Overclock RAM su Ryzen

Overclock RAM su Ryzen

Fin dal debutto di Ryzen 1×00, la compatibilità delle memorie DDR4 ad elevate frequenze (a partire dai 2933 MHz) presenti sul mercato è risultata molto complicata;
allo stesso tempo però è apparso evidente il vantaggio che Ryzen trae da memorie veloci, motivo per cui vale la pena approfondire l’overclock delle ram con Ryzen.

AMD certifica le seguenti frequenze per le memorie DDR4 con Ryzen 1×00:

  • DUAL CHANNEL / DUAL RANK / 4 DIMM: 1866 MHz
  • DUAL CHANNEL / SINGLE RANK / 4 DIMM: 2133 MHz
  • DUAL CHANNEL / DUAL RANK / 2 DIMM: 2400 MHz
  • DUAL CHANNEL / SINGLE RANK / 2 DIMM: 2667 MHz

E solo con l’introduzione dei Ryzen 2×00 la frequenza massima certificata è stata portata a 2933 MHz, motivo per cui, nonostante su alcune schede madri sia possibile raggiungere frequenze per le DDR4 fino a 3800 MHz, ogni frequenza superiore a quelle certificate da AMD è considerata una frequenza in overclock.

Un’importante specifica da verificare per le RAM da abbinare a Ryzen è il rank, che può essere single o dual:
a pari capacità, un banco di memoria single rank ha una densità doppia rispetto a quella di un modulo dual rank e la caratteristica è facilmente riconoscibile osservando le RAM in quanto le prime hanno i chip saldati solo su un lato, le seconde su entrambi i lati.

Più in dettaglio, ogni slot DDR ha accesso a due linee di memoria ranks:
se i moduli sono a doppia faccia vengono occupate tutte e due le linee (2 ranks), se i moduli sono a faccia singola occupano solo una linea (1 ranks).

Dal punto di vista delle prestazioni, a parità di frequenze le memorie dual rank restituiscono performance leggermente superiori.

Il gap viene facilmente compensato dalle single rank in quanto quest’ultime salgono molto più facilmente in frequenza, con timings più aggressivi e sono in grado di accettare tensioni più elevate.

In particolare per Ryzen sono consigliate RAM single rank e possibilmente con chip Samsung b-die (tipicamente montati sui kit certificati CL14 a 3200 MHz) che sono risultate le più compatibili e le più facili da far lavorare oltre i 3000 MHz.

Per identificare il produttore e le specifiche dei chip di memoria montati sulle ram in nostro possesso consiglio l’uso di Thaiphoon Burner, mentre per identificare le impostazioni in uso consiglio Ryzen Timing Checker.

In alternativa potete verificare una lista di ram molto completa con il relativo chip utilizzato al seguente link:
DDR4 chip list

Oppure attraverso questo utile motore di ricerca di memorie:
Samsung b-die finder.

NOTE AGGIUNTIVE SU RYZEN 3×00

Con i Ryzen 3×00 AMD ha scelto un approccio modulare tra i core e il controller delle memorie che si trovano su chip distinti a bordo della CPU.

Questo ha consentito ad AMD di gestire frequenze superiori sulle ram rispetto a quanto possibile con le 2 precedenti generazioni di Ryzen.

A titolo di confronto queste sono le massime frequenze in overclock sulle ram che si possono ottenere mediamente fra le 3 generazioni di Ryzen:

  • Ryzen 1×00: 3333-3466 MHz
  • Ryzen 2×00: 3400-3533 MHz
  • Ryzen 3×00: 3600-3733 MHz (con rapporto 1:1 tra FCLK e UCLK)

Questa riorganizzazione in moduli della CPU ha quindi portato un notevole vantaggio delle prestazioni ed ha introdotto 3 nuove specifiche di clock:

  • FCLK: rappresenta la frequenza dell’Infity Fabric, bus di interconnessione fra i 2 moduli CCX (4 core, 8 threads) che compongono un CCD (8 core, 16 threads).
  • UCLK: rappresentare la frequenza del controller delle memorie.
  • MCLK: rappresenta la frequenza delle memorie DDR4.

