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Performance-Steigerung für Gamer: Single-Rank, Dual-Rank und Quad-Rank beim Speicher erklärt und verglichen | Praxis mit Benchmarks

Sticks sind nicht gleich Ranks und 16 GB Sticks sind nicht immer Dual Rank

Es kursieren schon diverse Artikel und Videos zu diesem Thema im Netz, oft mit verkürzten oder falschen Schlussfolgerungen. Einer dieser Mythen ist, dass man Sticks mit Ranks gleichsetzen kann. Dies ist schlichtweg falsch, denn auch wenn ein Stick bzw. ein Modul oft einen Rank besitzt, so gibt es auch eine Vielzahl von Modulen mit zwei, vier oder sogar acht Ranks pro Stick. Ein weiterer Irrglaube ist, dass alle 16 GB Sticks automatisch Dual-Rank sein müssen, geschuldet der Annahme, dass es sich einfach um einen doppelseitiges Single-Rank Modul handeln muss. Aber auch das ist falsch, denn zum einen bedeutet eine zweiseitige Bestückung nicht immer zwei Ranks. Und zum anderen gibt es auch Speicherchips mit einer 16 Gbit Kapazität, sodass auch single-sided und single-ranked Module mit 16 GB Kapazität immer häufiger werden.

Nachdem ich nun einmal eben abgerissen habe, was alles falsche Ansätze für die Bestimmung der Rank-Anzahl sind, wie geht es denn nun richtig? Der einzige wirklich zuverlässige Weg ist das Auslesen des SPD des jeweiligen Moduls. Der SPD (Serial presence detect) ist ein EPROM Speicherchip, der auf jedem RAM Modul existiert und grundlegende Informationen über den Aufbau dessen beinhaltet. In diesem SPD ist beispielsweise auch das XMP Profil hinterlegt, das ihr über das BIOS eures Mainboards auslesen und anwenden könnt. Aber auch die Anzahl der Ranks ist hier hinterlegt – man benötigt nur ein Stück Software, um die Informationen auszulesen.

Dies setzt natürlich voraus, dass ihr die Module bereits verbaut habt. Wollt ihr nun aber schon vor dem Kauf wissen, aus wie vielen Ranks sich die Module eines Arbeitsspeicher Kits zusammensetzen, so bleibt nur ein Blick auf die Hersteller Website und etwas Recherche, denn leider werden diese Informationen nicht bei allen Herstellern transparent und einfach zugänglich gemacht. Im schlimmsten Fall bleibt nur eine Anfrage beim jeweiligen Hersteller-Support oder eben das Bemühen eines Schon-Besitzers des jeweiligen Kits um einen SPD Abzug dessen.

Das Auslesen des SPD kann so gut wie jedes Hardware Monitoring Programm, wie z.B. CPU-Z, AIDA64 oder HWiNFO. Die meiner Erfahrung nach zuverlässigste Software zum Auslesen des SPD ist aber der Thaiphoon Burner, der auch Freeware ist und hier zum Download verfügbar steht: http://www.softnology.biz/files.html

Öffnen wir den Thaiphoon Burner und klicken oben auf Read, müssen wir noch das Modul auswählen, dessen SPD ausgelesen werden soll. Anschließend werden die Informationen in Form einer HTML Tabelle dargestellt.

In der Spalte Memory Module finden wir nun im Feld Organization die Information über den Aufbau des Moduls und damit, aus wie vielen Ranks sich selbiges zusammensetzt. Nun müssen wir lediglich noch als Transferaufgabe bestimmen, auf wie viele Channels wir unsere Ranks verteilt haben. Die Anzahl der Ranks pro Channel ist dann unser Modus, also Single-Rank bei einem Rank pro Channel, Dual-Rank bei zwei Ranks pro Channel usw..

Haben wir also 2 dieser Dual-Rank Module auf einem Dual-Channel Mainboard verbaut, jeweils eines pro Channel, ergeben sich für unser Setup 2 Ranks pro Channel und damit Dual-Rank Betrieb für jeden Channel. Ist doch gar nicht so schwer, oder?

Als praktisches Beispiel für false Friends bei der Rank-Bestimmung nenne ich gerne neuere 16GB Crucial Ballistix Max Module basierend auf 16Gbit Micron RevB Chips, die trotz ihrer Kapazität von 16GB aus nur einem Rank je Modul bestehen. Warum verbaut hier Crucial nicht 8GBit Micron RevE Chips, wie bei ihren günstigeren Ballistix Varianten, nur eben mit beidseitiger Bestückung und damit Dual-Rank? Das hat Crucial tatsächlich eine Zeit lang gemacht, solange am Anfang RevB in der Produktion noch teurer waren als die doppelte Anzahl von RevE Chips. Mittlerweile konnte die Herstellung der 16Gbit RevB Chips optimiert werden und daher ist es für Crucial schlichtweg günstiger geworden nur noch die Hälfte der neueren, größeren Chips im Single-Rank zu verbauen.

