Le modalità Gear di Intel spiegate chiaramente

Parlando i RAM, è probabile che vi siate imbattuti nel termine Intel Gear Mode o Modalità Gear di Intel: ma cosa sono esattamente e come incidono sulle prestazioni del sistema?

Le modalità Gear di Intel rappresentano i rapporti tra la velocità di clock del controller di memoria all'interno della CPU rispetto alla velocità di clock dei moduli di memoria. In sostanza, determinano la velocità con cui il controller di memoria della CPU comunica con la RAM. In questo modo è possibile ottenere una maggiore flessibilità nel raggiungere velocità di memoria più elevate e la compatibilità con vari kit di memoria.

Le modalità Gear sono state introdotte perché l'aumento di velocità delle memorie DDR4 rendeva sempre più difficile per il controller di memoria integrato (IMC) all'interno della CPU riuscire a mantenere stabilità ed efficienza energetica a frequenze più elevate, in particolare durante l'overclocking. Per gestire questo problema, Intel ha introdotto nel 2021 le modalità Gear nei suoi processori di 11a generazione "Rocket Lake". Ciò ha permesso alla memoria e all'IMC di operare a velocità di clock diverse, consentendo il supporto per RAM più veloci, preservando l'affidabilità del sistema.

Per impostazione predefinita, il BIOS seleziona automaticamente la modalità Gear più appropriata, lasciando però agli utenti la possibilità di regolarli manualmente all'occorrenza. È importante notare che l'overclocking per raggiungere velocità elevate – come 3600MT/s in Gear 1 o 9000MT/s in Gear 2 – richiede una CPU e una scheda madre di alta qualità per garantire la stabilità del segnale tra processore e memoria.

Come funzionano le modalità Gear

Le modalità Gear di Intel si frappongono tra le velocità di clock del controller di memoria (IMC) e quella della memoria di sistema, consentendo maggiore flessibilità e stabilità a frequenze RAM più elevate:

• Gear 1: IMC e memoria operano alla stessa frequenza
  es: DDR4-3200 (1600MHz) → IMC funziona a 1600MHz
• Gear 2: IMC opera a metà della frequenza della memoria
  es: DDR5-9000 (4500MHz) → IMC funziona a 2250MHz
• Gear 4: IMC opera a un quarto della frequenza della memoria
  es: DDR5-9600 (4800MHz) → IMC funziona a 1200MHz

Questo disaccoppiamento riduce il carico elettrico e termico sull'IMC, consentendo il supporto per velocità di memoria più elevate con requisiti di tensione inferiori. Tuttavia, può anche introdurre latenza di memoria aggiuntiva, che può influire sulle prestazioni complessive del sistema con determinati carichi di lavoro.

Gear 1 Frequenza Memoria: 3200MT/s (1600MHz) Frequenza IMC: 1600MHz
Gear 2 Frequenza Memoria: 9000MT/s (4500MHz) Frequenza IMC: 2250MHz
Gear 4 Frequenza Memoria: 9600MT/s (4800MHz) Frequenza IMC: 1200MHz

DDR (Double Data Rate) memory transfers data on both the rising and falling edges of each clock cycle, the data transfer rate in MT/s (Megatransfers per second) is effectively twice the clock rate in MHz (Megahertz).

Come influiscono le modalità Gear sulle prestazioni del sistema?

• Larghezza di banda della memoria: la velocità massima alla quale i dati possono essere letti o scritti dalla CPU.
  
  • Larghezza di banda della memoria = Frequenza della memoria x Larghezza del bus
  • es: 2x moduli DDR5-6400 installati in una scheda madre Dual Channel
    
    • 6400MTs x 8 byte (64 bit) = 51,2 GB/s per canale
    • Poiché si dispone di due moduli e due canali di memoria, larghezza di banda massima della memoria si ottiene moltiplicando 51,2 GB/s x 2 = 102,4 GB/s.
• Latenza: In relazione alla memoria, la latenza è il ritardo tra quando una CPU richiede dati dalla RAM e quando tali dati diventano disponibili per la CPU.

