DDR5-Arbeitsspeicher: Bandbreiten, Latenzen und Latenzzeiten im Überblick

9.6.2022 12:00 Uhr

Wie bei DDR bis DDR4 sind für die Einstufung der Geschwindigkeit von Arbeitsspeicher der aktuellen Generation DDR5 neben dem effektiven Speichertakt, der korrekterweise in MT/s angegeben werden sollte, auch Speicherbandbreite, Latenz und Latenzzeit entscheidend. ComputerBase liefert einen Überblick mit Vergleich zu DDR4.

Bandbreiten, Latenzen und Latenzzeiten von DDR5

Bereits der „Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory“ oder auch DDR-SDRAM (Test), der 1999 auf den Markt, aber erst 2002 zu breiter Akzeptanz kam, wurde hauptsächlich über seine effektive Speichergeschwindigkeit von bis zu 400 MT/s nach Vorgaben der JEDEC beworben.

Aber die Anzahl der Transfers, die pro Sekunde durchgeführt werden können, ist nur ein Aspekt bei der Beurteilung der Leistungsfähigkeit eines RAM-Moduls (sie ergibt zusammen mit der Breite der Anbindung die Bandbreite). Die andere ist die Latenz, also der Zeitversatz zwischen der Anfrage von Daten und deren Bereitstellung. In der Regel wird das über die Column Address Strobe Latency (CAS-Latency, „CL“) ausgedrückt. Sie gibt an, wie viele Takte zwischen Anfrage und Antwort vergehen. Es gibt auch weitere Primär-, Sekundär- und Tertiär-Timings, die für die Leistung entscheidend sein können, in diesem Artikel soll aber nicht weiter darauf eingegangen werden – weitere Artikel zu diesen Aspekten sind am Ende verlinkt.

GeIL EVO V DDR5 RGB — G. Skill Trident Z5 RGB (Bild: G.Skill)

Die zwei wesentlichen Fragen zur Beurteilung von DDR5 sind damit: Wie schnell kommen Daten aus dem Arbeitsspeicher zum Prozessor oder umgekehrt (Latenz)? Und wie viele davon schaffen es auf einmal (Bandbreite)?

Für die effektive Bandbreite spielt die Anzahl der Speicherkanäle und für die effektive Latenz die Länge der Leiterbahnen und die Prozessorarchitektur eine zusätzliche Rolle. Zum Beispiel: Mit welcher Anzahl an Prozessortaktzyklen kann der Prozessor Daten einmal in den RAM schreiben beziehungsweise aus dem RAM lesen? Oder wie werden die Daten innerhalb des Prozessors weitertransportiert? Das heißt: Auch der Prozessortakt und der Cache-Takt (beziehungsweise Infinity-Fabric-Takt) haben Auswirkungen auf die effektive Speicherlatenz. Auf beides hat das RAM-Modul als solches aber keinen Einfluss.

DDR5-Arbeitsspeicher wurde nach der Norm JESD79-5A mit den folgenden Spezifikationen verabschiedet:

DDR5-Spezifikationen

3.200 bis 8.400 MT/s
DDR5-3200 bis DDR5-8400
1,1 Volt Betriebsspannung
Module mit 8 bis 64 GB
On-Die-ECC

Eine CAS-Latenz ist nicht Teil der Norm. Sie ist gegenüber DDR4 bei Produkten am Markt deutlich gestiegen. Bieten schnelle DDR4-Module CAS-Latenzen von 17, 16, 15 oder gar 14, sind es bei DDR5 zu Anfang eher 40 Taktzyklen, das Minimum sind bisher CL28.

Ist DDR5 also deutlich langsamer geworden?

Spezifikationen von DDR5 (Bild: SK Hynix)

Die Latenzzeit ergibt sich über Latenz und Takt

Nicht zwangsläufig, denn Latenz wird in Taktzyklen angegeben und DDR5 taktet wesentlich höher – ein Taktzyklus benötigt also weniger Zeit.

Die primär für Spieler besonders relevanten und im Hinblick auf die Minimum-FPS interessanten effektiven Latenzen und Latenzzeiten werden wie folgt berechnet:

CAS-Latency ÷ effektiven Speichertakt × 2.000 ns

Die Redaktion hat eine entsprechende Übersicht aller bereits erhältlichen Kombinationen aus Speichertakt und Speicherbandbreite sowie Latenz und Latenzzeit, der sogenannten Taktzykluszeit, zusammengestellt und liefert einen Überblick über die meistverbreiteten DDR5-Speichermodule. Zum Vergleich wurde ein schnelles DDR4-3200-Modul mit CL14 herangezogen.

DDR5-4800 bis DDR5-7000

Bei DDR5 die Regel sind derzeit Module mit CL40 bis hinunter auf CL36 – das liegt mehr als um den Faktor 2 höher als bei den schnellsten DDR4-Modulen und hat zur Folge, dass deren Latenzzeit von unter 9 ns nicht erreicht wird – selbst von Modulen mit 7.200 MT/s nicht.

