Aktuelle CPUs von AMD und Intel unterstützen mittlerweile ab Werk Arbeitsspeicher mit recht flotten Taktraten, die sich auf bis zu 3200 MHz belaufen – mit DDR5-RAM sogar bis zu 5600 MHz. Ferner sind auch höhere Taktfrequenzen nichts Ungewöhnliches mehr – in diesen Fällen erlaubt die Verwendung eines speziellen Profils die korrekte Ansteuerung des RAMs. Um diese Taktraten zu erhalten, müssen Sie im BIOS jedoch eine Einstellung vornehmen (Alternative: manuelle Übertaktung). Wir haben für Sie getestet, wie sehr sich die Taktrate und die Latenz des Arbeitsspeichers auf die Gamingleistung Ihres Computers auswirkt.
Woher kommt der Wert für den maximal unterstützten RAM-Takt?
Die angegebenen Werte für den maximalen RAM-Takt unterscheiden sich bei den Prozessoranbietern und den Herstellern von Mainboards oft stark. Um den dauerhaften, stabilen Einsatz eines Computers zu gewährleisten, gibt es von der JEDEC, einer Organisation zur Standardisierung von Halbleitern, Vorgaben für den Arbeitsspeicher. Diese betreffen etwa den Speichertakt oder die Versorgungsspannung. Um maximale Stabilität zu gewährleisten, richten sich die CPU-Entwickler danach. In der folgenden Tabelle haben wir für Sie die letzten CPU-Generationen von AMD und Intel zusammengestellt, inklusive der von den Herstellern spezifizierten RAM-Taktraten.
| CPU-Sockel | Prozessortyp | Unterstützter RAM-Takt |
|---|---|---|
| Intel 1700 | Core i5/i7/i9-13000 | 3200 MHz DDR4, 5600 MHz DDR5 |
Intel 1700 | Core i3/i5/i7/i9-12000, Pentium Gold, Celeron, Core i3/i5-13000 | 3200 MHz DDR4, 4800 MHz DDR5 |
Intel 1200 | Core i5/i7/i9-11000 | 3200 MHz |
Intel 1200 | Core i7/i9-10000 | 2933 MHz |
Intel 1200 | Core i3/i5-10000, Pentium Gold, Celeron G | 2666 MHz |
| Intel 4677 | Xeon w-3400, Xeon w-2400 | 4800 MHz DDR5 |
Intel 2066 | Core i9-10000 | 2933 MHz |
| AMD AM5 | Ryzen 5/7/9 | 5200 MHz DDR5 |
AMD AM4 | Ryzen 3/5/7/9 3000, Ryzen 3/5/7 4000, Ryzen 5/7/9 5000 | 3200 MHz |
AMD AM4 | Ryzen 3/5/7 2000, Ryzen 3/5 3000G | 2933 MHz |
AMD AM4 | Ryzen 3/5/7 1000, Athlon | 2666 MHz |
AMD AM4 | A-9000 | 2400 MHz |
| AMD sWRX8 | Ryzen Threadripper PRO 3000, Ryzen Threadripper PRO 5000 | 3200 MHz |
AMD sTRX4 | Ryzen Threadripper 3000 | 3200 MHz |
Bei vielen verfügbaren Mainboards ist der maximale RAM-Takt deutlich höher angegeben als oben genannte Werte. Der einfachste Weg, den Arbeitsspeicher höher zu takten, ist die Verwendung des sogenannten „XMP“ (Extreme Memory Profile) bei Intel, respektive „EXPO“ (Extended Profiles for Overclocking) bei AMD.
Die Hersteller von Arbeitsspeicherriegeln und Mainboards legen hierin höhere maximale RAM-Taktraten fest. Das geht oftmals mit einer Erhöhung der Versorgungsspannung einher. Auch wenn die Hersteller dafür ausführliche Tests durchführen, erhalten Sie keine absolute Garantie bezüglich der Kompatibilität und der Stabilität. Das heißt, wenn Sie planen, einen PC im 24/7-Einsatz zu verwenden, empfiehlt es sich nicht, ein solches Profil zu aktivieren. Bei AMD Mainboards ist an Stelle von XMP bei DDR4-Modulen der Name „D.O.C.P.“ (Direct Over Clock Profile) geläufig.
