DDR4 vs. DDR5 - Lohnt sich das Upgrade?

DDR4 vs. DDR5 - Lohnt sich das Upgrade?

DDR5 ist die nächste Generation des Arbeitsspeichers, über die schon seit einigen Jahren spekuliert wird. Die Veröffentlichung der Standardspezifikation war ursprünglich für 2018 geplant, wurde aber immer wieder verschoben, das offizielle Veröffentlichungsdatum war schließlich der 14. Juli 2020. Der erste DDR5-Chip, der tatsächlich enthüllt wurde, stammt von SK Hynix und wurde am 6. Oktober 2020 vorgestellt. Dieser war eher für den Einsatz in den Bereichen "Big Data, künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen" gedacht. Es ist wahrscheinlich, dass die ersten Exemplare für Server Anfang 2021 verfügbar sein werden, wobei die breite Verfügbarkeit für Desktop-PCs in der zweiten Hälfte des Jahres 2021 erfolgen wird.

Typischerweise gibt es bei RAM, mehr noch als bei anderen Computerkomponenten wie CPUs und GPUs, eine signifikante Verzögerung, bevor andere Computerhardware aufholt, um die Vorteile der Technologie tatsächlich voll auszuschöpfen. Wie bei früheren RAM-Generationen sind auch bei DDR5 die neuesten Motherboards und Prozessoren (sogar die aktuellen AMD-CPUs der 5000er-Serie) nicht DDR5-kompatibel, obwohl erwartet wird, dass Intels für Ende 2021 geplante 12te Generation Alder Lake dies sein wird. Es gibt noch kein offizielles Statement, wann wir erwarten können, dass AMD-CPUs DDR5 unterstützen, obwohl ein kürzlich von GamingNexus veröffentlichtes Leak in AMDs Roadmap für die CPU-Entwicklung Zen 4-CPUs zeigt, die für eine Veröffentlichung im Jahr 2022 mit DDR5-Kompatibilität geplant sind.

Die Spezifikationen

DDR5 verspricht Verbesserungen gegenüber DDR4 in den Schlüsselbereichen, die Spiele- und Workstation-Anwender betreffen, d.h.: Speicherkapazität, Geschwindigkeit und auch Stromeffizienz.

DDR4DDR5
Standard-Taktfrequenz800-1600MHz1600-3200MHz
Standard"-Datenrate1600-3200GBps4800-6400GBps
Max. Speicherdichte16GB64GB
IO-Spannung1,2V1,1V
DIMM-Pins288288

DDR5-Kompatibilität

Es ist wichtig zu beachten, dass sich das Pin-Layout für DDR5 wie bei DDR3 und DDR4 von den vorangegangenen Generationen unterscheiden wird. Das bedeutet, dass DDR4-Motherboards und DDR5-Speicher nicht kompatibel sein werden.

DDR5 Stromverbrauch

Obwohl ein geringerer Stromverbrauch für einen leistungsfähigeren Chip zunächst widersprüchlich erscheinen mag, bedeuten die schrumpfenden Transistorgrößen für die neue Generation einen Anstieg in beiden Fällen, wie es auch bei früheren DDR-Generationen der Fall war. Die Reduzierung um 0,1 V (8,4 %) mag nicht viel erscheinen und wird für PC-Anwender wahrscheinlich keinen großen Unterschied machen, sollte aber für Mobiltelefone eine spürbare Verlängerung der Akkulaufzeit bedeuten, wenn die Technologie dort eingeführt wird.

Interessanterweise unterscheiden sich DDR5-Chips von früheren Generationen dadurch, dass sie ihre Spannung selbst regulieren, im Gegensatz zu einer Funktion, die vom Motherboard gesteuert wird. Dies könnte möglicherweise in Zukunft die Kosten für Motherboards senken.

DDR5 Datenrate & Taktfrequenz

DDR-RAM (Double Data Rate Random Access Memory) wird so genannt, weil es in jedem Taktzyklus doppelt so viele Informationen überträgt wie ältere RAM-Versionen, indem es sowohl den "fallenden" als auch den "aufsteigenden" Teil des digitalen Signals zur Informationsübertragung nutzt. Daraus resultiert, dass die effektive Übertragungsrate von DDR3-2000 beispielsweise 2000 Gbps beträgt, die tatsächliche Taktfrequenz jedoch 1000MHz beträgt.

Die Standard-Datenrate für DDR4 beträgt 1600-3200Gbps und für DDR5 4800-6400Gbps (also das Doppelte), obwohl die Hersteller in der Realität diese Frequenz deutlich darüber hinaus erhöhen. Es gibt DDR4-Speicher für 5100Gbps auf dem Markt, allerdings kostet dieser rund 800 Euro und ist für Spiele und Office-Anwendungen eine praktisch sinnlose Ausgabe. Eine Übertaktung des Arbeitsspeichers im BIOS kann ebenfalls zusätzliche Gewinne bringen. Letztendlich bietet DDR5 das Potenzial für "Off-Spec"-Taktfrequenzen, die noch weiter getrieben werden können, und mehr Raum für Übertaktung, obwohl nicht klar ist, wie lange es dauern wird, bis diese erscheinen und wie nützlich sie zumindest für Gamer tatsächlich sein werden. Bei RAM-Spezifikationen gibt es typischerweise abnehmende Erträge, wenn man über das hinausgeht, was die CPU und andere Hardware benötigen, um mit maximaler Effizienz zu arbeiten.

