Bericht DDR5-Arbeitsspeicher: Bandbreiten, Latenzen und Latenzzeiten im Überblick

[CyrionX]

@Jenergy
Hier wird gerade, auch im Artikel, einige vermischt, was auch der Deutsch/Englisch Übersetzung geschuldet ist, wodurch Sinngehalt verloren geht.

Latenz: Zeit von A nach B (Wie lange dauert es bis ich einen Ton höre)
Taktzyklus: Zeitdauer, bis der nächste Ton eintrifft.
Latenzzeit... liest man so eigentlich gar nicht und wurde wohl aus einem englischen Artikel genommen, z.B. Wikipedia
"Latenzzeit" ist sinngemäß nicht unbedingt latency time

Spoiler

Because modern DRAM modules' CAS latencies are specified in clock ticks instead of time, when comparing latencies at different clock speeds, latencies must be translated into absolute times to make a fair comparison; a higher numerical CAS latency may still be less time if the clock is faster. Likewise, a memory module which is underclocked could have its CAS latency cycle count reduced to preserve the same CAS latency time

Latency time ist hier eine Angabe zur absoluten Zeitdauer, die sich aus der (CAS)- Latenz in Relation zum Takt ergibt.
Unter Latenzzeit würde ich aber synonym dazu die "Latenz" selbst verstehen (Zeit der Latenz)

EDIT: Ich seh gerade, der Artikel verwechselt Latenz und Latenzzeit.

Mal ist die Latenzzeit die Taktzykluszeit (z.B. 0,42 ns, siehe Tabelle)
und dann ist die Latenzzeit wieder die "Latenz" aus der Tabelle mit 9ns

dass deren Latenzzeit von unter 9 ns nicht erreicht wird

Solange @SVΞN selbst nicht festlegt wofür Latenzzeit steht, können wir uns hier nur im Kreis reden.

 

[cypeak]

die einzige wirklich wichtige frage ist die nach dem p/l sweetspot - das erschägt schon die bedürfnisse von 95% aller user&gamer.
die 5% die sich trotz besseren wissens irgendeinen zeitlichen oder monetären vorteil aus schnelleren sticks ausrechnen oder schlicht auf der jagd nach benchmarking werten sind, die werden sowieso nach eigenem plan kaufen.

 

[T00L]

Ich beziehen mein Wissen jetzt mal aus meiner Zeit, als ich SDRAM und DDR1-SDRAM Speicherkontroller von Microprozessoren direkt programmiert habe (ja wirklich, Register beschrieben).
Die DRAM Hersteller (hier mal ein Beispiel von Micron, Datenblatt kann heruntergeladen werden) geben die verschiedenen Timings mit einer Zeit an. CAS Latency CL ist fast die einzige Ausnahme, da wird gleich ein vielfaches des Taktes angegeben.
Für den Speicherkontroller muß das nun anhand des verwendeten Taktes die Anzahl der Zyklen des jeweiligen Wertes berechnet und entsprechend Hinterlegt werden.
Z.B. DDR Clock 250MHz --> 4ns pro Zyklus, tRAS im Datenblatt 40ns (maximum), ergibt 10 Zyklen als Wert für den Speicherkontroller.
Die Lazenzen sind im Endeffekt einfach Wartezyklen für die Statemachine, bis der nächste Verarbeitungsschritt der Daten erfolgt. Schreiben in den DRAM ist ja noch überschauber, da Addressen und Daten quasi gleichzeitig anliegen. Beim Lesen muß ja erstmal Bank geöffnet, Spalten- und Zeilenaddressen angelegt werden bevor die Daten auf den Bus geschickt werden können.
Die meisten DRAM Interna haben sich seid SDR-SDRAM Zeiten nicht viel geändert. Es gibt halt seitdem immer längere Burstzyklen, höheren Takt, mehrere Datenworte pro Taktzyklus...auch optimiert auf die Art der Zugriffe moderner Betriebssysteme.

 

[Nikon71]

Update:

Vergleich 6900XT gegen 3080 in F4/SOTTR (3440x1440)
Die 3080 sieht in F4 kein Land mehr gegen die 6900XT. (ca. 70 fps mehr!)

Von mir selbst erstellt:
SOTTR und Forza 4 (3440x1440)
5950x/12900K/DDR4/DDR5-Vergleich

F4 profitiert mehr von DDR5 (1% percentile FPS)
Die Frametime-Varianzen sind im Schnitt mit DDR5 besser.

Erst mit DDR5 >7000 (Gear 2) wird es interessant.

Selbst mit dem Unify-X neben Apex und Tachyon aktuell die Speerspitze in Sachen DDR5-OC sind >6800 schwierig zu erreichen.

