Seite 2: Wissen für Einsteiger

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Was bedeutet im Detail "Double Data Rate"?

Während der EDO- und SD-RAM nur den anliegenden Takt 1:1 boten, muss bei den DDR-SDRAM-Standards zwischen der tatsächlichen I/O- (Input / Output) und effektiven Taktfrequenz unterschieden werden. Die tatsächliche Taktfrequenz muss nämlich mit dem Wert 2 multipliziert werden, damit man die effektive Taktfrequenz erhält. Als Beispiel nehmen wir vom aktuellen DDR4-SDRAM-Standard mit einer tatsächlichen Frequenz von 1.600 MHz. Effektiv jedoch sind es eben 3.200 MHz.

Der Grund für die "Verdopplung" liegt darin begründet, dass bei jedem DDR-SDRAM-Standard sowohl bei der ansteigenden als auch bei der absteigenden Flanke des Taktsignals gültige Datenbits übertragen werden. Im Vergleich dazu werden beim EDO- und SD-RAM lediglich aufsteigend Daten übertragen, was natürlich erheblich langsamer ist.

Welche Bauformen gibt es?

Beim EDO-RAM wurden die Speicherriegel als SIMM (Single In-Line Memory Module) bezeichnet, wohingegen ab dem SD-RAM-Standard DIMMs (Dual In-Line Memory Module) verwendet werden und die SIMM-Bauform ersetzt hat. Während bei SIMMs die Kontakte auf beiden Seiten ein identisches Layout vorweisen, sind die Kontakte bei den DIMMs unterschiedlich angeordnet. Ferner wurde die Bitrate beim Datenkanal pro Modul von 32 auf 64 Bit verdoppelt.

Um auch die Notebooks mit möglichst platzsparendem Arbeitsspeicher ausstatten zu können, gibt es schließlich noch die SO-DIMM-Bauform (Small Outline Dual In-Line Memory Module) mit wesentlich kürzeren Abmessungen. Des Weiteren gab es bis zum DDR3-SDRAM auch noch die Micro-DIMM-Bauform für einen ähnlichen Einsatz in mobilen Geräten, seit dem DDR4-SDRAM-Standard gibt es jedoch ausschließlich die DIMM- und SO-DIMM-Bauform.

Erwähnt werden muss zudem, dass sämtliche genannten RAM-Standards zueinander sowohl mechanisch als auch elektrisch inkompatibel sind. Um die Kompatibilitätsunterschiede entsprechend zu erleichtern, besitzen die DIMMs bei den vier DDR-SDRAM-Standards eine Einkerbung an unterschiedlicher Position, sodass ohne Gewalteinwirkung eine versehentliche Begegnung unterschiedlicher Standards vermieden wird. Die SD-RAM-DIMMs besitzen hingegen sogar zwei Einkerbungen.

Preise und Verfügbarkeit
Kingston HyperX Impact 16 GB DDR4-2666 SO-DIMM
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Was hat es mit den RAM-Kanälen (Channel) auf sich?

Aktuelle Mainstream-Plattformen von Intel und AMD bieten insgesamt vier DIMM-Steckplätze an, die kombiniert im Dual-Channel-Modus arbeiten können. Hierbei werden zwei DIMM-Steckplätze pro Kanal bereitgestellt. Wenn auf dem Mainboard nur ein DIMM installiert wird, arbeitet es stets im Single-Channel-Modus. Wird ein zweites (bestenfalls identisches) DIMM in den entsprechenden Steckplatz im zweiten Kanal installiert, so wird der Dual-Channel-Modus aktiviert. Bei den Enthusiasten-Plattformen wird das Ganze sogar auf insgesamt acht DIMM-Steckplätze und vier Kanäle (Quad-Channel) ausgeweitet. 

Der Sinn und Zweck der RAM-Kanäle liegt darin begründet, dass die Speicher-Bandbreite gesteigert werden kann, wodurch diverse Software-Anwendungen profitieren können. Als Beispiel nehmen wir an, dass die Speicher-Bandbreite bei einem einzelnen RAM-Modul bei 15 GB/s liegt. Mit zwei Modulen im Dual-Channel-Modus verdoppelt sich die Bandbreite theoretisch auf 30 GB/s. In Verbindung mit dem Quad-Channel-Modus würde sich dann der Speicher-Durchsatz auf 60 GB/s abermals verdoppeln.

Welche Komponente verwaltet den Arbeitsspeicher?

Der installierte Arbeitsspeicher wird vom "(Integrated) Memory Controller" (kurz: (I)MC) kontrolliert, der bei älteren Plattformen noch in der Northbridge auf dem Mainboard untergebracht war, bei modernen Systemen hingegen im Prozessor integriert ist. Der Memory-Controller bestimmt, welcher Channel-Modus maximal möglich ist und mit welchen Taktfrequenzen er nativ arbeiten kann.

Wieviel RAM kann verbaut werden?

Die maximale Bestückung und Speicherkapazität hängt davon ab, wieviele DIMM-Steckplätze das Mainboard bietet und wieviel RAM der Memory-Controller maximal adressieren kann. Mit jeder Speichergeneration wurde für den Endverbraucher die maximale Arbeitsspeicher-Kapazität erhöht, was auch damit begründet ist, dass stets die Kapazität pro DIMM erhöht wurde. Währenddessen mit der ersten DDR-SDRAM-Generation bei maximal 1 GB pro Modul Schluss war, ging es mit der zweiten Generation bereits auf höchstens 4 GB pro Modul. Mit dem DDR3-SDRAM-Standard war eine Kapazität pro DIMM von 8 GB als Maximalwert typisch und mit der DDR4-SDRAM-Spezifikation sind es mittlerweile 16 GB pro Modul, wenngleich ab einem späteren Zeitpunkt 32-GB-Modelle als Normalität betrachtet werden können.

