Was ist der Unterschied zwischen Dual-Channel, Flex Channel und Single-Channel Mode?

Für die optimale Nutzung des Arbeitsspeichers in einem Computersystem spielt das Thema Dual-, Flex- und Single Channel Mode eine entscheidende Rolle. Wir zeigen in diesem Speicher-Blog-Artikel die Unterschiede und die effiziente Verwendung der Speichermodule.

 Sockel-Dualchanel

Beim Dual-Channel Mode handelt es sich im Vergleich zum Single-Channel Mode um einen Multi-Channel RAM Betrieb. Bei einer Dual-Channel RAM Konfiguration werden die Datenleitungen des Arbeitsspeichers parallel geschaltet und arbeiten dann mit 128 Bit. Die gebündelten Speichermodule kommunizieren nun mit einer theoretisch doppelten Bandbreite mit dem Speichercontroller der CPU auf zwei Speicherkanälen. Dies ermöglicht einen schnelleren Datenaustausch zwischen dem Prozessor und den Speichermodulen.
Es gibt Prozessoren die einen Speichercontroller wo befindet sich der Speichercontroller mit einem Kanal, zwei Kanälen (Dual Channel), vier Kanälen (Quad Channel), sechs Kanälen und acht Kanälen besitzen. Die Sechskanal- und Achtkanal-Architektur ist in der Regel nur bei Prozessoren in Servern zu finden.

Um zu gewährleisten, dass der Dual-Channel Mode im System korrekt funktioniert, werden häufig Speicher-Kits angeboten. Ein Speicher-Kit besteht immer aus zwei, vier, sechs oder auch acht exakt kleinen Speichermoden. Durch den Verkauf von Speicher-Kits wird sichergestellt, dass die gelieferten Speichermodule exakt die gleichen technischen Spezifikationen wie z.B. Kapazität, Geschwindigkeit, Latenz, Anzahl der Chips, DRAM Organisation etc. besitzen.

Die in unserem Online-Shop angebotenen Speichermodule passen immer zu den bereits vom Gerätehersteller installierten Speichermodulen. Ein Multi-Channel-Betrieb ist deshalb auch hier stets gewährleistet.

Dual-Channel Mode

Wenn jeder der beiden Speicherkanäle des Speichercontrollers mit Speichermodulen der gleichen Speicherkapazität bestückt wurde, arbeitet das System im sogenannten "Dual-Channel Symmetric-Mode". Die Speicherzugriffe erfolgen dann nach dem Dual-Channel-Verfahren mit 128 Bit und profitieren damit von der hohen Performance. Jeder Speicherkanal sollte nach Möglichkeit gleichmäßig (symmetrisch) bestückt werden. Aus diesem Grund werden die Speichersockel auf dem Motherboard nummeriert und farblich gekennzeichnet. In unseren Beispielen sind die Speichersockel blau und weiß, können aber auch jede andere Farbkombination haben.

DIMM A1 (blau, Speicherkanal A)
DIMM A2 (weiß, Speicherkanal A)
DIMM B1 (blau, Speicherkanal B)
DIMM B2 (weiß, Speicherkanal B)

Symmetrische Bestückung – zwei DIMM-Module

Für eine korrekte Bestückung im Dual-Channel Mode mit zwei Speichermodulen, sollte das erste Speichermodul im ersten Speichersteckplatz mit der Beschriftung DIMM A1/blau eingesteckt werden.
Das zweite Speichermodul wird auf Speichersteckplatz DIMM B1/blau gesteckt. Durch die Verteilung der beiden technisch identischen Speichermodule auf jeweils einen Speicherkanal erreichen wir eine vollständige Synchronität und somit bestmögliche Speicher-Performance.

Dual-Channel

Symmetrische Bestückung – vier DIMM-Module

Die Bestückung von vier DIMMs mit zwei unterschiedlichen Speichergrößen muss ebenso gleichmäßig auf die beiden Speicherkanälen erfolgen, um einen symmetrischen Speicherzugriff und somit die maximale Performance im Speicherzugriff zu ermöglichen.