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Um den maximalen Datendurchsatz zu erhalten, beachten Sie, wie viele Memory Channels das verwendete Mainboard unterstützt. Diese Zahl gibt an, wie viele Arbeitsspeicherriegel der Prozessor, genauer gesagt der Speichercontroller parallel ansprechen kann. Bei den meisten Mainboards kommt eine Dual-Channel-Architektur zum Einsatz. In diesem Fall erhalten Sie mit zwei RAM-Modulen einen deutlichen Leistungsschub im Gegensatz zu einem einzelnen Speicherriegel.
Arbeitsspeicher: Frequenz und Latenzen erklärt
Der RAM (Random Access Memory = Speicher mit wahlfreiem Zugriff) ist so etwas wie das Kurzzeitgedächtnis Ihres PCs. Alle Daten und Befehle, welche die CPU zum Ausführen eines Programms benötigt, sind im Arbeitsspeicher zwischengelagert. Der Vorteil gegenüber einem direkten Abrufen der Daten vom Systemspeicher, wie einer HDD oder SSD, ist die deutlich kürzere Zugriffszeit und die höhere Übertragungsrate.
Ein Speicherriegel setzt sich aus mehreren Speicherchips zusammen, die wiederum aus Millionen kleinen Kondensatoren und Transistoren bestehen. Jede Speicherzelle entspricht einem Bit und kann entweder den Status 1 (geladen) oder 0 (entladen) annehmen. Da Kondensatoren sich wieder entladen, erfolgt eine ständige Auffrischung (refresh) des Zustands. Für das Wiederherstellen beziehungsweise Ändern des Zustands eines Kondensators sind die Transistoren zuständig.
Die Speicherzellen sind in einem Gitter mit Zeilen und Spalten wie bei einer Excel-Tabelle angeordnet, dadurch kann der Speichercontroller jede Zelle genau adressieren. Daher stammt auch der Name „Speicher mit wahlfreiem Zugriff“ oder in Englisch „Random Access Memory“. Beim Zugriff auf eine einzelne Speicherzelle treten diverse Latenzzeiten, die jeweils in Taktzyklen angegeben sind und damit von der Frequenz des Arbeitsspeichers abhängen.
Zunächst aktiviert der Speichercontroller die gewünschte Zeile und sendet einen Lesebefehl. Diese Latenz nennt sich t RCD = Row-to-Column Delay, welche der Zugriffszeit von einer Zeile auf eine Spalte entspricht. Als Nächstes folgt die eigentliche Zugriffszeit CL = CAS Latency, welche die Zeitspanne zwischen dem Lesebefehl und dem Eintreffen der gewünschten Daten angibt oder anders gesagt, der Zugriffszeit auf eine Spalte. Anschließend erfolgt eine Deaktivierung der ausgelesenen Zeile. Den gesamten Zyklus von der Aktivierung über den Lesevorgang mit der Datenausgabe und der Deaktivierung beschreibt die Zeit t RAS = Active-to-Precharge Time. Um die entsprechende Zeile wieder zu aktivieren, vergeht die Zeit t RP = Row Precharge Time. So viele Zyklen müssen vergehen, um wieder auf die gleiche Zeile zugreifen zu können.
Über die Frequenz des Speichermoduls lässt sich die tatsächliche vergangene Zeit berechnen. Nehmen wir als Beispiel ein DDR4-RAM-Modul mit 4000 MHz und Latenzen von CL17-17-17-37. Zunächst bilden wir den Kehrwert der effektiven Taktfrequenz, also 1 geteilt durch 4000 MHz. Diesen Wert multiplizieren wir mit zwei (Faktor zwei wegen DDR = Double Data Rate) und der Anzahl der vergangenen Taktzyklen, also der CAS-Latenz von 17. Dadurch erhalten wir die tatsächliche Latenzzeit von 0,0085 Mikrosekunden oder 8,5 Nanosekunden. Der Wert für t RP liegt dagegen bei 18,5 Nanosekunden.
