DDR bis DDR5: Fünf Generationen RAM im direkten Vergleich
Damals wie heute zählt für die Einstufung der Geschwindigkeit von RAM mehr als der effektive Speichertakt und insbesondere für Spieler ist die Speicherlatenz nicht selten äußerst relevant. ComputerBase wirft einen kurzen Blick zurück auf DDR, DDR2, DDR3 und DDR4 sowie nach vorne auf DDR5.
DDR bis DDR5: Speicherlatenzen von damals bis heute
Bereits der „Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory“ oder auch DDR-SDRAM (Test), der Ende 1999 auf den Markt, aber erst 2002 zu breiter Akzeptanz kam, wurde hauptsächlich über seinen effektiven Speichertakt von bis zu 400 MHz nach Vorgaben der JEDEC-Norm beworben. Seinerzeit fanden Speicherkits vom Typ DDR-400 besonders auch unter Spielern den größten Verbreitungsgrad.
Eine Generationenfrage
Mittlerweile steht mit DDR5 die 5. Generation des DDR-Speichers auch im Consumer-Bereich vor der Türe, während sich der neue Speicher im Enterprise-Segment bereits seit 2020 im Testbetrieb befindet und mit den Plattformen Intel Sapphire Rapids und später auch AMD Genoa in den Regelbetrieb übergehen wird.
Die JEDEC hat offiziell DDR5-3200 bis DDR5-8400 spezifiziert, doch wie verhält es sich neben dem effektiven Speichertakt mit dem I/O-Takt, dem realen Speichertakt sowie der Speicherbandbreite? Die Redaktion gibt nachfolgend einen Überblick.
DDR bis DDR5 im Generationenvergleich
DDR, DDR2, DDR3, DDR4 und DDR5 mit einem realen Speichertakt von 100 bis 525 MHz im Vergleich der Generationen.
DDR-SDRAM
| Speichertakt | I/O-Takt* | Effektiver Takt** | Speicherbandbreite | |
|---|---|---|---|---|
| DDR-200 PC-1600 |
100 MHz | 100 MHz | 200 MHz | 1,6 GB/s 200 MT/s |
| DDR-266 PC-2100 |
133 MHz | 133 MHz | 266 MHz | 2,1 GB/s 266 MT/s |
| DDR-333 PC-2700 |
166 MHz | 166 MHz | 333 MHz | 2,7 GB/s 333 MT/s |
| DDR-400 PC-3200 |
200 MHz | 200 MHz | 400 MHz | 3,2 GB/s 400 MT/s |
| *) Anbindung an den Speichercontroller; **) Takt im Vergleich zu SDRAM | ||||
Die Speicherlatenz eines Speichermoduls mit seinerzeit typischen DDR-400 CL2 lag bei rund 10 ns, während ein günstiger Riegel mit DDR-266 CL2.5 auf rund 19 ns kam. Die Formel lautet: 1.000 / Effektiven Takt in MHz × 2 × CAS-Latenz.
Für den nur wenig verbreiteten DDR-200 mit einer CAS-Latenz von 3 Zyklen lautet die Formel somit: 1.000 / 200 × 2 × 3 = 30 ns.
DDR2-SDRAM
| Speichertakt | I/O-Takt* | Effektiver Takt** | Speicherbandbreite | |
|---|---|---|---|---|
| DDR2-400 PC-3200 |
100 MHz | 200 MHz | 400 MHz | 3,2 GB/s 400 MT/s |
| DDR2-533 PC-4200 |
133 MHz | 266 MHz | 533 MHz | 4,2 GB/s 533 MT/s |
| DDR2-667 PC-5300 |
166 MHz | 333 MHz | 667 MHz | 5,3 GB/s 667 MT/s |
| DDR2-800 PC-6400 |
200 MHz | 400 MHz | 800 MHz | 6,4 GB/s 800 MT/s |
| DDR2-1066 PC-8500 |
266 MHz | 533 MHz | 1.066 MHz | 8,5 GB/s 1.066 MT/s |
| *) Anbindung an den Speichercontroller; **) Takt im Vergleich zu SDRAM | ||||
DDR-Speicher der 2. Generation mit DDR2-533 CL4 (Test) erreichte eine Latenz von rund 15 ns, während DDR2-800 CL5, der bei Spielern oftmals die erste Wahl darstellte, auf kürzere 12,5 ns kam. Mit DDR2-1066 wurden zudem erstmals überhaupt mehr als 1.000 Megatransfers pro Sekunde (MT/s) an Übertragungsgeschwindigkeit mit DDR-Arbeitsspeicher erreicht.