Das Asrock Aqua sollte auch hohe DDR5-Taktraten erreichen. Aufgrund des hohen Preis (> 1000 Euro) lassen wir das mal außen vor und das EVGA Dark ist zu wenig verbreitet, spielt hierzulande keine Rolle.

Diese Frequenzen stellen schon sehr hohe Anforderung an IMC/CPU/Board/Speicher. Weiterhin laufen die schnellen Speicher heute bereits mit >1,35 -1,6 Volt. Somit hat sich der Vorteil bei DDR5 (niedrige Voltage) wieder erledigt.

Man wird sehen, was AMD mit ihren eigenen DDR5-OC Profilen an Taktraten\Performance erreichen wird.

 

[IBISXI]

Schöner Artikel.
Danke dafür.

Oft werden nur Einzelprodukte getestet.

Dieser Artikel hilft dabei herauszufinden welcher Speicher zu welchem Preis Sinn macht.

 

[.Sentinel.]

Von mir selbst erstellt:
SOTTR und Forza 4 (3440x1440)
5950x/12900K/DDR4/DDR5-Vergleich

Top! Dein zweites Schaubild ist letztendlich das entscheidende.
Das Framepacing ist maßgeblich ausschlaggebend für das Empfinden flüssiger Bewegung.
Und da sieht man, dass ADL dann doch mit DDR5 ordentlich zulegen kann.

Selbst mit dem Unify-X neben Apex und Tachyon aktuell die Speerspitze in Sachen DDR5-OC sind >6800 schwierig zu erreichen.

Ich habe festgestellt, dass das oft weniger an den Boards liegt (die erste Glücksradrunde APEX mal außen vor), als am Speicher.

Ich denke, dass mit entsrechenden Speichern, die per se die Signalintegrität bzw. die Flanken auch bei hohen Taktungen erhalten, diese Boards alle über 7000MHz gehen.

 

[foofoobar]

Die primär für Spieler besonders relevanten und im Hinblick auf die Minimum-FPS interessanten effektiven Latenzen und Latenzzeiten werden wie folgt berechnet:

CAS-Latency ÷ effektiven Speichertakt × 2.000 ns

Da immer eine komplette Cacheline geladen wird wäre wohl die Zeit relevant bis der Burst fertig ist und nicht wenn der Burst anfängt.

 

[GT200b]

meine Rocket Lake CPU profitiert schon ordentlich von den Samsung B Dies beim Spiele…

 

[foofoobar]

Meine Messungen ergeben eine load-to-load-Latenz ab 63.9ns (Core i5-6600K mit DDR4-2133; ja, ich sollte mal unsere 5800X-Kisten mit DDR4-3200 messen), wobei da neben der CAS-Latenz eine Menge anderer Sachen drinnen sind (Seitenwechsel im DRAM, TLB misses usw.), das sind eben wirkliche Random Accesses. Low-Latency-RAM wird zwar etwas helfen, aber 6ns Unterschied machen dann vielleicht den Unterschied zwischen 60ns und 54ns aus. Die anderen Latenzen sind bei Low-Latency-RAM vielleicht auch niedriger und helfen auch, aber jedenfalls werden die Vorteile geringer sein als der Unterschied zwischen 16ns und 10ns bei der CAS-Latenz suggeriert.

Anbei 2 Ergebnisse mit den jeweiligen CPU und RAM Daten, RAM steht auf den Defaults aus dem BIOS.

 

[Black Phoenix]

Schöne Zusammenstellung der Liste @SVΞN

Der preisliche Sweetspot für DDR5 wird wohl später bei den 6400+ Modulen liegen. Wirklich spannend wird es aber erst ab den 7200+ Modulen für Hardcore Gamer. Und eh diese wirklich bezahlbar sind, ist noch viel Wasser den Rhein herunter gelaufen (nicht vor Ende 2023).

Hier mal ne' kleine Zeitreise wozu DDR3 am Ende in der Lage war.

 

[fuchen]

Danke für die Übersicht, sehr informativ.

Jetzt die Preisfrage an alle mit Glaskugel: Demnächst schon mal flotten DDR5 "im Angebot" vorkaufen und einlagern für den Wechsel auf Ryzen 7000 gegen Ende des Jahres oder warten und später kaufen?
Also fallen oder steigen die Preise für DDR5 eher?

Weiß keiner, ich weiß, aber nur so theoretisch...

 

[eXce2k9]

ich habe aktuell die 6000er g skill cl36 am laufen. denkt ihr es lohnt mit den timings runter zu gehen ud zu probieren richtung 34 usw ? gibt es da feste phasen und werte wo man immer weiter runter gebt bis es nicht mehr geht ?

Das Problem an den G.Skill, habe ich auch, ist das die recht heißt werden und ab 60°C werden die ollen Samsung Dies recht zickig..
Besser laufen aktuell die SK Hynix Dies.. Ich bekam die nicht wesentlich höher (stabil), konnte die Timings beziehungsweise Subtiming gut strammen.. Das reicht mir auch so hin..