Der Grund für den Faktor zwei liegt im Namen DDR (Double Data Rate) begründet. Hier erfolgt die Übertragung von Datenbits nämlich sowohl bei steigender als auch bei fallender Flanke, also zweimal pro Taktzyklus. Für eine weitere Erhöhung des Datendurchsatzes von DDR-SDRAM sorgt der sogenannte Burst-Modus. Durch diesen kann der Speichercontroller mehrere aufeinander folgende Zellen in einer Zeile lesen oder ändern. Dadurch fällt der erste Schritt, also die Aktivierung der entsprechenden Zeile mit dem anschließenden Lesebefehl weg. Zudem verfügt DDR4-RAM über acht Datenpuffer (Prefetch-Faktor), in welchen Daten von Burst-Zugriffen zwischengespeichert sind.
DDR4-Speichermodule verfügen über einen einzigen 64-Bit-Kanal (72-Bit, wenn wir hier auch noch ECC berücksichtigen). DDR5-Speichermodule hingegen sind mit zwei unabhängigen 32-Bit-Kanälen ausgestattet (40-Bit mit ECC). JEDEC verdoppelte auch die sogenannte Burst-Länge von acht Byte (BL8) auf 16 Byte (BL16). Diese Veränderungen verbessern die Effizienz und verringern die Latenzzeit beim Datenzugriff. Bei einem Dual-DIMM-Setup wird DDR5 dadurch im Wesentlichen zu einer viermal 32-Bit-Konfiguration anstelle der herkömmlichen zweimal 64-Bit-Konfiguration von DDR4.
Wie viel Mehrleistung bringt das Verwende von XMP oder EXPO in Spielen (DDR5)?
Nur bei bestimmten Anwendungen bringt ein hoher RAM-Takt tatsächlich Vorteile. Dazu zählt etwa das Verschlüsseln von Dateien, das (De-)Komprimieren mit Packprogrammen oder auch Videobearbeitung. Das liegt daran, dass der Speicherzugriff hier sequentiell erfolgt und der Arbeitsspeicher somit vom Burst-Modus und dem Datenprefetch profitieren kann. Wenn jedoch viele Befehle mit kleinen Datenpaketen in kurzer Zeit anfallen, dann ist eine geringe Latenzzeit wichtiger als ein höherer RAM-Takt. In PC-Spielen kommt es in erster Linie einmal auf die Leistungsfähigkeit der Grafikkarte an, da diese in den meisten Fällen der limitierende Faktor ist. Nur wenn der PC sich im Prozessorlimit befindet, kann er deutlich von einem schnelleren Arbeitsspeicher profitieren.
Der YouTuber Hardware Unboxed hat sich einem Video den Einfluss von schnellerem DDR5-Arbeitsspeicher in sieben Spielen auf die drei aktuellen Prozessoren Core i9-13900K, Ryzen 7 7700X und Ryzen 7 7950X3D angesehen. Für den Test kamen zwei 16 GB Module in Kombination mit einer RTX 4090 zum Einsatz, alle Tests sind in 1080p durchgeführt worden, um weitestgehend im CPU-Limit testen zu können.
Hardware Unboxed
Bei den beiden AMD Prozessoren ist der RAM mit maximal 6000 MHz betrieben worden, da zum Testzeitpunkt die neue AM5-Firmware AGESA 1.0.0.7 noch nicht erhältlich gewesen ist, welche erstmals mit den Ryzen 7000 Prozessoren auch deutlich höhere Taktraten beim Arbeitsspeicher zulässt. Für die Intel CPU liefert der YouTuber auch Messergebnisse mit 7200 MHz.
