AMD Ryzen overklokken - Workshop voor Ryzen 3000 en 5000 (2024)

Het overklokken van het werkgeheugen is een veelbesproken onderwerp in relatie tot Ryzen-processors. Dat komt niet in de laatste plaats doordat Precision Boost standaard al een groot deel van het reguliere overklokpotentieel benut, waardoor de ruimte voor winst met het handmatig tweaken van de processorsnelheid beperkt is. Daarnaast hebben de Ryzen-processors relatief veel rekenkracht, wat de nood aan geheugenbandbreedte vergroot, en vormt de geheugensnelheid een belangrijke pijler van de complete interne communicatie binnen de processor.

Koppeling Infinity Fabric aan intern geheugen

Met die interne communicatie doelen we op de koppeling van drie belangrijke klokfrequenties in een Ryzen-processor: de kloksnelheid van de Infinity Fabric-bus (fclk), de kloksnelheid van de geheugencontroller (uclk) en de kloksnelheid van het geheugen zelf (memclk). Die laatste klokfrequentie is door de werking van DDR-geheugen de helft van de geheugensnelheid; een DDR4-3200 module werkt dus op 1600MHz.

Vanaf de Ryzen 3000-serie kun je de fclk volledig vrij instellen en voor de uclk kiezen tussen een ratio van 1:1 en 1:2. Bij oudere Ryzens waren deze drie klokfrequenties per definitie gelijk aan elkaar. Nog altijd leidt een perfecte synchronisatie van deze kloksnelheden echter tot een prestatiebonus. AMD noemt zelf bijvoorbeeld DDR4-3600 met een fclk, uclk en memclk van 1800MHz als ideale optie. In de praktijk gaat de fclk van veel Ryzen 5000-chips tot ongeveer 1900MHz, terwijl met sommige goed gelukte cpu's 2000MHz mogelijk is. Daaruit volgt dat je voor geheugen met een snelheid van DDR4-4000 en hoger niet langer een 1:1-ratio tussen memclk en de overige klokfrequenties kunt aanhouden. Ook bij bijzonder langzaam geheugen kan het handmatig instellen van de fclk een gunstig effect hebben. Gebruik je bijvoorbeeld DDR4-2666 (1333MHz), dan kan een overklok van de fclk naar bijvoorbeeld 1800MHz meer opleveren dan je verliest aan het 'out of sync' laten lopen.

Geheugentimings

De kloksnelheid van het geheugen is echter maar één zijde van de medaille. De andere zijde bestaat uit de latencies, oftewel de reactietijd van de geheugenmodule op lees- en schrijfopdrachten. Waar voor de kloksnelheid geldt dat hoger beter is, wil je de latencies juist het liefst zo laag mogelijk houden. De latencies worden bij geheugen ook wel timings genoemd, waarvan de cas latency de bekendste is. Bij geheugen voor overklokkers is het gebruikelijk om de vier primaire timings te specificeren: 14-14-14-36 betekent bijvoorbeeld een CL, tRCD en tRP van 14 kloktikken en een tRAS van 36 kloktikken. Inclusief de secundaire en tertiaire zijn er echter tientallen timings, die stuk voor stuk definiëren hoe lang een specifieke actie binnen de matrixstructuur in een geheugenchip duurt. De precieze betekenis van al deze subtimings voert te ver voor deze workshop, maar we verwijzen je graag naar dit artikel als je daar meer over wil weten.

True latency als vuistregel voor de latencyparadox

Bovenstaande levert al snel de vraag op wat nu sneller is: DDR4-3200 met CL14 of DDR4-3600 met CL16 bijvoorbeeld? Hoewel de ene applicatie gevoeliger is voor de doorvoersnelheid en de andere juist voor latency, bestaat er wel een vuistregel: true latency. De formule hiervoor is cas-latency / werkelijke snelheid * 1000 = true latency in nanoseconden. Voor de twee genoemde voorbeelden levert deze formule respectievelijk 8,75ns en 8,89ns op; DDR4-3200 CL14 is dus ietsje sneller. In de Pricewatch tonen we deze true latency pontificaal. Helaas zien we ook dat fabrikanten hierop proberen in te spelen door geheugenkits op de markt te brengen met een zo strak mogelijke cas-latency, wat ten koste gaat van alle overige latencies. Bijvoorbeeld deze DDR4-3600-kit met CL16-19-19-39, die beduidend langzamer is dan zijn duurdere broertje met CL16-16-16-36, maar waar je in de berekende true latency niets van terugziet.