Sui Ryzen le frequenze UCLK e MCLK sono vincolate (UCLK è sempre metà di MCLK), mentre è fondamentale che il rapporto tra FCLK e UCLK sia sempre 1:1 al fine di non introdurre un penalty in latenza, come dimostrato da AMD stessa.

Tale rapporto può essere mantenuto tipicamente fino a una frequenza FCLK e UCLK di 1866 MHz (MCLK @ 3733 MHz) e nei chip più fortunati si può raggiungere al massimo 1900-1933 MHz;
oltre tale frequenza il sistema forza il rapporto FCLK:UCLK a 1:2, comportando un dimezzamento della frequenza dell’infinity fabric e una importante penalizzazione in latenza.

Pertanto, quando procederemo ad overcloccare le ram, dobbiamo tenere in considerazione queste informazioni e dobbiamo operare mantenendo sempre costante il rapporto 1:1 tra FCLK e UCLK.

La prima cosa da fare è testare il corretto funzionamento del sistema con il profilo X.M.P. delle RAM in nostro possesso (ricordo che X.M.P. è un profilo installato dal costruttore all’interno del singolo banco di ram che consente di configurare, con la sola selezione del profilo dal BIOS della scheda madre, la frequenza, i timings e la tensione certificata dal costruttore).

Consiglio di procedere sfruttando il comodo strumento:
Ryzen Dram Calculator realizzato da 1usmus

Questo strumento consente di calcolare i timing e i subtiming consigliati per le ram in nostro possesso;
ciò non significa che i timing suggeriti sono i migliori e che funzioneranno perfettamente fin dal primo tentativo, ma rappresentano un ottimo punto di partenza su cui lavorare.

La via migliore per calcolare i timing consiste nell’utilizzare Thaiphoon Burner per generare il file xml relativo alle ram installate ed importare tale file nell’ultima versione disponibile di Ryzen Dram Calculator disponibile.

La procedura è ben descritta in questo video.

Una volta importato il file xml, impostiamo il processore in nostro possesso, la frequenza MCLK desiderata, il numero di moduli installati e il chipset della scheda madre in uso (anche il BCLK nel caso si sia scelto di modificarlo).

Premiamo quindi sul tasto Calculate SAFE e i campi dei timing e subtiming verranno popolati con i timing consigliati dal tool.

Salviamo quindi uno screenshot dei parametri generati nella tab Main e i parametri CAD_Bus e Memory Interleaving+Tweaking nella tab Advanced.

Questi sono infatti i parametri principali da impostare nel BIOS della nostra scheda madre.

Salvo che per il parametro Power Down Mode che consiglio di tenere disabilitato.

Tale parametro attiva una funzionalità di idle profondo delle ram per ridurre i consumi, ma introducendo latenza nella fase di “risveglio”.

Impostiamo quindi i parametri generati nel BIOS (ricordando di settare correttamente il rapporto FCLK:UCLK), salviamo e riavviamo.

Se il PC parte regolarmente dovremo verificare la stabilità seguendo gli step di verifica con una doppia run di Testmem5 e MemtestHCI al 1000%.

Se il sistema risulta stabile potremo valutare se fermarci o spingerci oltre testando:
– una frequenza MCLK maggiore;
– dei timing inferiori (provando ad esempio ad inserire alcuni timing generati con il profilo “FAST”.

Se il sistema NON risulta stabile o non ha BOOTATO correttamente potremo procedere innanzitutto ad innalzare le tensioni:

Su una piattaforma con CPU Ryzen 1×00, la VDIMM può essere incrementata fino a un massimo di 1,45 V su memorie con chip Micron e 1,5 V su memorie con chip Samsung b-die.

Se non fosse sufficiente, il VSOC può essere incrementato fino a 1,2 V (consigliato massimo 1,15 V).

Su una piattaforma con CPU Ryzen 2×00 o 3×00, la VDIMM può essere incrementata fino a un massimo di 1,45 V su memorie con chip Micron e 1,5 V su memorie con chip Samsung b-die.