Um die Verwirrung komplett zu machen, verkauft Crucial mit dem selben Heatspreader aber auch Dual-Ranked Module mit Micron RevB und 32GB Kapazität pro Modul, und Module mit Micron RevE in Sinlge- und Dual-Ranked mit 8GB, respektive 16GB Kapazität pro Modul. Hier von Anzahl und Aussehen der Sticks auf die Anzahl der Ranks zu schließen, ist also völlig chancenlos. Es hilft auch hier nur recherchieren, Spec-Sheets studieren und oder nachfragen.

Warum 4x1R trotzdem schneller oder langsamer sein kann als 2x2R

Wie bereits erwähnt, wurden alle getesteten Konfigurationen mit exakt gleichem Takt und identischen Timings betrieben, auch Sekundär- und Tertiär-Timings. Denn hätten wir dies nicht getan, läge z.B. die 4x1R Konfiguration, also 4 Single-Ranked DIMMs, 500 Punkte im Geekbench 3 Memory Test hinter der 2x2R Konfiguration, also 2 Dual-Ranked DIMMs. Der Grund dafür sind die Tertiärtimings, die das MSI X570 Unify eben leider bei 4x1R um einiges lockerer setzt, sofern man diese im BIOS auf Auto belässt. Links 4x1R, rechts 2x2R:

Genau so gut kann es aber sein, dass auf anderen Mainboards die 4x1R Konfiguration bevorzugt behandelt wird und daher mit XMP und Auto-Timings erstmal besser performt. Im schlimmsten Fall kann es auch vorkommen, dass manche Konfigurationen gar nicht out-of-the-box mit XMP und Auto-Timings funktionieren, wobei der Grund oft die On-Die-Termination und Drive Strength Einstellungen sind, welche schlichtweg vom Mainboard falsch gesetzt werden.

Einfach erklärt handelt es sich dabei um Widerstandswerte, die beim Ryzen Speichercontroller für entsprechende Signalzustände des RAMs eingestellt werden müssen, vergleichbar mit Skews auf Intel Systemen. Werden diese vom BIOS falsch bzw. nicht optimal für den verbauten RAM gesetzt, können die Auswirkungen Instabilität bis hin zu Post-Failure sein. Also auch hier können sich das Recherchieren nach den Erfahrungen anderer Nutzer und Finetuning auszahlen, wenn man nicht einiges an Leistung bzw. Kompatibilität liegen lassen möchte.

Fazit

Auch wenn sich durch diesen Artikel wahrscheinlich wieder genau so viele neue Fragen stellen, wie er beantwortet, so hoffe ich zumindest ein wenig gefährliches Halbwissen in der Community berichtigt haben zu können. Um es nochmal zusammenzufassen: Für die Leistung eines Systems ist die Anzahl der Speichermodule bzw. „Sticks“ alleine völlig belanglos. Was neben Takt und Timings zählt, ist die Aufteilung der Module auf die Channels der Speichercontrollers der CPU und weiter die Anzahl der Ranks pro Channel, um die Effizienz der Channels zu verbessern. Und es ist dabei völlig egal, ob die mehreren Ranks eines Channels nun auf mehrere Platinen verteilt sind oder sich zusammen auf einem Fiberglas-Kupfer-Sandwich befinden.

Des weiten sind nicht alle 16GB DDR4 Module automatisch Dual-Rank und nicht alle 8GB DDR4 Module Single-Rank. Häufig trifft diese Verallgemeinerung zwar zu, aber eben nicht immer und wie so oft in der sich schnell wandelnden Hardware-Branche sind solche Faustregeln ziemlich schnell überholt. Es lohnt also sich faktisch korrektes Wissen anzueignen und zu pflegen, dass sich auch über Generationen von Hardware noch als richtig erweisen kann.

Das Übertakten und manuelle Einstellen des Arbeitsspeichers ist ein höchst kompliziertes Thema, an das sich verständlicherweise nicht jeder Nutzer herantrauen kann oder möchte. Dennoch ist es hilfreich, einige Grundsätze zu kennen und ein grundlegendes Verständnis über die Funktionsweise zu besitzen. Also sollte auch euch mal ein Gläubiger dieser falschen Mythen begegnen, dann berichtigt ihn bitte höflich und verweist auch gerne auf diesen Artikel, den es übrigens auch auf Englisch gibt. Denn nur zusammen können wir uns als Community gegenseitig auf die Sprünge helfen.  😉

Ein besonderer Dank gilt noch FritzHunter, der das Thema als Feedback zum letzten Cyberpunk Memory Test aufbrachte und bei der Konzeptionierung des heutigen Artikels maßgeblich unterstütze.