Ryzen 7 5800X3D vs. 5800X: RAM-Skalierung - dank 3D-V-Cache schnell bei lahmem Speicher?
AMDs Ryzen 7 5800X3D bringt als Besonderheit 64 MiByte 3D-V-Cache mit, welche dem älteren und günstigeren Modell 5800X fehlen. Wir untersuchen, welchen Einfluss es auf die Leistung beider Prozessoren für den Sockel AM4 hat, wenn zum Beispiel langsame DDR4-2666-Module zum Einsatz kommen und für welche CPU sich High-End-RAM eher lohnt.
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AMDs Ryzen 7 5800X3D ist das neueste Mitglied der Ryzen-5000-Serie und bringt als einziges einen besonders großen L3-Cache mit. Während die acht Kerne des 5800X auf 32 MiByte L3-Cache zurückgreifen können, sind beim 5800X3D insgesamt 96 MiByte L3-Cache verbaut, da AMD dem Prozessor zusätzlich 64 MiByte 3D-V-Cache spendiert hat. Wie die US-Amerikaner das technisch realisiert haben, können Sie im Extra-Artikel zum 3D-V-Cache nachlesen.
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Mehr Cache = weniger RAM-Relevanz?
Saßen früher Cache-Bausteine noch auf dem Mainboard, wurden im Laufe der Zeit immer mehr Cache-Stufen direkt in den Prozessor implementiert. Standard sind heutzutage drei Stufen, wobei diese vom L1- über den L2- bis zum L3-Cache mehr Speicherplatz bieten, aber auch etwas langsamer werden. Während auf den je 32 KiByte große Daten- und Befehls-Cache eines Ryzen-5000-Kerns beispielsweise in weniger als einer Nanosekunde zugegriffen werden kann, sind es beim 32 MiByte großen L3-Cache eines R7 5800X rund 11 Nanosekunden. Auch beim Datendurchsatz ist der L1-Cache mit fast 2.400 GB/s ungeschlagen und schneller als die dritte Cache-Stufe, die nur knapp 700 GB/s erreicht.
RAM ist im Vergleich dazu mit heute üblichen Kapazitäten wie etwa 32 GiByte zwar riesig groß, aber eben auch deutlich langsamer: Für ein DDR4-3200-Kit im Dual-Channel-Modus weist z. B. der RAM-Benchmark Aida64 eine Leserate von ca. 46 GB/s und eine Latenz von rund 65 Nanosekunden aus. Ist die CPU auf Daten angewiesen, die aus dem Arbeitsspeicher angeliefert werden müssen, vergeht daher eine relativ lange Wartezeit. Besser wäre es, wenn die Daten schon im Cache vorliegen würden. Nur: Cache kostet kostbare Fläche auf einem Silizium-Wafer und ist daher ein knappes Gut. Der besonders üppige L3-Cache des 5800X3D ermöglicht es allerdings, mehr Daten im Prozessor vorrätig zu halten. Wie wir im Test des Ryzen 7 5800X3D bereits festgestellt haben, beschleunigt das zwar nicht alle, aber viele Spiele deutlich. Das Ergebnis ist ein extrem schneller, aber auch energieeffizienter Gaming-Prozessor - eine erfreuliche, wenn auch eher selten anzutreffende Kombination.
In der Theorie sollte der 5800X3D dank seines üppigen Caches seltener auf Daten aus dem Arbeitsspeicher warten und nicht so stark darunter leiden, wenn er zusammen mit langsamen RAM-Modulen genutzt wird. Andererseits sollte High-End-RAM mit hohen Taktraten und straffen Timings aber auch kleinere Vorteile bieten als bei einem 5800X, der mit seinem kleineren L3-Cache nicht so viel Daten vorrätig halten kann und diese häufiger kurzfristig aus dem Arbeitsspeicher beziehen muss.
Das Testsystem
Ob sich diese theoretischen Überlegungen auch in der Praxis widerspiegeln untersuchen wir im Folgenden, zunächst aber zu unserem Testsystem: Wir nutzen für alle Tests Windows 11, eine Zotac Geforce RTX 3090 Trinity und ein Asus Crosshair X570 Hero mit UEFI 4201 (AGESA 1.2.0.7). Dazu nutzen wir das DDR4-Kit Acer Predator Apollo BL.9BWWR.241. Dabei handelt es sich um 2× 16 GiByte DDR4-4000-RAM, bei 1,35 Volt freigegeben für die Timings 17-17-17-37. Verbaut sind Samsung-Bausteine (K4A8G085WB-BCPB aka B-Die), es handelt sich um Dual-Rank-Module.