DDR5 Speicher Timings und Latenz

Es wird erwartet, dass DDR5 in etwa die gleiche Latenzzeit wie DDR4 haben wird. Diese wichtige Kennzahl, die auf der Vorderseite eines RAM-Chips als vier durch Bindestriche getrennte Zahlen angegeben ist, gibt die Anzahl der Taktzyklen an, die der Speicher benötigt, um Daten abzurufen. Von links nach rechts gelesen sind diese vier Zahlen CAS, tRCD, tRAP und tRAS, die alle die Anzahl der Zyklen angeben, die der RAM benötigt, um eine bestimmte Operation auszuführen. Ein DDR3-2000-RAM hat z. B. eine tatsächliche Taktfrequenz von 1000 MHz (2000 GB/s effektive Übertragungsrate/2), was einen Taktzyklus von 1 Sekunde/1000 = 1 ns (Nanosekunde) bedeutet; wenn die CAS-Zahl 6 wäre, würde dies bedeuten, dass dieser Vorgang 6 ns dauern würde

Historisch gesehen waren die ersten DDR4-Chips, obwohl sie höhere Taktraten und Speichergrößen als ihre DDR3-Vorgänger hatten, bei der Veröffentlichung tatsächlich langsamer, da sie wesentlich höhere Timings hatten. Es dauerte einige Zeit, bis die Hersteller die Technologie so weit verfeinert hatten, dass sie die Vorgängergeneration übertraf. Es bleibt abzuwarten, ob dies auch bei DDR5 der Fall sein wird.

DDR5-Speicherkapazität

DDR5 hat das Potenzial für bis zu viermal so viel Speicher wie DDR4: bis zu 64 GB pro Chip für UDIMM-Speicher. Es besteht zudem die Möglichkeit, 8x dieser Chips zu stapeln, wenn die Motherboard-Technologie verfügbar wird (wahrscheinlich frühestens 2022), was einen System-RAM von 512GB bedeutet, was eine absurde Menge an Speicher ist. Denken Sie daran, dass bis vor kurzem Ihr Low-Medium-Spec-Gaming-Setup wirklich nur 8 GB RAM benötigte, obwohl jetzt 16 GB als Standard empfehlen. Bei Tests der neuen Ryzen 5000er Prozessoren wurde festgestellt, dass der Sprung von 16GB auf 32GB einen erheblichen Unterschied in der Leistung ausmacht. AMDs Architektur, speziell die Infinity Fabric, erfordert eine ausreichende Speicherkapazität, um das Beste aus ihr herauszuholen.

DDR5-Fehlerkorrekturcode (ECC)

Die Fehlerprüfung des Speichers ist eine Funktion, die vor allem für Server wichtig ist, die ständig online bleiben müssen. DDR5 verspricht eine verbesserte Fehlerprüfung gegenüber DDR4 und die Verlagerung der vollen Kontrolle über diese Funktion "on die" (d.h. auf die RAM-Chips selbst). Die Verlagerung des Speicher-Controllers, der diese Funktion überwacht, von der CPU auf den RAM selbst soll einen Gewinn an Rechenleistung bringen.

Wie stark beeinflusst RAM die Leistung?

Leistungssteigerungen durch den Arbeitsspeicher können sich besonders beim Gaming in 1080p-Auflösung bemerkbar machen. Je mehr Sie die Auflösung des Spiels über 1080p erhöhen, desto mehr wird es GPU-gebunden statt CPU-gebunden. 1080p-Spiele sind daher stärker von der CPU-Leistung abhängig, und die Verbesserung der Speichergeschwindigkeit und -größe verbessert die Leistung der CPU; Sie erhalten jedoch abnehmende Leistungen, je höher die Auflösung wird.

In ähnlicher Weise sind bestimmte Spieletitel stärker von der CPU-Leistung abhängig, wie z. B. Microsoft Flight Simulator, wo komplexe Physiksimulationen erforderlich sind. Die FPS-Leistung bei diesen Spielen kann durch eine Aufrüstung des Arbeitsspeichers spürbar verbessert werden, da dadurch Engpässe bei der CPU-Leistung beseitigt werden. Nach der gleichen Logik nutzen "Onboard-Grafiken", wie AMDs AMU, den Onboard-RAM als VRAM, so dass ein aufgerüsteter RAM für den durchschnittlichen Laptop-Nutzer von größerem Nutzen sein kann.

Wie bereits erwähnt, waren AMDs Zen-2-CPUs stärker vom RAM abhängig als ihre Intel-Konkurrenten. Dies zeigt deutlich den Leistungsengpass, der auftreten kann, wenn der Arbeitsspeicher nicht ausreicht. Es ist jedoch auch der Fall, dass alles über 4000GBps und 32GB Arbeitsspeicher (die alle mit DDR4 erfüllt werden können) keinen großen positiven Unterschied auf die CPU-Leistung haben würde, es sei denn natürlich, verbesserte Timings sorgen für eine Reduzierung der Latenz. Dies verdeutlicht die Tatsache, dass die potenziellen Vorteile von DDR5 erst dann spürbar werden, wenn sich die CPU-, Motherboard- und GPU-Technologie so weit entwickelt hat, dass dieses Potenzial ausgeschöpft werden kann.

Fazit

Während die Vorteile, die DDR5 bietet, spannend sind, ist es in der Realität eher unwahrscheinlich, dass wir CPUs sehen werden, die in der Lage sind, das Potenzial von DDR5 bis nach 2022 vollständig zu nutzen. DDR4 wurde im Jahr 2014 veröffentlicht und wir sehen immer noch einige Gaming-Maschinen, die DDR3 verwenden.

Letztendlich wird DDR5 die Obergrenze für die mögliche Leistung von CPUs und Gaming-PCs im Allgemeinen anheben, aber bis sich die anderen Komponenten auf ein Niveau entwickeln, wird ein Upgrade auf DDR5 wahrscheinlich sinnlos sein.