und Kopierraten von AIDA64 sind nun deutlich höher als nur nach Aktivierung des EXPO Profils. Die Latenz ist auch noch minimal besser geworden.
Der Gaming Benchmark lieferte folgende Punktzahl.
Time Spy CPU-Score: 12.438 Punkte (+8%)
Auch der Gaming Benchmark profitiert vom gesteigerten Takt des IF und liegt nun schon respektable 8% über dem Ausgangswert.
Ryzen DRAM-Calc Benchmark: 84,7 Sekunden (-16%)
Der Benchmark des Ryzen DRAM Calculators wurde ebenfalls wieder ein wenig schneller beendet und läuft nun 16% schneller als ursprünglich.
Obwohl wir bereits beträchtliche Steigerungen erzielen konnten, machen wir munter weiter und widmen uns als Nächstes dem integrierten Speichercontroller (IMC) des Prozessors.
IMC tunen …
Bei preisgünstigen Speicher-Kits empfehlen wir den maximalen Speichertakt im 1:1 Modus (UCLK = MCLK) zu ermitteln. Wir versuchten unseren Testspeicher auf 6400MT/s im 1:1 Modus zu betreiben, aber leider verweigerte der Speichercontroller unseres Ryzen 7800X3D Prozessors. Deshalb reduzierten wir die Speichergeschwindigkeit auf 6200MT/s und konnten in weiterer Folge glücklicherweise keine Probleme mehr feststellen.
Benchmarkwerte DDR5-6200 1:1 mit IFC 2167 MHz …
AIDA Cache & Memory Benchmark
Leserate: 61.480 MB/s (+24%)
Schreibrate: 78.720 MB/s (+20%)
Kopierrate: 61.430 MB/s (+24%)
Latenz: 79,5 ns (-15%)
Der AIDA64 Benchmark zeigt aufgrund der leicht reduzierten Taktfrequenz minimal reduzierte Bandbreiten, was aber kaum ins Gewicht fällt. Die Latenz verringerte sich jedoch abermals um 2 ns, was nicht zu verachten ist und nun schon 15% unter dem ursprünglichen Wert liegt.
Der Gaming Benchmark lieferte mit DDR5-6200 im 1:1 Modus folgende Punktzahl.
Time Spy CPU-Score: 12.374 Punkte (+8%)
Die Punktzahl des 3D-Mark Time Spy CPU-Tests sinkt um ein paar Zehntelprozentpunkte gegenüber der vorigen Messung, liegt aber immer noch 8% über dem Ausgangswert, was eine gute Basis für die folgenden Optimierungen darstellt.
Ryzen DRAM-Calc Benchmark: 84,2 Sekunden (-17%)
Der Ryzen DRAM-Calc Benchmark profitiert offenbar mehr von der reduzierten Latenz, als er durch die minimalen Bandbreitenverluste gebremst wird. Bei diesem Benchmark konnten wir mittlerweile 17% Performance gewinnen.
Als Nächstes optimieren wir ein paar für DDR5 signifikante Speichertimings.
Speichertimings tunen …
Das Refreshintervall (tREFI) hat bei DDR5 einen großen Einfluss auf die Performance des Arbeitsspeichers. Je größer der Wert von tREFI im BIOS DRAM-Timing Menü eingestellt wird, desto seltener muss eine Speicherzelle aufgefrischt werden. Auffrischungszyklen sind regelmäßig nötig, damit die Speicherzelle ihren Wert behält. Wenn eine Speicherzelle aufgefrischt wird, kann sie natürlich nichts zur Berechnung von Daten beitragen, womit jeder Auffrischungszyklus den PC bremst. Durch die reduzierten Refresh Zyklen steigt somit automatisch die Speicherperformance. Der Ausgangswert von tREFI beträgt in unserem Fall 10126 Zyklen bzw. 3895 ns. Der maximal zulässige Wert beträgt 65535, aber diesen Wert konnte unser Crucial Testspeicher leider nicht erreichen. Unser stabiler Maximalwert beträgt 62000, was eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Ausgangswert darstellt und der Leistungsunterschied zu 65535 ist vernachlässigbar gering. Wer bei seinen Übertaktungsversuchen mit tREFI 60000 ins Rennen geht, geht kein großes Risiko ein und lässt dabei keine nennenswerte Performance liegen. Wie groß die Zugewinne sind, zeigen die folgenden Benchmarks.
Benchmarkwerte DDR5-6200 1:1 IFC2167 tREFI …
AIDA Cache & Memory Benchmark
Leserate: 67.540 MB/s (+37%)
Schreibrate: 87.060 MB/s (+32%)
Kopierrate: 67.240 MB/s (+36%)
Latenz: 68 ns (-27%)
Nach der Optimierung von tREFI gehen die AIDA Messwerte geradezu durch die Decke. Die bisher erzielten Leistungsgewinne wurden um weitere 50% gesteigert. Jeder AIDA Messwert ist nun zumindest 27% besser als bei der Ausgangsmessung mit DDR5-5200.
Im Gaming Benchmark wird nun folgende Punktzahl erreicht.