Das Video zeigt gut, dass der Leistungsgewinn stark vom gewählten Spiel abhängt. In Watch Dogs Legion etwa profitieren alle drei Prozessoren um zehn bis zwölf Prozent durch den Wechsel von DDR5-4800 CL40 auf DDR5-6000 CL40. Im nächsten Spiel Horizon Zero Dawn fällt der FPS-Gewinn beim 13900K und dem 7950X3D dann fast schon in den Bereich der Messtoleranzen, nur der 7700X – die schwächste CPU im Test-Feld – kann von dem schnelleren RAM etwas profitieren. Ein weiteres Spiel, in dem alle CPUs Leistungsgewinne durch schnelleren RAM verzeichnen können, ist Shadow of the Tomb Raider, was nach unseren eigenen Erfahrungen gut mit schnellerem RAM oder einer schnelleren CPU skaliert.
Über die sieben Spiele im Schnitt kann festgestellt werden, dass der schwächste Prozessor am stärksten von höheren RAM-Taktraten profitiert. Allein durch den Wechsel von 4800 MHz auf 6000 MHz erhöhen sich die FPS im Durchschnitt um elf Prozent, durch eine Optimierung der Latenzen von CL40 auf CL30 ist ein weiterer Leistungsgewinn von neun bis zwölf Prozent zu beobachten. Beim Ryzen 9 7950X3D fällt der Performance-Unterschied zwischen der schnellsten und der langsamsten Konfiguration mit gerade mal sieben bis elf Prozent deutlich überschaubarer aus. Grund Nummer eins ist, dass die CPU recht häufig ins GPU-Limit gelaufen ist. Grund zwei, dass der X3D-Prozessor über einen deutlich größeren L3-Cache verfügt als etwa der 7700X und deshalb weniger Zugriffe auf den Arbeitsspeicher stattfinden.
Beim 13900K zeigt sich ein ähnliches Bild wie beim 7950X3D. Durch den Wechsel von DDR5-4800 CL40 auf DDR5-6000 CL30 erhöhen sich die FPS im Schnitt gerade mal um acht bis neun Prozent. Durch den noch deutlich schnelleren RAM mit 7200 MHz bei CL32 lassen sich noch weitere drei Prozent herausholen, ein Unterschied, der zwar messbar, aber nicht wirklich spürbar ist.
Wie viel Mehrleistung bringt das Verwende von XMP oder EXPO in Spielen (DDR4)?
Wir haben vor ein paar Jahren einen ähnlichen Vergleich mit DDR4-Arbeitsspeicher untersucht und dabei insbesondere auch den Einfluss der Latenzen untersucht. In der folgenden Tabelle haben wir für Sie alle von uns getesteten RAM-Geschwindigkeiten und Latenzen aufgelistet:
| RAM-Spezifikation | Latenzen |
|---|---|
2666 MHz CL19-19-19-43 | ~ 14,25 ns |
3000 MHz CL16-18-18-38 | ~ 10,67 ns |
3000 MHz CL14-14-14-34 | ~ 9,33 ns |
3200 MHz CL16-18-18-38 | ~ 10,00 ns |
3200 MHz CL14-14-14-34 | ~ 8,75 ns |
3600 MHz CL18-22-22-42 | ~ 10.00 ns |
3600 MHz CL16-16-16-36 | ~ 8,89 ns |
3800 MHz CL18-22-22-42 | ~ 9,47 ns |
4000 MHz CL18-22-22-42 | ~ 9,00 ns |
4000 MHz CL17-17-17-37 | ~ 8,50 ns |
4266 MHz CL18-26-26-46 | ~ 8,44 ns |
Bei unseren Tests hat sich ein fast identisches Bild ergeben. Am Beispiel von Assassin’s Creed Odyssey zeigt sich etwa, dass es Spiele gibt, bei denen wir schnell ins GPU-Limit laufen und die deshalb nur geringfügig von schnellerem Arbeitsspeicher profitieren. Bereits mit 3000 MHz RAM-Takt bei CL14 haben wir mit beiden Test-CPUs im Rahmen der Messtolereranzen genauso viele FPS messen können wie bei 3600 MHz oder gar 4000 MHz RAM-Takt.