Non sono stati riscontrati miglioramenti di stabilità nell’incrementare il VSOC su queste CPU.

Pertanto se ne sconsiglia la modifica in quanto comporta solo un aumento di calore che peggiora ulteriormente la stabilità.

Se dopo aver aumentato le tensioni indicate il sistema non è ancora stabile o non boota bisognerà operare per cercare di individuare il parametro critico interessato.

NOTE AGGIUNTIVE SU RYZEN 5×00

Le CPU AMD Ryzen 5000 sono costruite con due tipologie di architettura a Chiplet, ovvero sono composti da un CCD o due CCD;
l’acronimo CCD significa Core Chiplet Die, ciascuno dei quali contiene un Core Complex (CCX) con architettura octa Core (8 Core).

L’utilizzo di due CCD viene sfruttato sui processori Ryzen 9 5900X e Ryzen 9 5950X, dotati di 12 e 16 core ai quali viene affiancato un cIOD;
il collegamento tra queste unità avviene tramite l’Infinty Fabric.

La CPU Ryzen 9 5900X, dotata di 12 core, ha due core per ogni CCX disabilitati, lasciandone attivi sei, mentre il Ryzen 9 5950X lascia tutti gli otto core attivi per ciascun CCX. 

Nell’immagine lo schema citato dell’architettura presente nelle CPU Ryzen 9 5900X e Ryzen 9 5950X

La variante con un solo CCD, è presente nei modelli Ryzen 7 5800X e Ryzen 5 5600X;
il primo ha tutti gli otto core del CCX abilitati, mentre sul secondo ne vengono disabilitati due, ottenendo di fatto sei core attivi.

Anche in questo caso vi è un solo cIOD, dove all’interno vi è sempre l’Infinity Fabric.

Nell’immagine lo schema citato dell’architettura presente nelle CPU Ryzen 7 5800X e Ryzen 5 5600X

La frequenza dell’Infinity Fabric assume vitale importanza per le prestazioni del sistema, in quanto questa frequenza espressa in MHz riguarda la rapidità di comunicazione e di trasmissione di dati tra i core e i controller PCIe, SATA, USB e altri componenti ad essa collegati come ad esempio lo stesso controller di memoria.

Vi ricordiamo che la frequenza del Infinity Fabric, quella del controller di memoria RAM e quella delle memorie RAM DDR4 sono sincronizzate in un rapporto 1:1:1 per garantire minori latenze e massime prestazioni.

Le CPU Ryzen 5000 con architettura Zen 3, pur avendo diverse novità strutturali nella sua architettura che ne migliorano le prestazioni, hanno mantenuto un controller di memoria DDR4 non del tutto diverso dalla serie 3000.

L’Infinity Fabric purtroppo ha un limite ben definito ed impossibile da sbloccare per via della sua architettura.

Questo limite si impone sui processori Ryzen 5000 in modo che non possa oltrepassare i 2000 MHZ per le RAM.

Questo rende inutile l’ acquisto di qualsiasi ram oltre i 4000MHZ (MT/s) considerando il rapporto 1:1:1 accennato sopra.

Il concetto da tenere in mente è che principalmente esistono due tipi di comunicazione tra scheda madre e ram: 

1) T-Topology = la scheda madre gestisce meglio le ram se tutti i 4 banchi vengono usati.

2) Daisy Chain = la scheda madre gestisce meglio le ram se vengono usati solo 2 banchi di ram su 4.

Per riassumere il tutto, se avete un pc con CPU Ryzen, sarà l’Infinity Fabric a decidere quali frequenze è meglio ottenere con le vostre ram.

Samsung B-DIE

  • Il tRCDRD sulla nuova generazione di Ryzen è un timing molto importante per la stabilità, ed è spesso il primo indiziato in caso di errori o bsod.

    Va impostato con valori più elevati rispetto alla precedente generazione di Ryzen, e solitamente richiede un valore leggermente più elevato rispetto agli altri primari.