Anders hingegen sieht es im professionellen Bereich aus, wo es mit DDR-SDRAM bis 4 GB, mit DDR2-SDRAM bis 8 GB, mit DDR3-SDRAM bis 32 GB und mit DDR4-SDRAM bis 64 GB pro Modul reicht(e). Zählt man die DDR4-NVDIMMs (Non-Volatile Dual In-Line Memory Module = nicht flüchtig) hinzu, gibt es sogar 512-GB-Module.

Bei den aktuellen Mainstream-Plattformen von Intel (LGA1151v2, bald LGA1200) und AMD (AM4) ist eine maximale Arbeitsspeicher-Kapazität bis 128 GB möglich, mit den Enthusiasten-Plattformen (Intel LGA2066 und AMD sTRX4) sind es hingegen bis zu 256 GB. Moderne Server-Systeme aus dem professionellen Bereich können dagegen bis zu 4 TB RAM aufnehmen.

Wichtiger Hinweis: Es wird empfohlen, unterschiedliche Module nicht zu mischen, sondern stets baugleiche zu verwenden mit identischer Taktfrequenz und Timings. Das Optimum stellt natürlich der Kauf von Speicherkits dar, mit denen man eventuellen Inkompatibilitäten aus dem Weg geht.

Mit welcher Frequenz sollte der Arbeitsspeicher laufen?

Generell wird empfohlen, mindestens die native Taktfrequenz zu verwenden, die der IMC im Prozessor beherrscht. Dies kann je nach Prozessor DDR4-2666 (effektiv 2.666 MHz), DDR4-2933 (effektiv 2.933 MHz) oder auch DDR4-3200 (effektiv 3.200 MHz) sein. Davon ab schadet es jedoch auch nicht, wenn der Arbeitsspeicher darüber hinaus getaktet ist. Gerade bei AMDs Ryzen-Prozessoren führt schneller taktender Arbeitsspeicher zu einer immens gesteigerten Performance. Doch auch bei den Intel-Plattformen wird der Performancezuwachs gern angenommen und kann je nach Anwendung zu mehr Leistung verhelfen.

Wofür sind die Timings zuständig?

Unter den Timings versteht man die Latenzzeiten der Module, ohne die ein ordentlicher und vor allem stabiler Betrieb nicht möglich ist. Besonders wichtig und interessant sind die ersten vier Timing-Werte, welche von den Herstellern oft mit angegeben werden: CAS Latency (kurz: CL; lang: Column Address Strobe Latency), tRCD (RAS (Row Address Strobe) To CAS Delay), tRP (Row Precharge Time) und tRAS (Active Time).

Während der CL-Wert angibt, wieviel Zeit verstreichen sein muss, bis eine neue Adressierung einer Spalte im Speicherchip erfolgt, bedeutet die tRCD-Angabe hingegen die minimale Zeit, bevor der Lesevorgang in Gang gesetzt wird. Mit tRP ist die Zeit gemeint, welche nach einer erfolgten Precharge-Aktivierung verstrichen sein muss, bis eine neue Precharge-Aktivierung imselben Speicherbereich erfolgen darf. Das Gegenteil beschreibt hingegen der tRAS-Wert und gibt die Zeit an, die nach einer erfolgten Zeilen-Aktivierung verstrichen sein muss, bis ein Schließ-Befehl zur Deaktivierung der Zeile gesendet wird.

Ein Beispiel für die vier Timings wäre CL16-18-18-39. Ein weiterer, wichtiger Wert ist oftmals auch die Command Rate, dessen Wert oftmals bei 2T liegt und mit 1T etwas straffer ist und theoretisch ebenfalls mehr Performance bedeutet.

Dabei gilt generell: Je niedriger der jeweilige Wert ist, desto schneller arbeitet der RAM in der Theorie. Aber nicht immer bringt es im praktischen Bereich auch eine spürbare Performancesteigerung mit sich. Bei der manuellen Auslotung der möglichst niedrigen Latenzen stößt der RAM dann auch ab einem Wert an die Grenze und der PC arbeitet nicht mehr stabil.  

Warum besitzen einige DIMMs einen Heatspreader?

Der Heatspreader hat die Aufgabe, die entstehende Abwärme auf die Fläche hinaus zu verteilen und gleichmäßig an die Umluft weiterzugeben. Allerdings machen die Heatspreader nur in begrenzten Fällen einen Sinn, denn wenn die DDR4-SDRAM-DIMMs mit lediglich 1,2 V arbeiten, entsteht keine nennenswerte Abwärme. Erst ab einer DIMM-Spannung von 1,35 V sieht es dann schon anders aus, trotzdem hat ein Heatspreader nur einen geringen Einfluss auf die Performance - er sieht aber schick aus.

Preise und Verfügbarkeit
Kingston HyperX Fury 16 GB DDR4-3600
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Gibt es Arbeitsspeicher mit RGB-LED-Beleuchtung?

Diese Frage kann mit einem ganz klaren Ja! beantwortet werden. Der RGB-LED-Trend aus Asien hat auch vor einigen Jahren schon Einzug in die RAM-Branche gehalten und es werden zahlreiche Module von zahlreichen Herstellen, wie Kingston, zum Kauf angeboten werden. Oftmals lassen sich die DIMMs dann mit den Mainboards von ASUS, MSI, ASRock und Gigabyte kontrollieren und synchronisieren. Das jedoch sollte am besten vor dem Kauf in Erfahrung gebracht werden.

Preise und Verfügbarkeit
Kingston HyperX Predator RGB 16 GB DDR4-3600
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