	Speichertakt	I/O-Takt*	Effektiver Speichertakt**	Speicherbandbreite	Taktzykluszeit	Latenz
DDR5-4800 CL40	300 MHz	2.400 MHz	4.800 MHz	38,4 GB/s 4.800 MT/s	0,42 ns	16,67 ns
DDR5-4800 CL38						15,83 ns
DDR5-4800 CL36						15,00 ns
DDR5-5200 CL40	325 MHz	2.600 MHz	5.200 MHz	41,6 GB/s 5.200 MT/s	0,39 ns	15,38 ns
DDR5-5200 CL38						14,62 ns
DDR5-5200 CL36						13,84 ns
DDR5-5600 CL40	350 MHz	2.800 MHz	5.600 MHz	44,8 GB/s 5.600 MT/s	0,36 ns	14,29 ns
DDR5-5600 CL38						13,57 ns
DDR5-5600 CL36						12,86 ns
DDR5-6000 CL40	375 MHz	3.000 MHz	6.000 MHz	48,0 GB/s 6.000 MT/s	0,34 ns	13,33 ns
DDR5-6000 CL38						12,67 ns
DDR5-6000 CL36						12,00 ns
DDR5-6400 CL40	400 MHz	3.200 MHz	6.400 MHz	51,2 GB/s 6.400 MT/s	0,32 ns	12,50 ns
DDR5-6400 CL38						11,88 ns
DDR5-6400 CL36						11,25 ns
DDR5-6800 CL40	425 MHz	3.400 MHz	6.800 MHz	54,4 GB/s 6.800 MT/s	0,30 ns	11,76 ns
DDR5-6800 CL38						11,17 ns
DDR5-6800 CL36						10,56 ns
DDR5-7200 CL40	450 MHz	3.600 MHz	7.200 MHz	57,6 GB/s 7.200 MT/s	0,28 ns	11,11 ns
DDR5-7200 CL38						10,55 ns
DDR5-7200 CL36						10,00 ns

DDR4-3200 CL14	400 MHz	1.600 MHz	3.200 MHz	25,6 GB/s 3.200 MT/s	0,62 ns	8,75 ns
DDR4-3200 CL18	400 MHz	1.600 MHz	3.200 MHz	25,6 GB/s 3.200 MT/s	0,62 ns	11,25 ns
) Anbindung an den Speichercontroller; *) Takt im Vergleich zu SDRAM

Low-Latency-Speicherkits

Allen voran G.Skill hat schon einige sogenannte Low-Latency-Speicherkits mit DDR5-5600 CL28 und DDR5-6000 CL30 vorgestellt. Gleiches gilt für Corsair: Das Unternehmen ergänzt seine Serie Dominator Platinum RGB bald mit DDR5-6600 CL32 und effektiven Latenzen von erstmals unter 10 ns.

	Speichertakt	I/O-Takt*	Effektiver Speichertakt**	Speicherbandbreite	Taktzykluszeit	Latenz
DDR5-5600 CL28	350 MHz	2.800 MHz	5.600 MHz	44,8 GB/s 5.600 MT/s	0,36 ns	10,00 ns
DDR5-6000 CL30	375 MHz	3.000 MHz	6.000 MHz	48,0 GB/s 6.000 MT/s	0,34 ns	10,00 ns
DDR5-6600 CL32	412,5 MHz	3.300 MHz	6.600 MHz	52,8 GB/s 6.600 MT/s	0,31 ns	9,69 ns

DDR4-3200 CL14	400 MHz	1.600 MHz	3.200 MHz	25,6 GB/s 3.200 MT/s	0,62 ns	8,75 ns
DDR4-3200 CL18	400 MHz	1.600 MHz	3.200 MHz	25,6 GB/s 3.200 MT/s	0,62 ns	11,25 ns
DDR4-3600 CL14	450 MHz	1.800 MHz	3.600 MHz	28,8 GB/s 3.600 MT/s	0,55 ns	7,78 ns
DDR4-4400 CL16	550 MHz	2.200 MHz	4.400 MHz	35,2 GB/s 4.400 MT/s	0,45 ns	7,27 ns
DDR4-4800 CL17	600 MHz	2.400 MHz	4.800 MHz	38,4 GB/s 4.800 MT/s	0,41 ns	7,08 ns
DDR4-4000 CL14	500 MHz	2.000 MHz	4.000 MHz	32,0 GB/s 4.000 MT/s	0,60 ns	7,00 ns
) Anbindung an den Speichercontroller; *) Takt im Vergleich zu SDRAM

An die Latenzzeit eines DDR4-3200-CL14-Riegels kommen auch diese Module noch nicht heran, groß ist der Abstand allerdings nicht mehr – und die Bandbreite liegt mehr als doppelt so hoch.

Fazit

Nicht nur die Latenzen sind mit dem Wechsel von DDR4 auf DDR5 vorerst stark gestiegen, die Latenzzeiten sind es auch. Weil DDR5 allerdings effektiv deutlich höher Taktet, ein Taktzyklus also weniger Zeit als bei DDR4 in Anspruch nimmt, sind die Aufschläge auf die Latenzzeit wesentlich geringer als der erste Blick auf die Eckdaten erahnen lässt. Die ersten Low-Latency-Module von DDR5 liegen sogar schon heute nur knapp hinter DDR4-3200 CL14 zurück, sind mit teils deutlich über 10 Euro pro GB aber exorbitant teuer und nur schwer zu bekommen. DDR4-3200CL14 gibt es bereits für unter 5 Euro pro GB zu kaufen.

Scharfe Latenzen im Test

Das Thema RAM-OC und damit auch das Optimieren von Latenzen sowie Primär-, Sekundär- und Tertiär-Timings steht innerhalb der ComputerBase-Community sehr hoch im Kurs. Es stand in den letzten Jahren daher immer wieder im Mittelpunkt zahlreicher Tests.