Die genutzten RAM-Konfigurationen im Vergleich
Das DDR4-Kit betreiben wir mit folgenden Einstellungen (Takt und tCL-tRCD-tRP-tRAS-tRC CR):
- DDR4-2666 (16-18-18-38 1T) - eine langsame Konfiguration, mit der die RAM-Taktfreigabe für die beiden AMD-CPUs unterschritten wird. DDR4-2666-Module waren in der Frühzeit der DDR4-Ära weit verbreitet, inzwischen sind nur noch extrem günstige DDR4-Kits für diese Taktfrequenz freigegeben und aufgrund der sehr geringen Preisdifferenz etwa gegenüber DDR4-3200-RAM nicht empfehlenswert.
- DDR4-3200 (16-18-18-38 1T) - eine typische Mittelklasse-Konfiguration, welche die offizielle Taktobergrenze für AMD-CPUs ausreizt. Die verwendeten Timings sind nicht besonders aggressiv, aber typisch für moderne DDR4-3200-Kits.
- DDR4-3800 (16-15-15-35 1T) - eine typische Tuning-Konfiguration, welche viele Ryzen-5000-Systeme und hochwertige RAM-Kits (mit Samsungs B-Dies) verkraften.
Wir setzen in allen Fällen auf einen 1:1-Betrieb von Arbeitsspeicher und RAM-Controller, unterbinden also im DDR4-3800 durch manuelles Festsetzen der "FCLK Frequency" im UEFI-Menü das Halbieren des RAM-Controller-Takts. Unsere Einstellungen sind dementsprechend:
- DDR4-2666: RAM-Controller @ 1.333 MHz
- DDR4-3200: RAM-Controller @ 1.600 MHz
- DDR4-3800: RAM-Controller @ 1.900 MHz
Auf Seite 2 des Artikels stellen wir die Benchmarks zur RAM-Skalierung beim Vergleich Ryzen 7 5800X3D vs. 5800X vor. Wir bieten zum einen synthetische Benchmarks, aber auch Spiele-Benchmarks von Cyberpunk 2077, Greedfall und Kingdom Come: Deliverance sowie Handbrake: Video-Encoding.
Woher habt ihr diesen ominösen PBO2 Tuner? Und was stellt ihr da ein?
Die absoluten Temperaturen von meinem Sandy-Bridge-E-Teststand sind, trotz 130-140 W PP, natürlich nicht vergleichbar. Der ist auch für Tests mit deutlich schwächeren Kühler konzipiert und friert sich in dieser Leistungsklasse den Arsch ab, sodass nur 4 K Abstand übrig bleiben. Aber man sollte nicht unterschätzen, wie stark solche Unterschiede am grenzwertigen Ende der Skala anwachsen. Für meine Mainboard-Tests nutze ich ja eine eigentlich nicht schwache Liquid Freezer II 240, deren Stärke vor allem ihre Lüfter sind. Aber selbst da kann ich durch (extreme) Austauschmodelle auf einem nun wirklich schlecht zu kühlende i9-12900K noch einmal 10-15 K niedrigere Temperaturen respektive bis 15 Prozent mehr Package Power bis zum Throtteling rausholen, wenn ich die UEFI-Defaults abklopfe.
Zur Einordnung, in einem unsanierten Altbau braucht man überschlägig ~100-150W/m² Heizleistung. Klar damit muss man dann natürlich die Bude komplett heizen. Aber selbst in einem kleinen Raum mit nur 15m² kämen da in dem Beispiel nur rund 2-3W/m² hinzu. Das ist nun wirklich absolut vernachlässigbar.
Noch ne Zahl, ein Mensch strahlt etwa 80W Heizleistung ab und heizt somit erheblich mehr als der oben angegebene (fiktive und sicher zu große) Unterschied bei der Idleleistung. Ich persönlich finde jedenfalls, dass die Temperatur in einem Raum sich nicht so sehr ändert wenn jemand rein kommt (OK, bei der einen oder anderen Dame ggf zumindest subjektiv), dass ich das ernsthaft merke. Gemessen habe ich das allerdings nie.
Einzig, wenn der Rechner so steht, dass die warme Abluft einen direkt anbläst könnte man das Gefühl bekommen, dass hier eine signifikante Temperaturerhöhung stattfände. Das kann man aber ja leicht durch Umpositionierung des Rechners, Umleitung der Abluft o.ä. verhindern.
Bezogen auf die Zusatzperson im Raum wäre das so, als ob sie mir direkt auf dem Schoß hockt (dann wirds warm) oder halt 2m weg (dann spürt man es nicht wirklich).
Montag den X3D bestellt und wird am WE verbaut. Ich benche gerade mein jetziges Sys um dann mit den gleichen Einstellungen den X3D zu vergleichen. Mein Matterhorn ist mit einer max. TDP von 210W spezifiziert. Mal schauen, wie heiß der 5800X3D wirklich wird.
Gruß T.