Ryzen DRAM Calculator

Vanwege de koppeling van de geheugensnelheid aan de andere interne klokfrequenties bij Ryzen, en daaruit volgend het feit dat je praktisch beperkt bent tot ongeveer 1800MHz (DDR4-3600), ligt de focus bij het overklokken van geheugen vooral op de timings. Het handmatig tunen van de tientallen subtimings zou een tijdrovend karwei zijn, maar gelukkig kun je gebruikmaken van het programma Ryzen DRAM Calculator. Dit tooltje is ontwikkeld door een enthousiaste Ryzen-gebruiker die bekend is onder de nickname '1usmus', en spuwt met één druk op de knop aanbevolen timings voor jouw geheugenkit uit.

Eerst zul je moeten achterhalen welk type geheugenchips er exact in de door jou gekochte geheugenmodules zitten. Daarvoor gebruik je de gratis versie van het programma Thaiphoon Burner, waarin je een rapportage van alle geheugenspecificaties in nanoseconden kunt genereren. Vooral geheugenmodules met Samsung B-die- of Micron E-die-chips zijn vermaard vanwege het overklokpotentieel. Helaas garandeert geen enkele geheugenfabrikant het gebruik van een bepaald type chip. De beste garantie op B-die is een kit kopen met specificaties die in de praktijk alleen met B-die haalbaar zijn. De tool B-die finder kan daarbij van pas komen. Micron E-die wordt vooral gebruikt in de luxere kits van Micron-dochtermerk Crucial.

Het rapport afkomstig uit Thaiphoon Burner importeer je vervolgens in Ryzen DRAM Calculator. De calculator geeft je twee presets: 'safe' en 'fast'. Het idee is dat de safe-timings altijd goed werken, terwijl de fast-timings meer het randje opzoeken. De aanbevolen timings voer je stuk voor stuk in, naar wens in de Ryzen Master-software of direct in het bios. Het programma kan ook hogere spanningen voor het geheugen en diverse soc-onderdelen aanbevelen.

Ryzen DRAM Calculator in de praktijk

De Corsair Vengeance LPX-kit van 32GB (4x 8GB) die in de PC Specialist-pc zat, bleek al aardig op zijn tenen te lopen. Volgens Thaiphoon Burner zat er een oudere variant Micron-geheugen in, waarvoor Ryzen DRAM Calculator geen ondersteuning bood. De standaardtimings waren met CL18-22-22-42 weinig hoopgevend, dus hebben we het geheugen tijdelijk verwisseld voor een setje G.Skill Flare X DDR4-3200 CL14-14-14-34 met de befaamde Samsung B-die-chips.

We hebben het geheugen op twee manieren geprobeerd over te klokken: eerst door de strakst mogelijke timings te vinden bij een hogere kloksnelheid van DDR4-3600, daarna door de timings bij de standaardsnelheid van DDR4-3200 te optimaliseren. Voor dat eerste adviseerde Ryzen DRAM Calculator ons timings van CL14-15-15-30, maar daarmee bleef het systeem onverbiddelijk hangen tijdens het post-proces. Het gebruikte ASUS-moederbord heeft hiervoor een speciale 'safe mode'-knop, die je automatisch het bios in hoort te booten met veilige settings, maar zonder dat je alle ingevulde waardes kwijt bent, zoals bij een volledige cmos-reset. Om ons onduidelijke redenen functioneerde deze functie echter niet. In de praktijk moesten we na elke iets te enthousiaste overklokpoging dus het bios resetten. Gelukkig blijven opgeslagen profielen daarbij wel bewaard, dus we zouden aanraden om alle settings waar je op dat moment niet aan sleutelt, op te slaan in een bios-profiel, zodat je snel verder kunt als je een keer een stapje te ver bent gegaan.

Uiteindelijk bleken twee subtimings van de door Ryzen DRAM Calculator geadviseerde preset wat te optimistisch: de tCL (15 in plaats van 14) en de tRDWR (10 in plaats van 8). Dat kan simpelweg een kwestie van pech zijn, maar mogelijkerwijs speelt ook een rol dat de Ryzen DRAM Calculator officieel tot en met de Ryzen 3000-serie ondersteunt. De geheugencontroller in de Ryzen 5000-serie is goeddeels identiek, maar wellicht leiden kleinigheden toch tot afwijkingen op detailniveau.

Zoals gezegd lieten we Ryzen DRAM Calculator ook de timings optimaliseren met de standaardsnelheid van DDR4-3200. Naast een versoepeling van de tCL naar 13 behelsde dat voornamelijk kleine veranderingen in de subtimings.

Onder de streep leverden de DDR4-3600 CL15-settings ons nipt hogere scores in Cinebench op dan DDR4-3200 met CL13-14. Vermoedelijk speelt de hogere fclk bij die eerste preset minstens zo'n grote rol als de geheugensnelheid zelf. Overigens profiteren vooral geheugenintensieve programma's van sneller geheugen. In bijvoorbeeld een cpu-bottlenecked game zul je hier meer resultaat van zien dan onderstaande Cinebench-scores doen lijken.