CPU DDR-RAM Practice Reviews

Core Wars: Alder, Rocket & Comet Lake at the RAM limit – benchmarks and gaming with DDR4 3733c14 Gear 1

The new memory controller with DDR5 support is known to be one of the biggest changes in the 12th generation Intel Core CPUs. But DDR4 is also still supported – assuming an appropriate motherboard – and there have been some changes under the hood here as well. Perfect conditions to let Comet Lake, Rocket Lake and Alder Lake compete with completely identically configured DDR4 RAM in a colorful mix of gaming, benchmarking and compute!

To make the competition as fair as possible, we disabled 2 cores on the 10-core Comet Lake CPU and disabled all efficiency cores on the new Alder Lake CPU. The latter is not even a disadvantage in most benchmarks, also because the cache can be clocked higher and thus to the same level as with the older CPUs. 5.1 GHz on the cores and 4.6 GHz on the cache or ring or uncore were applied to all CPUs. For comparison, with active E-cores you have to accept about 500 MHz of loss in cache clock to avoid instabilities. Furthermore, the memory requests of the differently fast cores often stumble over each other in demanding benchmarks, which can even have negative consequences for the result, but more about that in a moment.

DDR4 is not equal to DDR4

For the RAM, I chose a configuration that supports all CPUs while providing the highest possible performance to provide the cores with as much working data as possible. For lowest possible access latencies and to keep the comparison with Comet Lake CPUs as fair as possible, I also decided to use Gear 1, i.e. the direct transmission from memory controller to RAM clock. Since Rocket Lake hits a limit here with most i9 CPUs at 3866 Mbps, this clock speed is not available in the BIOS of our only available DDR4 Z690 board, we ended up settling on 3733 Mbps. Relatively tight tCL 14, tRCDRP 14, tRAS 28 at Command Rate 2T and 1.5 Vdimm are used as timings.

But we also set all secondary and tertiary timings to the lowest values supported by all platforms to really leave nothing to chance and make the comparison as representative as possible. Some timings like tRP or tWR could not yet be adjusted with the current BIOS of our Z690 motherboard, which is why we have adopted the resulting relatively loose value of 23 and 12 respectively for the other platforms. The “Round Trip Latency” optimization was also left constantly deactivated across all platforms to ensure as even a playing field as possible during the latency tests. Differences in the finally trained RTL values should thus be directly dependent on the actual memory latency of the respective platform.

But the DDR4 memory controllers of the platforms also differ, not only in terms of the gearing introduced with Rocket Lake. So from Rocket Lake to Alder Lake, something has changed as well. MSI had already highlighted and explained this extensively in their livestreams around the launch of the new 12th generation CPUs. Simply summarized, there are now two memory controllers instead of one, and thus one dedicated per DDR4 channel. The burst length still remains at 8 due to DDR4, while DDR5 already supports 16, but a better efficiency of the RAM should be achieved by the dedicated supply of the channels with an own controller each. Whether this is also confirmed in reality will be seen in a moment.

Speaking of RAM, many will have already known from the clock speeds and timings, a kit with Samsung 8 Gbit B-Die memory ICs is used. Our well-known G.Skill Ripjaws V modules with 8 GB capacity each, single-rank topology and an XMP profile of DDR4-4000 15-16-16-36 at 1.5 V are the means of choice. The set overclocking already explained above is, by the way, completely stable and could survive various RAM stress tests on each of our platforms without errors. Variances in the results due to instability are thus also prevented in advance.

The already mentioned underpinnings for the Alder Lake platform with DDR4 is the Z690 PG Riptide, which was kindly provided to us by ASRock. As usual, a “custom” water cooling is used to prevent thermal throttling even at 1.3 Vcore VCC sense voltage. An Nvidia RTX 3090 Founders Edition with the latest driver and with maximum temperature and performance limits in MSI Afterburner serves as the pixel accelerator for the gaming tests in order to widen the GPU’s bottleneck as much as possible. As always, a complete listing of the test systems used follows in tabular form:

Test systems
Hardware:

Comet Lake

  • CPU: Intel Core i9-10900KF (5.1 GHz core, 4.6 GHz cache, cores enabled: 8)
  • Mainboard: Asus Maximus XII Apex (BIOS 2301)

 

Rocket Lake

  • CPU: Intel Core i9-11900K (5.1 GHz core, 4.6 GHz cache)
  • Mainboard: Asus Maximus XIII Apex (BIOS 1202)

 

Alder Lake

  • CPU: Intel Core i9-12900K (5.1 GHz P-Core, E-Cores disabled, 4.6 GHz cache, AVX512 enabled)
  • Mainboard: ASRock Z690 PG Riptide (BIOS 3.04)

 

  • RAM-Kit: G.Skill DDR4-4000 CL15 2x 8 GB Kit F4-4000C15D-16GVK
  • Power supply: Superflower Leadex Gold 1600 W
  • SSD: Crucial MX500 2 TB (SATA 3, OS)
  • Graphics card: Nvidia GeForce RTX 3090 Founders Edition (Game Ready Driver 496.94)
  • Operating system: Windows 11 Pro 64-bit (up-to-date)
Cooling:
  • CPU-Block: Alphacool Iceblock XPX Aurora RGB modified for LGA1700
  • CPU TIM: Arctic MX-5
  • Radiators: Alphacool NexXxoS ST30 480mm + HardwareLabs Black Ice GTX 240mm
  • Fans: 4x Phobya NB-eLoop 120mm 1600rpm + 2x Noiseblocker NB eLoop B12-4 120mm
  • Pump: XSPC D5 PWM
Housing:
  • Open Benchtable
Periphery:
  • Monitor: Benq XL2720
  • Keyboard: KBC Poker 2 (Cherry MX Brown)
  • Mouse Zowie FK1
Measuring devices
  • Thermometer: Elmorlabs KTH (calibrated)
  • Power meter: Elmorlabs PMD
  • USB-to-I2C Adapter: Elmorlabs EVC2
  • Flow meter / thermometer: Alphacool high flow NEXT