    Per le Samsung B-Die un valore comune è 16 o 17.

    Se con un determinato profilo si hanno problemi di stabilità impostando 16, lui è sicuramente uno dei primi indiziati e si può provare a portarlo a 17.

    Questo timing tra l’altro non ha uno ottimo scaling con i volt, ciò significa che alzare i volt spesso non aiuta ad abbassarlo.

  • Il tRAS ed il tRC hanno uno scaling di performance apprezzabile e su un buon chip è possibile scendere anche a valori molto bassi, che teoricamente non rispettano alcuna formula (come quella che vorrebbe il tRC impostato minimo come la somma di tCL e tRAS).

    È possibile persino scendere a 21 sul tRAS e 29 sul tRC.

    Ad ogni modo in caso di instabilità, va ricordato che i due parametri sono collegati e valori troppo vicini potrebbero dare problemi.

    In questo caso il consiglio è di procedere singolarmente, ovvero prima fissare il tRAS, abbassandolo più possibile finché stabile, lasciando il tRC più largo per poi abbassarlo successivamente.

    Va ricordato però che il timing tRC ha un impatto importante sulle prestazioni.

  • Il tFAW è un valore importante, che può dare un pò di performance extra ed è un valore che si può portare sino a 10, su vari banchi, abbinato a timings molto bassi.

    Se non si hanno problemi di stabilità con tFAW 16, potrebbe avere senso scendere ancora.
    In caso contrario, salire da 16 a 20 o 24 potrebbe aiutare.

    Alcuni chip potrebbe necessitare di tFAW molto elevati per risultare stabili, come 32 o 34.

  • I seguenti timings tRRDS, tRRDL, tCWL, tRTP, tWR, tWTRS, tWTRL insieme offrono uno scaling apprezzabile, se settati a dovere, anche se non eccessivamente marcato.

    In caso di instabilità, specialmente ad alte frequenze, rispetto al profilo sopra presentato, potrebbe essere una buona idea impostare dei valori più rilassati come ad esempio tRRDS 6, tRRDL8 oppure tCWL16, tRTP 12 o ancora tWR 14, tWTRS 5, tWTRL 14.

  • Il tWRWR SCL ed il tRDRD SCL dopo i 3600mhz generalmente non dà alcun vantaggio tenerli sotto il valore 4.

    Infatti valori troppo bassi anche se stabili, potrebbero non avere uno scaling positivo e quindi peggiorare le performance.

  • il tRFC è un parametro settato su valori molto elevati dalla motherboard ed abbiamo un notevole margine di miglioramento.

    Come per il tFAW è molto dipendente dal chip, in alcuni casi è possibile abbassarlo persino sui 250-260.

    Ad ogni modo valori di 312-333 dovrebbero essere digeriti dalla maggior parte delle B-DIE a frequenze 3733-3800mhz.

    N.B.: Ci sono diversi valori di tRFC, ovvero tRFC 2 e tRFC 4. In questo caso ci riferiamo al tRFC, mentre il tRFC 2 e 4 si possono lasciare impostati su “auto” in quanto hanno uno scaling sulle perfomance praticamente irrilevante.

  • il tWRRD ed il tRDWR sono tra i principali responsabili di instabilità.

    Generalmente valori non accettati dalle RAM portano inevitabilmente a difficoltà persino nel boot.
    Contrariamente alla generazione di Ryzen in cui valori come tWRRD 3 ed il tRDWR 7 o 2-8, andavano bene, su questa generazione di Ryzen ,per molti banchi, valori di tRDWR inferiori a 10 per frequenze elevate, porta irrimediabilmente al CMOS per poter avere il boot.

    Valori come tWRRD 1 ed il tRDWR 11 sono generalmente digeriti dalla maggior parte dei chip B-DIE.

  • Ultimo ma non meno importante, il Gear Down ed il Command Rate.

    Il Gear Down sovrascrive il Command Rate, quindi nel caso in cui venga abilitato, il CR sarà automaticamente impostato su 1.

