Vielleicht bist du bei Gesprächen über RAM schon einmal auf den Begriff Intel Gear Modes oder Gear-Modi gestoßen. Aber was genau ist damit gemeint und wie wirken sie sich auf die Systemleistung aus?
Die Intel Gear-Modi beziehen sich auf das Verhältnis zwischen der Taktfrequenz des Memory Controllers in der CPU und der Taktfrequenz der Speichermodule. Sie bestimmen im Wesentlichen, wie schnell der Memory Controller der CPU mit dem RAM kommuniziert. Dies ermöglicht eine größere Flexibilität beim Erreichen höherer Speichergeschwindigkeiten und eine Kompatibilität mit verschiedenen Arbeitsspeicher-Kits.
Die Gear-Modi wurden eingeführt, weil der integrierte Memory Controller (IMC) in der CPU mit der Erhöhung der DDR4-Speichergeschwindigkeiten Probleme hatte, die Stabilität und Energieeffizienz bei höheren Frequenzen aufrechtzuerhalten, insbesondere bei Übertaktung. Um dieses Problem zu lösen, hat Intel mit seinen „Rocket Lake“-Prozessoren der 11. Generation im Jahr 2021 Gear-Modi eingeführt. Dadurch konnten der Arbeitsspeicher und der IMC mit unterschiedlichen Taktfrequenzen arbeiten, was die Unterstützung von schnellerem RAM bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Systemzuverlässigkeit ermöglichte.
| Die Definition von Gear-Modi | ||||
|---|---|---|---|---|
| Gear-Modus | Speichertakt: IMC-Takt-Verhältnis |
Speichertechnik | Speicherfrequenzbereich | Beschreibung |
| Gear 1 | 1:1 | DDR4 | 2133 – 3600MT/s | IMC und RAM arbeiten mit der gleichen Frequenz |
| Gear 2 | 2:1 | DDR4 & DDR5 | 3300 – 9000MT/s | IMC arbeitet mit halber Speichergeschwindigkeit |
| Gear 4 | 4:1 | DDR5 | 9000MT/s + | IMC läuft mit einem Viertel der Speichergeschwindigkeit |
Standardmäßig wählt das BIOS automatisch den geeigneten Gear-Modus aus, aber Benutzer können ihn bei Bedarf manuell anpassen. Es ist wichtig zu wissen, dass die Übertaktung zum Erreichen hoher Geschwindigkeiten – wie 3.600MT/s in Gear 1 oder 9000MT/s in Gear 2 – hochwertige CPUs und Motherboards erfordern, um die Signalstabilität zwischen Prozessor und Arbeitsspeicher zu gewährleisten.
Funktionsweise der Gear-Modi
Die Intel Gear-Modi trennen die Taktraten des Memory Controllers (IMC) und des Systemspeichers und ermöglichen so mehr Flexibilität und Stabilität bei höheren RAM-Frequenzen:
- Gear 1: IMC und Speicher arbeiten mit derselben Frequenz
Bsp.: DDR4-3200 (1.600MHz) → IMC arbeitet mit 1.600MHz - Gear 2: IMC arbeitet mit der Hälfte der Speicherfrequenz
Bsp.: DDR5-9000 (4.500MHz) → IMC arbeitet mit 2.250MHz - Gear 4: IMC arbeitet mit einem Viertel der Speicherfrequenz
Bsp.: DDR5-9600 (4.800MHz) → IMC arbeitet mit 1.200MHz
Diese Entkopplung reduziert die elektrische und thermische Belastung des IMC und ermöglicht höhere Speichergeschwindigkeiten bei niedrigeren Spannungsanforderungen. Dies kann jedoch auch zu einer vermehrten Speicherlatenz führen, die je nach Arbeitslast die Gesamtsystemleistung beeinträchtigen kann.
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Gear 1 Speicherfrequenz: 3200MT/s (1600MHz) IMC-Frequenz: 1600MHz |
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Gear 2 (4500MHz) |
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Gear 4 (4800MHz) |
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DDR-Arbeitsspeicher (Double Data Rate) übertragen Daten sowohl an der steigenden als auch an der fallenden Flanke jedes Taktzyklus. Die Datenübertragungsrate in MT/s (Megatransfers pro Sekunde) ist effektiv das Doppelte der Taktrate in MHz (Megahertz).
Wie wirken sich die Gear-Modi auf die Systemleistung aus?
Es gibt zwei wichtige Faktoren, die ins Spiel kommen, wenn wir über Gear-Modi sprechen:- - Speicherbandbreite: Die maximale Rate, mit der Daten von der CPU gelesen oder geschrieben werden können.
- Speicherbandbreite = Speicherfrequenz x Busbreite
- Bsp.: 2x DDR5-6400-Module, installiert in einem Dual-Channel-Motherboard
- 6.400MTs x 8 Bytes (64 Bits) = 51,2 GB/s pro Kanal
- Da zwei Module und zwei Speicherkanäle vorhanden sind, ergibt sich die maximale Speicherbandbreite aus der Multiplikation von 51,2 GB/s x 2 = 102,4 GB/s
- Latenz: In Bezug auf den Arbeitsspeicher ist die Latenz die Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, zu dem eine CPU Daten aus dem Arbeitsspeicher anfordert, und dem Zeitpunkt, zu dem diese Daten für die CPU verfügbar sind.