IDG
F1 2019 ist dagegen ein Beispiel, dass es nicht nur auf den RAM-Takt, sondern auch auf straffe Latenzen ankommt. Speziell die Intel CPU profitiert deutlich von optimierten Timings. Bei AMD macht sich dagegen der Einbruch der FPS-Werte ab 3800 MHz bemerkbar. Ab diesem RAM-Takt arbeiten Arbeitsspeicher (Realtakt), der Speichercontroller und die Infinity Fabric nicht mehr in einem 1:1:1., sondern im 2:1:1 Verhältnis, was die Performance einbrechen lässt.
IDG
Shadow of the Tomb Raider ist ein weiteres Beispiel dafür, dass schnellere Arbeitsspeicher vorwiegend im unteren Taktbereich größere Performance-Gewinne mit sich bringt.
IDG
DDR4 vs DDR5 Arbeitsspeicher mit Core i9-12900K im Test
Ob Sie lieber zu DDR4 oder DDR5 Arbeitsspeicher greifen sollten, spielt nur bei den Intel Prozessoren der 12. und 13. Core-i-Generation eine Rolle. AMD hat keine Prozessoren im Angebot, deren Speichercontroller beide Speichertypen unterstützt. Wir haben uns für unseren Test in zwölf Spielen beispielhaft den Core i9-12900K geschnappt und mit unterschiedlichen Taktraten getestet:
Sebastian Schenzinger
Bei den Tests im CPU-Limit konnten wir zwar Unterschiede zwischen DDR4 und DDR5 Arbeitsspeicher feststellen, wirklich groß waren diese jedoch nicht. Mittlerweile sind allerdings neue DDR5-Module erhältlich, welche nochmal deutlich bessere Timings zu bieten haben als zu Release des neuen RAM-Standards.
Taktraten herausfinden und im BIOS abändern
Das Herausfinden des anliegenden RAM-Taktes ist mit einer aktuellen Version von Windows 10 oder Windows 11 ganz einfach. Öffnen Sie hierzu den Task-Manager (Strg + Shift + Esc) und wechseln Sie zum Reiter Leistung. Bei maximiertem Fenster und ausgewähltem Arbeitsspeicher lässt sich die Geschwindigkeit leicht ablesen. Ebenso erkennbar sind die Anzahl der verbauten RAM-Module und die Anzahl der verfügbaren Steckplätze. Daraus kann gefolgert werden, ob der Arbeitsspeicher im Dual Channel arbeitet oder nicht.
IDG
Wenn Sie ein XMP oder EXPO aktivieren wollen, lässt sich dies schnell im BIOS bewerkstelligen. Dazu müssen Sie nur das korrekte Speicherprofil aktivieren (siehe Bild unten). Hinweis: Bei AMDs AM4-Mainboards ist hier die Bezeichnung „D.O.C.P.“ geläufig.
Starten Sie hierzu Ihren PC und drücken Sie beim Hochfahren entweder die Taste „F2“ oder „Entf“, um in das BIOS zu gelangen. Dort aktivieren Sie das XMP, welches unter den Overclocking Settings zu finden ist. Mitunter kann es sogar sein, dass Ihr Arbeitsspeicher mit mehreren Profilen ausgestattet ist – hier bleibt Ihnen dann natürlich die Wahl. Bestätigen Sie anschließend die vorgenommenen Änderungen, und starten Sie den PC neu. Im Task-Manager können Sie anschließend noch überprüfen, ob der eingestellte Takt anliegt. Sollten Sie im BIOS kein XMP, EXPO oder D.O.C.P. auswählen können, dann unterstützt Ihr Arbeitsspeicher oder Ihr Mainboard diese Funktion nicht.
IDG
Autor: Sebastian Schenzinger, Redakteur
Sebastian Schenzinger ist seit Juni 2019 als technischer Redakteur bei der PC-WELT tätig. Sein Hauptverantwortungsbereich ist das Testen von Grafikkarten und Prozessoren. Zudem ist er eines der Gesichter des PC-WELT YouTube-Kanals.