    Nella maggior parte dei casi, comunque, è il Gear Down a poter aiutare nella stabilità e non è necessario impostare Command Rate 2T (che spesso non porta nemmeno effetti positivi sulla stabilità).

    Alcuni chip senza il Gear Down abilitato superando i 3600 MHz potrebbero fare fatica persino nel boot.

    Purtroppo non c’è una regola fissa e va testato empiricamente se le RAM in possesso obblighino ad abilitarlo o meno.

Micron E-DIE

  • Come per le B-DIE il Il tRCDRD è il principale responsabile di instabilità.

    Questo chip Micron necessita di valori molto elevati, in un range che solitamente va da 18 a 20 per i 3733mhz-3800mhz.

    Un tRCDRD troppo basso, su queste RAM porta spesso a non avere boot.

  • Il tRAS ed il tRC rimangono un po’ più elevati rispetto alle B-DIE mediamente.

    Valgono le stesse regole sopra esposte per le Samsung.§

    Il range di valori più comune è tra tRAS 34 – tRC 54 e tra tRAS 40 – tRC 60.

  • Il tFAW solitamente si assesta su valori simili a quelli delle B-DIE e vale il medesimo discorso.

  • Anche per i vari tRRDS, tRRDL, tCWL, tRTP, tWR, tWTRS, tWTRL , come per il tFAW, vale lo stesso discorso fatto sulle Samsung.

    Tuttavia generalmente questo chip tende a chiedere tCWL16, tRTP 12 e tWR 14, tWTRS 5, tWTRL 14 più frequentemente rispetto alle B-DIE.

  • Il tRFC come nel caso del tRCDRD richiede valori elevati.

    Le Micron pagano il leggero gap con le B-DIE, in grossa parte, proprio per questo timing. Difficilmente si riesce a scendere sotto i 560.

    Un range di valori compresi tra 580 e 640 accontenta la maggior parte delle E-DIE per frequenze 3733-3800mhz.

  • Il tWRRD ed il tRDWR nelle E-DIE normalmente si assestano su valori di 2-8 o 1-9 o 2-9.

    Anche in questo caso valori troppo bassi spesso renderanno impossibile il boot.

  • Il Gear Down su queste RAM va abilitato.

    Disabilitarlo renderà difficile il boot ed impossibile raggiungere la stabilità.

Consigli Generici

  • Il ProcODT, che nella scorsa generazione vedeva valori di 48-53.3 o 60ohm tra i più utilizzati, in questi Ryzen 3000 richiede valori di impedenza più bassi.

    Generalmente un range di valori compresi tra 32ohm e 40ohm è più che sufficiente.

    Al contrario, in alcuni casi, impedenze più elevate possono peggiorare la situazione più che migliorarla.

    Nel caso delle CJR, invece, potrebbe necessitare un valore di 48 o 53.3omh.

  • Più volt si danno alle RAM più calore svilupperanno ed aumenterà la temperatura d’esercizio.

    Errori sporadici dopo alcuni stress test potrebbero infatti causare il fenomeno di Thermal Resonance.

    Ciò porta le RAM a non essere più stabili dopo una determinata temperatura.

    In questo caso provare ad abbassare un pò i volt potrebbe dare effetti positivi. In alternativa è possibile tentare di abbassare i valori di CAD BUS, ad esempio a 20 Ohm.

  • Il CLDO VDDG va dosato con parsimonia.

    Molte CPU non hanno uno scaling positivo superati valori di 1V e va mantenuto più basso del SOC Voltage.

Una volta che il sistema sarà avviato ricordo di procedere sempre con gli stress test TestMem (2 run) e con Memtest HCI con le specifiche sopra riportate, così da certificare la stabilità del sistema.

Per chi desidera approfondire sui parametri disponibili per le memorie consiglio la lettura di questo approfondimento di Robert Hallock, technical marketing della divisione CPU di AMD:

N.B.: per leggere l’articolo al link sopra bisogna registrarsi sul forum AMD ed effettuare il login.