| Gear-Modus | Bandbreite | Latenz |
|---|---|---|
| Gear 1 | Niedrigster | Niedrigster |
| Gear 2 | Mittel | Mittel |
| Gear 4 | Maximal | Maximal |
Wenn du in den Gear-Modus 2 oder 4 schaltest, wird der IMC zum Engpass, da er Daten nur mit einem Bruchteil der Speichergeschwindigkeit verarbeiten kann. Dieser Engpass führt zu einer höheren (längeren) Latenzzeit, weshalb es in manchen Fällen besser sein kann, in einem niedrigeren Gear mit einer niedrigeren Latenz zu bleiben. Bei Ego-Shootern sind mehr Bilder pro Sekunde und eine geringe Eingabeverzögerung wichtig, daher solltest du dich eher für eine niedrigere Latenz als für mehr Bandbreite entscheiden. Wenn sich deine Workloads eher auf KI, Videobearbeitung, 3D-Rendering oder Anwendungen konzentrieren, bei denen der Durchsatz wichtiger ist als die Reaktionsfähigkeit, dann könnte es von Vorteil sein, der Speicherbandbreite Vorrang vor der Latenz zu geben.
DDR5-8800 in Gear 2 vs. DDR5-9600 in Gear 4
Nachdem du nun einen Crash-Kurs über Gear-Modi absolviert hast, wollen wir uns einige AIDA64-Benchmarks ansehen, um zu vergleichen, wie sich die Gear-Modi auf einen Arbeitsspeicher auswirken, der mit zwei verschiedenen Frequenzen läuft.
Benchmark-System
Motherboard: ASUS ROG Maximus Z890 APEX (BIOS v1801)
Prozessor: Intel Core Ultra 7 265K
Arbeitsspeicher: 48GB (2x24GB) DDR5-8800 CUDIMMs
vs 48GB (2x24GB) DDR5-9600 CUDIMMs
Für diesen Vergleich haben wir in beiden Tests das gleiche DDR5-8800-Speicherkit verwendet. Für die Konsistenz haben wir ihn für den zweiten Benchmark auf 9.600MT/s übertaktet. Auf diese Weise konnten wir die Auswirkungen der Gear-Modi isolieren, während der DRAM selbst identisch blieb. Wie du aus den Ergebnissen ersehen kannst, übertrifft das 8.800MT/s-Kit das 9.600MT/s-Kit in den meisten Fällen in der Leistung:
| AIDA64 RAM-Benchmark | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Arbeitsspeicher | Gear-Modus | Lesen | Schreiben | Text | Latenz |
| DDR5-8800 | Gear 2 | 127.15 GB/s | 102.14 GB/s | 112.47 GB/s | 74.6 ns |
| DDR5-9600 | Gear 4 | 126.71 GB/s | 101.79 GB/s | 117.85 GB/s | 86.7 ns |
Trotz der höheren Frequenz schnitt die DDR5-9600-Konfiguration in Gear 4 in den meisten Bereichen schlechter ab als die DDR5-8800-Konfiguration in Gear 2. Hier ist der Grund dafür:
- IMC-Engpass: In Gear 4 arbeitet der Memory Controller mit nur einem Viertel der Speichergeschwindigkeit, wodurch seine Fähigkeit eingeschränkt ist, die verfügbare Bandbreite voll auszunutzen.
- Auswirkungen auf die Latenz: Das DDR5-8800-Setup wies eine um etwa um 14% geringere Latenz auf, was für die Reaktionsfähigkeit bei Anwendungen wie Spielen entscheidend ist.
- Bandbreite vs. Effizienz: Während DDR5-9600 etwas höhere Kopiergeschwindigkeiten bot, wurde die Gesamtleistung durch höhere Latenzen und IMC-Engpässe beeinträchtigt.
Kurz gesagt, die reine Geschwindigkeit ist nicht alles – eine niedrigere Latenz und eine bessere IMC-Effizienz bieten oft greifbarere Leistungsvorteile, insbesondere bei latenzempfindlichen Aufgaben.
Fazit
Intels Gear-Modi bieten eine Möglichkeit, ein Gleichgewicht zwischen Speichergeschwindigkeit und Systemstabilität zu erreichen, da sich die Speichertechnologie ständig weiterentwickelt. Durch die Entkopplung des Memory Controllers von der Speicherfrequenz ermöglichen die Gear-Modi CPUs die Unterstützung höherer RAM-Geschwindigkeiten ohne dabei die Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen. Dies ist jedoch mit Abstrichen verbunden – insbesondere bei der Latenz, die sich je nach Arbeitslast erheblich auf die tatsächliche Leistung auswirken können. Wie der Benchmark DDR5-8800 vs. DDR5-9600 zeigt, führen höhere Speichergeschwindigkeiten in Gear 4 nicht immer zu einer besseren Leistung, da die Latenzen und IMC-Engpässe zunehmen. Für Gamer und Benutzer, für die die Latenz wichtig ist, können Gear 1 oder Gear 2 mit etwas niedrigeren Frequenzen eine bessere Reaktionsfähigkeit bieten. Fachleute, die mit bandbreitenintensiven Anwendungen arbeiten, profitieren hingegen eher von einem schnelleren Speicher in Gear 2 oder Gear 4. Wenn du verstehst, wie sich die Gear-Modi auf die Leistung auswirken, kannst du die richtige Speicherkonfiguration wählen, um das Potenzial deines Systems zu maximieren.
DDR5-8800 CL46 in Gear 2
DDR5-8800 CL46 in Gear 4