Passando alla modalità Gear 2 o 4, l'IMC diventa un collo di bottiglia perché riesce a elaborare dati solo a una frazione della velocità della memoria. Questo collo di bottiglia produce una latenza più elevata (più duratura), quindi in alcuni casi, potrebbe essere conveniente rimanere in una modalità Gear inferiore mantenendo una latenza più bassa. Ad esempio, per gli sparatutto in prima persona, dove è essenziale poter contare su un maggior numero di fotogrammi al secondo e un basso valore di lag degli input, sarebbe preferibile optare per una latenza più bassa rispetto a una maggiore larghezza di banda. Nel caso invece di carichi di lavoro più orientati verso IA, editing video, rendering 3D o qualsiasi applicazione dove il throughput è più importante della reattività, allora potrebbe essere vantaggioso dare priorità alla larghezza di banda della memoria rispetto alla latenza.

DDR5-8800 in Gear 2 vs. DDR5-9600 in Gear 4

Terminato questo corso accelerato sulle modalità Gear, possiamo dare uno sguardo ad alcuni benchmark AIDA64 che mettono a confronto l'impatto che le modalità Gear possono avere sulle memorie che funzionano a due frequenze diverse.

Sistema di benchmark
Scheda madre: ASUS ROG Maximus Z890 APEX (BIOS v1801)
Processore: Intel Core Ultra 7 265K
Memoria: CUDIMM DDR5-8800 da 48GB (2x24GB)
vs CUDIMM DDR5-9600 da 48GB (2x24GB)

Per questo confronto, è stato utilizzato lo stesso kit di memoria DDR5-8800 in entrambi i test. Per garantire coerenza, è stato fatto l'overclocking a 9600MT/s per il secondo benchmark. Questo ha permesso di individuare l'impatto delle modalità Gear mantenendo costante la DRAM stessa. Come si può vedere dai risultati, il kit da 8800MT/s ha battuto quello da 9600MT/s nelle prestazioni nella maggior parte dei casi:

Nonostante la frequenza più alta, la configurazione DDR5-9600 in Gear 4 ha avuto prestazioni inferiori nella maggior parte delle aree rispetto alla configurazione DDR5-8800 in Gear 2. Ecco il perché:

• Collo di bottiglia IMC: in Gear 4, il controller di memoria opera solo a un quarto della velocità della memoria, limitando la sua capacità di utilizzare completamente la larghezza di banda disponibile.
• Impatto della latenza: la configurazione DDR5-8800 aveva una latenza di circa il 14% inferiore, che è essenziale per la reattività in applicazioni come il gaming.
• Larghezza di banda vs. efficienza: mentre la memoria DDR5-9600 offriva velocità di copia leggermente superiori, le prestazioni complessive erano ostacolate dall'aumento della latenza e dai colli di bottiglia IMC.

In breve, la velocità grezza non è tutto: latenza più bassa e migliore efficienza IMC spesso forniscono vantaggi più tangibili in termini di prestazioni, specialmente quando si tratta di attività sensibili alla latenza.

Conclusione

Le modalità Gear di Intel offrono una soluzione per mantenere in equilibrio la velocità della memoria e la stabilità del sistema, gestendo la vertiginosa rapidità con cui continua a evolversi la tecnologia della memoria. Disaccoppiando il controller di memoria dalla frequenza della memoria, le modalità Gear consentono alle CPU di supportare velocità RAM più elevate senza compromettere l'affidabilità. Tuttavia, ciò avviene a prezzo di alcuni compromessi – soprattutto per quel che riguarda la latenza – che possono influire significativamente sulle prestazioni reali nel caso di specifici carichi di lavoro. Come dimostrato nel benchmark DDR5-8800 vs. DDR5-9600, velocità di memoria più elevate in Gear 4 non si traducono sempre in prestazioni migliori a causa dell'aumento della latenza e dei colli di bottiglia IMC. Per gli utenti che hanno esigenza di ridurre la latenza, come i gamer, le modalità Gear 1 o Gear 2 con frequenze leggermente inferiori possono offrire una migliore reattività. Allo stesso modo, i professionisti che lavorano con applicazioni ad alta larghezza di banda possono beneficiare maggiormente da memorie ad alta velocità in Gear 2 o Gear 4. Comprendere come le modalità Gear influiscono sulle prestazioni può aiutare a scegliere la configurazione di memoria più adatta a massimizzare il potenziale del sistema.

DDR5-8800 CL46 in Gear 2

DDR5-8800 CL46 in Gear 4