Time Spy CPU-Score: 12.839 Punkte (+12%)
Der Time Spy CPU Benchmark profitiert ebenfalls merklich vom reduzierten Refreshintervall und liefert nun bereits 12% mehr Punkt als zu Beginn. Auch hier konnte der Leistungsgewinn noch einmal um 50% erhöht werden.
Ryzen DRAM-Calc Benchmark: 76,6 Sekunden (-24%)
Die Durchlaufzeit des Ryzen DRAM Calculator Benchmarks sank ebenfalls noch einmal deutlich um weitere 7% und liegt jetzt 24% unter dem Ausgangswert.
Insgesamt betrachtet, erzielten wir mit dem Tuning von tREFI die bisher größte Leistungssteigerung, aber da geht noch mehr! Als Nächstes nehmen wir uns das Timing tWR vor. Es beeinflusst maßgeblich die Schreibperformance des Arbeitsspeichers. Der Ausgangswert von tWR liegt bei 96 und kann normalerweise immer auf 48 reduziert werden. Selbst bei DDR5-8000 kann tWR im Normalfall auf den Wert 48 reduziert werden.
Benchmarkwerte DDR5-6200 1:1 IFC2167 tREFI tWR …
AIDA Cache & Memory Benchmark
Leserate: 67.520 MB/s (+37%)
Schreibrate: 90.790 MB/s (+38%)
Kopierrate: 67.420 MB/s (+36%)
Latenz: 68 ns (-27%)
Dankt der Optimierung von tWR konnte die Schreibrate im AIDA Benchmark noch einmal um 6% zulegen und liegt nun sagenhafte 38% über dem Ausgangswert. Die Leserate kratzt schon hart am Limit des Infinity Fabric. Die Kopierrate konnte auch noch leicht zulegen, hat aber ebenfalls praktisch keine Luft mehr nach oben, weil der IF mittlerweile nahezu ausgereizt ist. Die Latenz bleibt unverändert bei guten 68 ns.
Im Gaming Benchmark wird nun folgende Punktzahl erreicht.
Time Spy CPU-Score: 13.179 Punkte (+15%)
Der Time Spy CPU-Score legt auch noch einmal kräftig zu und liegt nun 15% über dem Ausgangswert, was in CPU-limitierten Spielen zu einem deutlich verbesserten Spielgefühl beitragen kann.
Ryzen DRAM-Calc Benchmark: 74 Sekunden (-27%)
Auch der Ryzen DRAM-Calc Benchmark profitiert von der gesteigerten Schreib-Performance des Arbeitsspeichers und läuft abermals 2,6 Sekunden schneller als zuvor.
Damit wird er nun 27% schneller abgeschlossen als zu Beginn unserer Messungen.
Zum jetzigen Stand liegen die Performancegewinne in speichersensitiven Tests zwischen 15% und sagenhaften 38% gegenüber DDR5-5200.
Durch die geringe Anzahl an Änderungen halten sich der Testaufwand und die Gefahr von Instabilität zudem in Grenzen. Allerdings sind die relevanten Werte für preiswerte Speicherkits damit auch schon ausgereizt. Viel mehr, als die Speicherlatenz noch um ein paar ns zu drücken, geht auch mit einem Speicherkit mit den besten Chips der Welt dann nicht mehr. Der zusätzliche Aufwand für weiteres Tuning wäre sehr groß und die möglichen Zugewinne sind gering, weshalb wir unsere Empfehlungen zur Speicheroptimierung hiermit abschließen wollen.
Die bisher aufgeführten Optimierungen sollten bei allen DDR5 Speicherkits auf Ryzen 7000/9000 Systemen möglich sein und bieten eine tolle Leistungssteigerung bei geringem Zeitaufwand. Natürlich haben wir unser Crucial Speicherkit dann doch noch bis ans Limit ausgereizt und diese Werte wollen wir natürlich auch noch präsentieren. Insgesamt 15 Iterationen waren nötig, die folgenden Timings schlussendlich zu ermitteln. Wie hoch der Zeitaufwand war, verraten wir lieber nicht.
Benchmarkwerte DDR5-6200 max …
AIDA Cache & Memory Benchmark
Leserate: 67.720 MB/s (+37%)
Schreibrate: 91.090 MB/s (+38%)
Kopierrate: 67.720 MB/s (+37%)
Latenz: 67,2 ns (-28%)
Um etwa 1% konnten die einzelnen Werte im AIDA 64 Benchmark noch verbessert werden und liegen nun 28% bis 38% besser als zu Beginn.
Time Spy CPU-Score: 13.215 Punkte (+15%)
Nicht einmal 0,3% kann der Time Spy CPU-Benchmark zulegen.
Ryzen DRAM-Calc Benchmark: 72,7 Sekunden (-28%)
Der Ryzen DRAM-Calc Benchmark profitiert noch am stärksten und gewinnt gegenüber unserem Schnell-Tuning gerade einmal noch weitere 1,3 Sekunden oder 1,8%.
Gesamtübersicht der Messergebnisse …
In der folgenden Gesamtübersicht sind die erzielten Leistungssteigerungen durch die einzelnen Maßnahmen noch einmal übersichtlich aufgelistet.
Fazit zum DDR5 Speichertuning …