7.2.2 Arbeitsspeicher - Kennwerte und Berechnungen

Die wichtigsten Kennwerte im Überblick

Datenrate und physikalischer Takt

DDR bedeutet Double Data Rate. Pro Taktschwingungszyklus werden Daten an der steigenden und an der fallenden Flanke übertragen. Deshalb ist die nominelle Datenrate doppelt so groß wie die zugrunde liegende I/O-Taktfrequenz. DDR4-3200 arbeitet somit mit 3.200 MT/s bei etwa 1.600 MHz I/O-Takt; DDR5-6000 mit 6.000 MT/s bei etwa 3.000 MHz I/O-Takt.

Produktseiten verwenden umgangssprachlich häufig MHz für den Wert hinter DDR4 oder DDR5. Fachlich korrekt ist dort MT/s. MHz beschreibt Zyklen pro Sekunde, MT/s die Anzahl der Datentransfers. Diese Unterscheidung verhindert Fehler bei Latenz- und Bandbreitenberechnungen.

Theoretische Speicherbandbreite

Ein gewöhnlicher DDR4- oder DDR5-DIMM stellt ohne ECC insgesamt 64 Datenleitungen bereit. 64 Bit entsprechen 8 Byte. Die theoretische Bandbreite eines 64-Bit-Datenpfads ergibt sich deshalb aus Datenrate × 8 Byte. Das Ergebnis ist eine Obergrenze; Protokollaufwand, Zugriffsmuster, Speichercontroller und CPU begrenzen die praktisch erreichbare Nutzdatenrate.

DDR5 teilt einen DIMM intern in zwei unabhängige 32-Bit-Subchannels auf; bei ECC sind es zweimal 40 Bit einschließlich Prüfbits. Beide Subchannels ergeben für Nutzdaten zusammen weiterhin 64 Bit. Sie dürfen nicht mit den Speicherkanälen des Prozessors verwechselt werden. Mehrere aktive CPU-Speicherkanäle vervielfachen die theoretische Gesamtbandbreite nur, wenn Plattform und Bestückung diese parallel nutzen.

Timings und CAS-Latenz verstehen

Die Timingfolge 30-36-36-76 gibt Wartezeiten in Taktzyklen an. CL beziehungsweise CAS Latency ist die Zahl der Taktzyklen zwischen einem passenden Lesebefehl und der Bereitstellung der angeforderten Daten. tRCD beschreibt die Verzögerung zwischen dem Aktivieren einer Zeile und dem Spaltenzugriff, tRP das Vorladen für einen Zeilenwechsel und tRAS die Mindestzeit, die eine Zeile aktiv bleiben muss.

Ein kleinerer CL-Wert ist nur bei gleicher Datenrate unmittelbar schneller. Steigt die Datenrate, wird jeder Taktzyklus kürzer. Deshalb können DDR4-3200 CL16 und DDR5-6000 CL30 trotz verschiedener Zahlen dieselbe rechnerische CAS-Latenz von 10 ns besitzen. Die tatsächliche Speicherzugriffszeit eines Systems umfasst weitere Timings, Controller-, Warteschlangen- und Architekturanteile und ist größer als dieser CL-Einzelwert.

Beispielmodule vollständig auswerten

Die Beispiele verwenden eine einheitliche Rechenweise für die technischen Kennwerte. Konkrete Verkaufspreise sind keine Moduleigenschaft und veralten schnell. Für eine Kaufentscheidung kommen Kapazität, Kompatibilität, Bestückung, Stabilität, Garantie und der aktuelle Preis hinzu.

Kennwerte richtig vergleichen

• Zuerst Kompatibilität prüfen: DDR-Generation, Bauform, Modulart, Kapazitätsgrenzen, unterstützte Datenraten und Bestückungsregeln von CPU und Mainboard.
• Datenrate in MT/s und theoretische Bandbreite bewerten; die PC-Kennung ist im Wesentlichen die Bandbreite eines 64-Bit-Datenpfads in MB/s.
• CL nicht allein vergleichen, sondern mit der Datenrate in Nanosekunden umrechnen.
• Mehrkanalbetrieb nur anrechnen, wenn die Module in den vorgesehenen Slots stecken und der Speichercontroller die Kanäle parallel betreibt.
• XMP- und EXPO-Profile sind Übertaktungsprofile außerhalb der normalen JEDEC-Grundkonfiguration und müssen von Plattform und Firmware unterstützt werden.
• ECC, Registered und Rank-Organisation sind Funktions- und Kompatibilitätsmerkmale; sie sagen nicht allein aus, welches Modul schneller ist.