 

[mae]

Anbei 2 Ergebnisse mit den jeweiligen CPU und RAM Daten, RAM steht auf den Defaults aus dem BIOS.

Danke. Die Resultate auf dem 3700X zeigen nicht wirklich die DRAM-Latenz, weil bei der groessten Groesse (16777216=16MB) noch der L3-Cache zuschlaegt. Um groessere Bloecke zu verwenden: make SIZES="33554432 67108864 134217728"

Das Resultat auf dem 1700X ist aehnlich wie meines auf dem 1800X: 95.2ns bei 16MB (1700X) vs. 96.7 bei 16MB (1800X). Beide verwenden auch DDR4-2400 mit default-Einstellungen, also wuerde man wohl auch keinen grossen Unterschied erwarten. Im einen Fall sind's 2x8GB ohne ECC (1700X), im anderen 4x16GB mit ECC (1800X), das macht offenbar wenig Unterschied.

Ich habe jetzt noch einen 5800X mit 4x32GB DDR4-3200 mit ECC (und default-BIOS-Einstellungen) gemessen: 62.8ns bei 64MB Blockgroesse, 73.6ns bei 128MB Blockgroesse. Warum's da noch einmal so eine Verlangsamung beim Schritt auf 128MB gibt, ist mir unklar. Ob die besseren Latenzwerte vom schnelleren DRAM kommen, oder von Verbesserungen im Speichercontroller, ist nicht sicher; ich vermute, der Speichercontroller hat einen groesseren Anteil (immerhin schaft der Core i5-6600K schon mit DDR4-2133 einen aehnlichen Wert).

 

[Sebbi]

schade das das Feature on die ECC nicht mit groß erwähnt wird, was bestimmt den ein oder anderen Bluescreen verhindern wird.

außerdem wird bei DDR5 wohl mit 4x32Bit übertragen und nicht wie bei DDR4 mit 2x64 bit, was wohl auch Vorteile bringen soll.

 

[be_myself]

Wenn ich das noch richtig in Erinnerung habe hat sich Crucial, mit der Ballistix Serie, aus dem Markt verabschiedet.

 

[Drewkev]

schade das das Feature on die ECC nicht mit groß erwähnt wird, was bestimmt den ein oder anderen Bluescreen verhindern wird.

Es ist halt kein "richtiges" ECC, das darf man nicht vergessen.

außerdem wird bei DDR5 wohl mit 4x32Bit übertragen und nicht wie bei DDR4 mit 2x64 bit, was wohl auch Vorteile bringen soll.

Richtig, einer der Dinge die die Effizienz so gesteigert haben.

 

[Taxxor]

Top! Dein zweites Schaubild ist letztendlich das entscheidende.
Das Framepacing ist maßgeblich ausschlaggebend für das Empfinden flüssiger Bewegung.
Und da sieht man, dass ADL dann doch mit DDR5 ordentlich zulegen kann.

Wobei man allerdings beachten muss, dass wir hier absolute Werte vergleichen. Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Varianz zwischen 2 Frametimes mal über 4ms beträgt, ist bei 220 avg FPS (4,54ms) natürlich deutlich geringer als bei 140 avg FPS (7,14ms).
Und auch der Effekt, den so eine Varianz hat, ist bei 140 FPS geringer als bei 220 FPS, vor Allem hier, wo der relevante Bereich nur die letzten 0,5% betrifft.

Diese Varianzen vergleicht man am besten in einem ungefähr gleichem FPS Bereich, um auch tatsächlich eine Aussage aufgrund dieser Unterschiede treffen zu können.
Der Vergleich mit DDR5 6600 und DDR5 5000 ist hier ganz gut.

Ich hatte auch schon mal überlegt, hier einen zweiten Modus zu bauen, der die Varianzen nicht als Absulutwerte sondern relativ zu den jeweiligen avg FPS der Aufnahmen einordnet, aber da wird es auch schwierig, welche Grenzen man hier nehmen soll. Bei den absoluten Werten habe ich mich einfach ganz frech an den Werten, die Igor nimmt, orientiert.

 

[usernamehere]

Unglaublich hilfreicher Artikel, astreine Übersicht Danke Sven!

 

[Laphonso]

Super Artikel, danke für die Arbeit! Mein neues System wird definitv eine DDR5-Plattform werden.

 

[T3rm1]

Ich begreife das nicht. Der einzige Vorteil von DDR4 und DDR5 sind doch nur die geringere Spannung und damit der Stromvebrauch gegenüber der Vorgängertechnologie. Ich bin noch mit DDR3 unterwegs und hab eine Latenz von ca. 8ns. Ein Upgrade lohnt einfach nicht. Die paar Watt, die ich damit einspare sind nicht der Rede wert.