For better clarity, the following abbreviations are used in the diagrams:

  • SR: single-ranked memory topology
  • 3733c14*: DDR4-3733 RAM clock with all timings as described above (see screenshot)
  • G1: Gear 1, 1:1 translation from memory controller to RAM
  • 10900K: Intel Core i9-10900KF CPU, Comet Lake family
  • 11900K: Intel Core i9-11900K CPU, Rocket Lake family
  • 12900K: Intel Core i9-12900K CPU, Alder Lake family
  • 8P: 8 active or performance cores
  • 51/46: 5.1 GHz core clock and 4.6 GHz cache clock

 

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J
John.Smith

Neuling

7 Kommentare 1 Likes

Puh, also habe ich das richtig verstanden, dass ddr 5 zu ddr 4 im Moment noch keine riesigen Vorteile bietet ?
Aber im Gaming die Alder CPUs unschlagbar sind ?
Ich hoffe, ihr seht mir Unwissenheit nach. Ich lese Igors Artikel immer sehr gerne. Aber mein technisches Verständnis kommt an so vielen Stellen einfach nicht mit.
Ich plage mich mit dem Gedanken, auf Alder Lake aufzurüsten. Von 8700k . 2666 Speicher 32gb, 3090FE.
Würden mir hier, auch im Bezug auf den Ram, große Vorteile durch ddr5 entstehen?
Ich tendiere, auch gerade nach diesem Artikel, eher auf ddr4 als auf 5.

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RX480

Veteran

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200 Mhz mehr Gear1 bei ADL ggü. RKL, bedeutet das, man könnte [email protected] laufen lassen?

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skullbringer

Veteran

200 Kommentare 188 Likes

Aktuell ist DDR5 nur schwer zu bekommen und nicht wirklich schneller als DDR4. Und richtig, im Gaming ist Alder Lake auch mit DDR4 deutlich schneller als die anderen getesteten CPUs. In Anbetracht der Chip-Knappheit wird die Situation um DDR5 wohl auch in absehbarer Zeit nicht besser werden.

Es kommt natürlich auch immer darauf an, welchen RAM, ob B-Die oder was anspruchsloseres und wie viele Ranks. Aber in den meisten Fällen würde ich DDR4 4000 realistisch sehen für täglichen Betrieb. ADL kann ja jetzt auch gut mit den 100er Ratios umgehen, also ist das Finetuning jetzt auch einfacher.

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TheOpenfield

Veteran

161 Kommentare 33 Likes

Die Verbrauchs- und Effizienzwerte finde ich besonders interessant.

Da dürfte wahrscheinlich das "Binning" bzw. die generelle Skalierung einen großen Einfluss haben. Für RL dürfte der Takt bereits nahe der Obergrenze liegen, CL skaliert ja meist noch ein wenig darüber (und muss für 5,1 nicht so getreten werden). Deinen AL kann ich da nur schwer einschätzen - da ist die Serienstreuung einfach sehr hoch aktuell. Vielleicht kannst du ein paar Worte dazu sagen, @skullbringer - also, wie gut die CPUs noch oben rum weiter skalieren, bzw. ob man bei 5 GHz schon deutlich weniger treten müsste (bei RL z.B.).

Gerade, weil der CL bei dir häufig eine gute Ecke weniger aus der Dose zieht, als der AL - wäre das auch noch bei bspw. 4,6 GHz der Fall?

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grimm

Urgestein

1,486 Kommentare 646 Likes

Wenn es dir nur um Frames geht, dann rüste ruhig auf - ob DDR4 oder DDR5 hängt aus meiner Sicht derzeit eher von der Verfügbarkeit ab.

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RX480

Veteran

405 Kommentare 241 Likes

DDR4 scheint doch wg. der Latenzen in Gear 1 sinnvoller zu sein, oder?

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S
Staarfury

Mitglied

53 Kommentare 33 Likes

Was die reine Latenz angeht, hat DDR4 einen Vorteil.

Den kann allerdings DDR5 mit anderen Optimierungen wie z.B. der höheren Granularität der Kanäle (4x32bit statt 2x64bit) zum Teil wieder ausgleichen.

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Blubbie

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732 Kommentare 232 Likes
M
McFly_76

Veteran

331 Kommentare 96 Likes

Zum "Glück" unterstützt Alder Lake den DDR4-Speicher sonst müssten jetzt viele Aufrüster nicht nur Wochenlang auf den DDR5-Speicher warten sondern auch für ein 16 GB-Kit DDR5 so viel bezahlen wie für ein 32 GB-Kit DDR4-4000+ ( ~150 € ).

Trotzdem bin ich skeptisch weil nicht alles getestet ( PCIE 5.0 , RAID, RAM-Vollbestückung etc. ) oder ausgesprochen wurde ( Sicherheitslücken im Prozessor ) und jetzt kursieren die nächsten Meldungen über die B660-Mainboards ohne PCIE 5.0 Support.

Aber ich glaube dass der "Alder Lake Hype" schnell wieder nachlässt wenn AMD Zen 3 mit 3D-Cache für AM4 anfang des Jahres rausbringt und so den Leistungsvorsprung damit ausgleicht.

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4medic

Mitglied

74 Kommentare 43 Likes

(y)

…. und trotzdem von Intel ein guter Wurf!

Gruß

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Xaver Amberger (skullbringer)

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