DDR3-SDRAM
| Speichertakt | I/O-Takt* | Effektiver Takt** | Speicherbandbreite | |
|---|---|---|---|---|
| DDR3-800 PC-6400 |
100 MHz | 400 MHz | 800 MHz | 6,4 GB/s 800 MT/s |
| DDR3-1066 PC-8500 |
133 MHz | 533 MHz | 1.066 MHz | 8,4 GB/s 1.066 MT/s |
| DDR3-1333 PC-10600 |
166 MHz | 667 MHz | 1.333 MHz | 10,6 GB/s 1.333 MT/s |
| DDR3-1600 PC-12800 |
200 MHz | 800 MHz | 1.600 MHz | 12,8 GB/s 1.600 MT/s |
| DDR3-2133 PC-17000 |
266 MHz | 1.066 MHz | 2.133 MHz | 17,0 GB/s 2.133 MT/s |
| *) Anbindung an den Speichercontroller; **) Takt im Vergleich zu SDRAM | ||||
DDR3-2133 CL10 konnte nicht nur mit einer Speicherbandbreite von 17 GB/s sowie 2.133 MT/s glänzen, sondern besaß auch eine Latenz von lediglich 9,37 ns.
DDR4-SDRAM
| Speichertakt | I/O-Takt* | Effektiver Takt** | Speicherbandbreite | |
|---|---|---|---|---|
| DDR4-1600 PC-12800 |
200 MHz | 800 MHz | 1.600 MHz | 12,8 GB/s 1.600 MT/s |
| DDR4-1866 PC-14900 |
233 MHz | 933 MHz | 1.866 MHz | 14,9 GB/s 1.866 MT/s |
| DDR4-2133 PC-17000 |
266 MHz | 1.067 MHz | 2.133 MHz | 17,0 GB/s 2.133 MT/s |
| DDR4-2400 PC-19200 |
300 MHz | 1.200 MHz | 2.400 MHz | 19,2 GB/s 2.400 MT/s |
| DDR4-2666 PC-21300 |
333 MHz | 1.333 MHz | 2.666 MHz | 21,3 GB/s 2.666 MT/s |
| DDR4-3200 PC-25600 |
400 MHz | 1.600 MHz | 3.200 MHz | 25,6 GB/s 3.200 MT/s |
| DDR4-3600 PC-28800 |
450 MHz | 1.800 MHz | 3.600 MHz | 28,8 GB/s 3.600 MT/s |
| DDR4-4800 PC-38400 |
600 MHz | 2.400 MHz | 4.800 MHz | 38,4 GB/s 4.800 MT/s |
| *) Anbindung an den Speichercontroller; **) Takt im Vergleich zu SDRAM | ||||
Anwender, die beispielsweise mit DDR4-3600 CL14 das Maximum aus Ryzen 5000 (Test) herausholen möchten, erhalten insbesondere durch die niedrige CAS-Latenz eine Speicherlatenz von 7,78 ns. Ganz nah an der „magische“ Grenze von sieben Nanosekunden positioniert sich DDR4-4800 CL17 mit 7,08 ns.
DDR5-SDRAM
| Speichertakt | I/O-Takt* | Effektiver Takt** | Speicherbandbreite | |
|---|---|---|---|---|
| DDR5-3200 PC-25600 |
200 MHz | 1.600 MHz | 3.200 MHz | 25,6 GB/s 3.200 MT/s |
| DDR5-3600 PC-28800 |
225 MHz | 1.800 MHz | 3.600 MHz | 28,8 GB/s 3.600 MT/s |
| DDR5-4800 PC-38400 |
300 MHz | 2.400 MHz | 4.800 MHz | 38,4 GB/s 4.800 MT/s |
| DDR5-5600 PC-44800 |
350 MHz | 2.800 MHz | 5.600 MHz | 44,8 GB/s 5.600 MT/s |
| DDR5-6400 PC-51200 |
400 MHz | 3.200 MHz | 6.400 MHz | 51,2 GB/s 6.400 MT/s |
| DDR5-7200 PC-57600 |
450 MHz | 3.600 MHz | 7.200 MHz | 57,6 GB/s 7.200 MT/s |
| DDR5-8400 PC-67200 |
525 MHz | 4.200 MHz | 8.400 MHz | 67,2 GB/s 8.400 MT/s |
| *) Anbindung an den Speichercontroller; **) Takt im Vergleich zu SDRAM | ||||
Mit Intels Hybrid-CPUs vom Typ Alder Lake-S und später auch Zen 4 („Raphael“) auf dem Sockel 1718 („AM5“) wird DDR5 auch im Consumer-Bereich Einzug halten und zumindest zu Beginn an der hohen CAS-Latenz zu knabbern haben.
