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RAM-OC Guide for Intel Rocket Lake and Z590 – Tips, Tricks and Benchmarks

Intel’s new 11th generation CPUs have been available for purchase for a few weeks now, albeit only recently officially. And so I also got hold of an i7 11700K and took a look at what innovations we can expect with the new generation, especially with regard to RAM tuning and overclocking. Unfortunately, I couldn’t present any reliable results so far, since new microcode and thus BIOS versions were released recently, even for Z590 mainboards, which have actually been on the market since the beginning of the year. But anyway, today is finally the day!

In today’s article I would like to take a look at what has changed with the 11th generation in terms of overclocking RAM, because although Rocket Lake still uses the same 14 nm manufacturing process as since Skylake, Intel has changed the internal architecture quite a bit. Primarily fewer and larger cores, with more power and support for AVX512, and a reworked memory controller should do the trick for this generation and bring the gaming crown back to Intel. Whether Intel has succeeded in this, Igor reveals in his big Rocket Lake review, with partly surprising findings!

Eyes open when selecting gears!

Of particular interest with the new CPUs is what has changed with the Integrated Memory Controller (IMC) and what new peculiarities need to be considered when overclocking memory with Rocket Lake. As it was already known in advance by numerous sources, Intel now also uses a gearing, i.e. a translation between memory controller (IMC) and RAM, in the form of Gear 1 (1:1) and Gear 2 (1:2), very similar to the 1:1 and 1:2 modes on AMD Ryzen CPUs between UCLK and MCLK.

The principle is similar to the gearbox in a car, except that you only have 2 gears and cannot change gear while driving, but have to decide beforehand. If we stay in this analogy, for low speeds and better response the first gear is better suited, but this can only be used until the memory controller or motor in our example reaches its “rev limit”.

This “rev limit” is made up of several factors and is reached with Rocket Lake in Gear 1 between DDR4-3733 and 3866. Officially, Intel specifies the supported maximum frequency in Gear 1 even a good bit lower, namely DDR4-3200 on the i9-11900 K(F) SKUs and DDR4-2933 on all other SKUs. If we look at what else the memory clock is composed of, namely the reference clock (depending on the base clock) and the QCLK ratio, then the limit also becomes more tangible.

The basic formula for the RAM clock is as follows:

MCLK = Reference Clock x Gear x QCLK Ratio / 2 (Dual Data Rate)

Of course, as always, we have to keep in mind that “DDR” stands for Dual Data Rate and the actual clock rate is only half. As with previous generations, the reference clock of the memory controller offers a choice between a multiplier of 1.00 and 1.33 and thus an effective clock of 100 or 133 MHz. Multiplied by this, on the one hand, is the new gearing – i.e. the factor 1 or 2 – and, on the other hand, the QCLK ratio just mentioned, a number between 6 and 31. And exactly this QCLK ratio depends on the silicon lottery and determines how high the IMC of a particular CPU can clock the RAM. Depending on the chip quality and the RAM used, this is a maximum of 28-29.

So faster RAM clock rates can only be achieved in the Gear 2 by roughly halving the clock rate of the memory controller and its load. Purely arithmetically you can then reach the double clock rates with this second gear, namely DDR4-7466 to DDR4-7533. Of course, these are only theoretical values, which cannot be achieved with DDR4 in daily operation, but the scale is already shifted upwards with this new IMC design, also in preparation for upcoming CPU generations and DDR5.

Let’s take a look at this with a few theoretical examples:

DDR4-3600 = 1800 MHz:

  • 100 MHz x 1 x 36 / 2 (practically does not work, because QCLK ratio cannot be greater than 31)
  • 100 MHz x 2 x 18 / 2 (works)
  • 133 MHz x 1 x 27 / 2 (works)

DDR4-4000 = 2000 MHz:

  • 100 MHz x 1 x 40 / 2 (practically does not work, because QCLK ration cannot be larger than 31)
  • 100 MHz x 2 x 20 / 2 (works)
  • 133 MHz x 2 x 15 / 2 (works)

So if you want to run your RAM at DDR4-4000 for example, you have to choose the Gear 2 mode with Intel Rocket Lake, there is no way around it and no binning either. We’ll take a look at how this affects performance and what other effects single and dual rank configurations can have in the following pages. But besides the gearing, there are a few other new and tweaks that we’ll get to in a bit.

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FritzHunter01

Moderator

216 Kommentare 140 Likes

Hallo Xaver,

mega geiles Review! Vielen Dank im Namen der Community für die investigative Arbeit!
Etwas überrascht war ich schon, dass der 3200 MHz CL14-14-14-36 hier so extrem gut abliefert. Klar, die Timings sind sehr wichtig, aber das es so einen Unterschied macht, das hatte ich nicht auf dem Schirm...