Tips & Tricks

Il vantaggio prestazionale del profilo Ryzen Bilanciato rispetto al Bilanciato può variare tra il 3 e il 21% (fonte AMD: LegitReviews), pertanto è consigliato l’utilizzo di questo profilo energetico.

N.B.: osservando i normali software di monitoraggio di Windows (cpu-z, hwinfo, ecc), con il profilo Ryzen Bilanciato si osserva che la CPU in idle si assesta a una frequenza che non raggiunge mai la frequenza minima di 1550 MHz possibile per Ryzen (effetto del livello minimo prestazioni del processore al 90%).

Un compromesso per avere un sistema che scende alla frequenza minima possibile in idle mantenendo comunque una discreta reattività nel tornare a operare al 100% delle prestazioni consiste nell’impostare il livello minimo prestazioni del processore tra il 35 e il 39%.

Profilo energetico RYZEN BALANCED

Poco dopo l’uscita delle cpu Ryzen, AMD ha rilasciato un pacchetto aggiornato di driver per chipset X370 e B350 all’interno del quale era contenuto un nuovo profilo energetico per Windows 10 chiamato Ryzen Bilanciato.

Lo scopo di questo profilo è quello di eliminare l'”interferenza” delle funzionalità di risparmio energetico del profilo Bilanciato di Windows con quelle integrate nelle CPU Ryzen mantenendo comunque attive le funzionalità di risparmio energetico.

Questo calo di prestazioni non si rileva con il profilo Massime prestazioni, ma comporta la disabilitazione dei risparmi energetici.

Le CPU Ryzen dispongono di funzionalità di risparmio energetico avanzate che intervengo a variare tensioni e frequenze della CPU a intervalli fino al millisecondo.

Il profilo Bilanciato di Windows invece cerca di ridurre ogni qualvolta possibile le tensioni e le frequenze allo scopo di ottimizzare i consumi:
il risultato è una CPU che lavora tentando il minor consumo possibile a discapito delle prestazioni.

Il profilo Ryzen Bilanciato va nella direzione di risolvere questa problematica andando ad agire principalmente su queste 2 funzioni:

Disabilitare il core parking

Questa funzionalità di risparmio energetico prevede uno stato profondo di “addormentamento” dei core non in uso.

All’atto pratico il consumo dei core in questo stato risulta prossimo a zero, ma prevede una elevata latenza al “risveglio” del core.

Questa funzionalità è abilitata di default nel profilo Bilanciato, mentre è disabilitata in Ryzen Balanced.

Livello minimo prestazioni del processore

Questo parametro è impostato a default al 5% nel profilo Bilanciato, mentre è impostato al 90% nel profilo Ryzen Balanced.

Aumentando il livello minimo delle prestazioni della CPU, questa lavorerà tra il 90 e il 100% delle prestazioni risultando più reattiva e performante.


Conclusioni

NON MI ASSUMO NESSUNA RESPONSABILITA’ RIGUARDO QUESTA LINEA GUIDA.

OGNI SISTEMA SI COMPORTA IN MODO DIVERSO IN BASE ALL’HARDWARE USATO.

NON VERRA’ FORNITO NESSUN SUPPORTO ESTERNO, LA GUIDA E’ STATA EFFETTUATA SOLO A SCOPO DIVULGATIVO E INFORMATIVO.

UN SETTAGGIO ERRATO COMPORTEREBBE AL MANCATO AVVIO DEL SISTEMA
.

IN QUESTO CASO RESETTATE IL BIOS TOGLIENDO LA BATTERIA TAMPONE CR2032 PRESENTE SULLA SCHEDA MADRE (SOTTO LA VOSTRA GPU ESTERNA).

Glossario SIGLE

DDR = Double Data Rate

IF = Infinity Fabric

CCX = Core Complex

UMC = Unified Memory Controller

MT/s = MegaTransfer al secondo

Daisy Chain = Concatenamento

Mhz = Mega Hertz = 1.000.000 Hertz

UCLK = Unified Memory Controller Clock 

FCLK = Infinity Fabric Clock

MCLK = Memory Controller Clock

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