Die Speicherlatenz fällt bei DDR5-4800 CL40 mit 16,6 ns vorerst noch deutlich höher aus als bei den schnellsten DDR3- und DDR4-Speicherkits.
Mit DDR5-8400 CL32, die Spielern mittels Intel XMP 3.0 später in Aussicht gestellt werden, bewegt sich aber auch DDR5 wieder im Bereich von 7,6 ns.
Ob die Grenze von 7 Nanosekunden wie beispielsweise mit DDR4-4000 CL14 erreicht werden kann, wird sich aber erst noch zeigen müssen.
DDR bis DDR5 im direkten Vergleich
| Speichertakt | I/O-Takt* | Effektiver Takt** | Speicherbandbreite | Latenz | |
|---|---|---|---|---|---|
| DDR-400 CL2 | 200 MHz | 200 MHz | 400 MHz | 3,2 GB/s 400 MT/s |
~ 10,0 ns |
| DDR2-800 CL5 | 200 MHz | 400 MHz | 800 MHz | 6,4 GB/s 800 MT/s |
~ 12,5 ns |
| DDR3-2133 CL10 | 266 MHz | 1.067 MHz | 2.133 MHz | 17,0 GB/s 2.133 MT/s |
~ 9,4 ns |
| DDR4-4000 CL14 | 500 MHz | 2.000 MHz | 4.000 MHz | 32,0 GB/s 4.000 MT/s |
~ 7,0 ns |
| DDR5-8400 CL40 | 525 MHz | 4.200 MHz | 8.400 MHz | 67,2 GB/s 8.400 MT/s |
~ 9,5 ns |
| *) Anbindung an den Speichercontroller; **) Takt im Vergleich zu SDRAM | |||||
Ausgehend von einem realen Speichertakt mit 667 MHz, den die 4. Generation mit DDR4-5333 bereits erreicht hat, darf später auch bei der 5. Generation durchaus mit DDR5-9600 (600 MHz) und DDR5-10400 (650 MHz) gerechnet werden.
Neben einem effektiv höheren Speichertakt und einer daraus resultierenden höheren Speicherbandbreite wurde auch die Kapazität pro DRAM-Chip sowie Speichermodul angehoben. DDR5-SDRAM bietet mit 64 Gbit pro Chip und bis zu 2 TB pro Modul die vierfache Kapazität von DDR4-SDRAM.
Zudem verfügen Speicherriegel vom Typ DDR5 erstmals über eine neue Funktion namens „On-Die ECC“, bei der es sich aber zumindest „out of the Box“ nicht um ein traditionelles und vollwertiges ECC handelt, wie Ian Cutress auf seinem YouTube-Kanal „TechTechPotato“ näher erläutert.
Sobald die ersten Consumer-Plattformen mit Unterstützung für DDR5 an den Start gehen, wird die Redaktion dem neuen Speicher selbstverständlich in einem Praxistest auf den Zahn fühlen.
DDR4-3200 mit CL22 bis CL14 im Vergleich
Da Arbeitsspeicher vom Typ DDR4-3200 mit einem realen Takt von 400 MHz sowohl bei der aktuellen Core-i-Serie der 11. Generation Rocket Lake-S (Test) als auch bei AMD Ryzen 5000 alias Vermeer den höchsten offiziell vom Hersteller unterstützten Standard darstellt, hat die Redaktion zusätzlich die Spezifikationen dieses Speichertyps mit einer eher langsamen CAS-Latenz von 22 Zyklen, wie sie die JEDEC vorsieht, mit scharfen Speicherlatenzen und CL18, CL17, CL16, CL15 und CL14 verglichen.
| Speichertakt | I/O-Takt* | Effektiver Takt** | Speicherbandbreite | Latenz | |
|---|---|---|---|---|---|
| DDR4-3200 CL22 | 400 MHz | 1.600 MHz | 3.200 MHz | 25,6 GB/s 3.200 MT/s |
13,750 ns |
| DDR4-3200 CL18 | 11,250 ns | ||||
| DDR4-3200 CL17 | 10,625 ns | ||||
| DDR4-3200 CL16 | 10,000 ns | ||||
| DDR4-3200 CL15 | 9,375 ns | ||||
| DDR4-3200 CL14 | 8,75 ns |
Bereits handelsüblicher DDR4-3200 CL16 reduziert die Speicherlatenz im Vergleich zum JEDEC-Standard DDR4-3200 CL22 um rund 27,3 Prozent, DDR4-3200 CL14 verfügt mit seinen äußerst schnellen 8,75 ns sogar um rund 36,4 Prozent kürzere Latenzen.
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Fabian und 
Jan-Frederik