Seite 2: Ryzen und der Arbeitsspeicher

AMDs Zen-Architektur bzw. die Ryzen-(Threadripper)-Prozessoren sind in gewisser Weise extrem abhängig vom jeweilig verwendeten Speicher. Von Speicher-Optimierungen hinsichtlich des Taktes und der Timings profitieren die Prozessoren teilweise extrem. Auf der anderen Seite haben die MCM-Designs der Ryzen-Threadripper-Prozessoren so ihre Probleme damit, wenn Speicherzugriffe über die Speichercontroller entfernter Dies hinweg stattfinden.

Auch aus diesem Grund ist ein genauer Blick auf das Chiplet-Design der neuen Ryzen-Prozessoren wichtig:

Für die Ryzen-Prozessoren mit sechs und acht Kernen sieht AMD einen CCD (Core Complex Die) und einen I/O-Die vor. Über den Infinity Fabric wird ein Interconnect zwischen den beiden Chips hergestellt. Der Datenaustausch findet mit 32 Byte/Cycle in beiden Richtungen statt. Die Ryzen-Prozessoren mit 12 oder 16 Kernen verwenden zwei CCDs. Diese sind aber ebenfalls über einen Interconnect mit dem I/O-Die angebunden und kommen auf jeweils 32 Byte/Cycle.

Die Ryzen-Prozessoren der dritten Generation verwenden die zweite Generation des Infinity Fabric. Dieser stellte schon bei den Multi-Chip-Module-Prozessoren (MCM) das Rückgrat der Interconnect-Infrastruktur dar. Mit der zweiten Generation ist dessen Bus von 256 auf 512 Bit verdoppelt worden. Die Abfragen über den Infinity Fabric wurden in vielen Bereichen beschleunigt.

Der Speichertakt (mclk), Takt des Speichercontrollers (uclk) und der Takt des Infinity Fabric (fclk) sind bis zu einem Speichertakt von DDR4-3600 über ein fixes Verhältnis miteinander gekoppelt. Wird DDR4-3200 gewählt, beträgt der Takt dieser drei Einheiten 1.600 MHz. Wird ein Speichertakt über DDR4-3600 eingestellt, arbeiten die drei Komponenten im 2:1-Modus. Der Takt des Infinity Fabric beträgt dann immer 1.800 MHz, kann aber manuell angepasst werden. Die Latenzen erhöhen sich im 2:1-Mode um etwa 9 ns. Für DDR4-4400 bedeutet dies einen Speichertakt von 2.200 MHz, der Infinity Fabric läuft mit 1.800 MHz und der Speicher-Controller arbeitet mit 1.100 MHz. Der Takt des Infinity Fabric kann wie gesagt manuell in 33-MHz-Schritten angepasst werden.

Die Ryzen-Prozessoren der dritten Generation unterstützen DDR4-3200 mit einer Gesamtkapazität von 128 GB. ECC wird unterstützt, allerdings qualifiziert AMD keine AM4-Plattform dafür. Folgende DIMM-Konfigurationen bzw. Bestückungen werden unterstützt:

Die neue Ryzen-Prozessoren in der Übersicht
DIMM-Konfiguration Memory Ranks Taktraten
2 von 2 Single Ranked DDR4-3200
2 von 4 Single Ranked DDR4-3200
4 von 4 Single Ranked DDR4-2933
2 von 2 Dual Ranked DDR4-3200
2 von 4 Dual Ranked DDR4-3200
4 von 4 Dual Ranked DDR4-3667

AMD spricht von Latenzen im Bereich von 1-2 ns zwischen einem CCD und einem IOD. Ähnlich soll dies auch für die Kommunikation zwischen den CCDs aussehen. Wir haben auch eigene Messungen für die Latenzen gemacht und sind auf folgende Werte gekommen:

Speicherlatenzen

AIDA64

in ns
Weniger ist besser

Die obigen Messungen haben wir mir dem DDR4-Speicher bei 2.667, 2.933 und 3.200 MHz bei Timings von CL17 durchgeführt. Die Latenzen und Leistung profitieren aber vor allem durch das Zusammenspiel von Takt und Timings. Dementsprechend haben wir uns dies für die neuen Prozessoren noch einmal etwas genauer angeschaut.