Aber gut zu wissen, denn 3200 CL14 bekommt man "noch" recht günstig. Warnung an alle, die Preise für Ram werden weiter steigen, somit solltet ihr jetzt zuschlagen!

MfG
Fritz

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B
BloodReaver

Mitglied

24 Kommentare 7 Likes

Hallo,

Sehr interessantes Review! Auch von meiner Seite vielen Dank. Vor allem so rasch nach release :)

Eine Frage, mein 11900K sollte morgen bei mir Zuhause ankommen. Bereits im Februar habe ich mir das Ramkit F4-4000C16D-32GTZR bestellt.
Einfach aus dem Grund, dass ich nicht das Risiko eingehen wollte am Ende noch auf den Ram zu warten aufgrund der aktuellen Situation.

Was würdest du empfehlen - den Ram mal im XMP Profil (Gear 2) einzustellen oder ihn mit 3733MHZ (Gear 1) mit etwas schärferen Timings zu betreiben?
Welche Programme würden sich da am besten eignen - dies mal zu testen? Sorry was Ram-OC angeht weiss ich wo der XMP Button ist, mehr nicht :D

Mainboard ist das MSI MEG Z590 ACE.

Danke im Voraus :)

Gruss

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FritzHunter01

Moderator

216 Kommentare 140 Likes

Aus dem Artikel geht klar hervor, dass Timings wichtiger sind als MHz...

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skullbringer

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Ganz so einfach ist es leider nicht, da sich wirklich jede Applikation und jedes Spiel anders verhält bzgl. seiner Vorlieben an RAM und CPU. Für solche, die niedrigere Latenzen eher bevorzugen wäre natürlich ein Underclocking sinnvoll, etwa auf 3733 CL14, andernfalls würde 4000 CL16 im Gear 2 mit höherer Latenz aber auch höherem Durschsatz besser performen.

Da dein Kit F4-4000C16D-32GTZR aber Dual-Rank ist hast du damit schon einen Vorteil beim "Multitasking", wodurch sich ein Großteil des Latenznachteils von Gear 2 egalisieren würde.

Meine Empfehlung: Mit dem XMP Profil solltest du in jedem Fall 95% der Leistung aus dem Kit bekommen. Wenn dir die restlichen 5% an Leistung auch noch haben möchtest, hilft nur benchmarken und selber messen, für genau die Games oder Applikationen, die du eben nutzt.

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B
BloodReaver

Mitglied

24 Kommentare 7 Likes
B
Bambina

Mitglied

52 Kommentare 21 Likes

So ganz erschließt sich mir der Sinn (oder Unsinn ?) des neuen Speichercontrollers der 11xxx CPUs noch nicht. Auf der Vorgängerplattform lief doch auch Speicher schneller als 3733 MHz noch im 1:1 (gear1 ) modus, auch wenn es da noch nicht so hieß. Oder liege ich da falsch?

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skullbringer

Veteran

146 Kommentare 124 Likes

Im Prinzip stimmt das schon, aber der IMC seit Skylake war relativ groß (physikalisch auf dem Package) und ineffizient. Um Platz und Powerbudget für die neuen größeren Cypress Cove Kerne zu schaffen, musste Intel ja eh schon 2 Kerne abschneiden und den IMC kam jetzt eben auch unters Messer.

Da passt die Analogie mit dem Automobil wieder, Stichwort "Downsizing" - Verbrauch und Platz sparen und mit technischen Innovationen dann die Leistung mindestens wieder auf das vorherige Niveau steigern.

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B
Bambina

Mitglied

52 Kommentare 21 Likes

Okay. Ich sehe es trotzdem als Rückschritt, da läßt man einen Teil der Performance durch die neuen Kerne wieder liegen. Ein Schitt vor, ein halber zurück.

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B
BloodReaver

Mitglied

24 Kommentare 7 Likes

Moin moin,

Hab mein System zusammengebaut. Als erstes hab ich mal einen Aida64 Benchmark gestartet. Was sagst du über die Werte?
Hab halt leider nur die Trial version.

View image at the forums

Grüsse & schöne Ostern :)

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skullbringer

Veteran

146 Kommentare 124 Likes

Knapp 60 GB/s Read sind für DDR4-4000 XMP Plug-and-Play schon ziemlich gut. Lass dich von dem etwas höheren Latenz-Wert nicht beunruhigen, denn der Test reagiert ziemlich sensibel auf andere Hintergrund-Prozesse. Und den Vorteil von Dual-Rank könntest du bei AIDA64 eh nur im Copy-Test sehen.

Besseren DDR4 als diesen 4000 CL16 DR B-Die gibt's momentan nicht auf dem Markt, also alles richtig gemacht! 👍

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Xaver Amberger (skullbringer)

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