Das Beispiel zeigt eine Speicherbestückung mit 2x 2GB und 2x 4GB Speichermodulen:

Auf Speicherkanal A wird jeweils ein 4GB und ein 2GB Speichermodul eingesteckt. Hierzu wird das 4GB Modul auf DIMM A1/blau und das 2GB Speichermodul auf Steckplatz DIMM A2/weiß gesteckt. Für eine symmetrische Bestückung muss das zweite 4GB Speichermodul auf Speichersockel DIMM B1/blau und das 2GB Speichermodul auf DIMM B2/weiß gesteckt werden.

Dual-Channel_4_Module

Zusammenfassung - Dual-Channel Mode

Wichtig für den Dual-Channel-Mode

Für den Betrieb von zwei, vier oder acht Speichermodulen im Dual-Channel-Mode müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

  • Speichercontroller des Systems muss einen Multi-Channel Betrieb unterstützen
  • Speichergröße je Speicherpaar muss gleich sein
  • Die Speichermodule müssen gleichmäßig auf die Speicherkanäle des Speichercontrollers verteilt werden - symmetrische Bestückung der Speicherslots

 

Achtung:

  • Sollten Speichermodule mit unterschiedlicher Busgeschwindigkeit installiert werden, wird die Taktfrequenz des Speicherzugriffs vom langsamsten im System eingebauten Speichermoduls als Taktfrequenz im Gerät verwendet. Die schnelleren Speichermodule werden somit herunter getaktet und mit einem geringeren Bustakt betrieben.
  • Sollten die eingebauten Speichermodule nicht die Konfigurationsvoraussetzungen erfüllen, arbeitet das System automatisch Single-Channel Mode

 

Unwichtig für den Dual-Channel-Modus

Der Dual-Channel Mode wird auch dann funktionieren, wenn die folgenden Eigenschaften eines Speichermodulpaares nicht übereinstimmen:

  • Gleiche Marke der RAM-Speicher
  • Gleiche DRAMs auf den Speichermodulen
  • Gleiches Timing, Zugriffszeiten, Spannung (bei DDR3 Speichermodulen), usw.
  • Gleiche Geschwindigkeitsklassen Speichermodule (PC2100, PC2700, PC3200, usw.)

 

Dual-Channel Flex-Mode

Die Flex-Memory-Technologie wurde von Intel entwickelt. Sie bietet höchste Flexibilität und Performance bei der Bestückung von Speichermodulen. Durch diese neue Technologie werden nahezu alle beschriebenen Anforderungen an den Dual-Channel Mode aufgehoben. Der Dual-Channel Flex-Mode erlaubt somit auch den Betrieb von zwei, drei oder vier DIMMs mit unterschiedlicher Gesamtkapazität je Speicherkanal. Die Anzahl der Speichermodule pro Speicherkanal spielt keine Rolle.

So kann zum Beispiel der Speicherkanal A mit zwei 4GB Speichermodulen und der Kanal B mit einem 8GB RAM-Speicher bestückt sein. Die Flex-Memory Technologie erkennt selbstständig den größten, passenden Speicherbereich einer Speicherkonfiguration und verwaltet den Dual-Channel Bereich automatisch. Der Rest des Arbeitsspeichers wird im Single-Channel Mode betrieben.

Beispiele für eine Dual-Channel Flex-Mode Konfiguration

Bestückung mit zwei RAM-Speichern unterschiedlicher Kapazität
Bei dieser Speicherkonfiguration wird das 8GB auf Steckplatz DIMM A1/blau und das 4GB Speichermodule auf Steckplatz DIMM B1/blau gesteckt. Somit wird erreicht, dass auf jedem Speicherkanal ein Speichermodul installiert wurde.

Dual-Channel_Flex-Mode


Obwohl die Speichergrößen der beiden Module nicht gleich sind und somit auch die Speicherkanäle unterschiedlich bestückt wurden, erstellt die Flex-Technologie im gemeinsamen Speicherbereich des 8GB (Speicherkanal A) und des 4GB Speichermoduls (Speicherkanal B) automatisch einen 8GB großen Dual-Channel Bereich, der einen 128 Bit schnellen Dual-Channel-Speicherzugriff ermöglicht. Der Rest des Arbeitsspeichers (4GB, Speicherkanal A) wird im Single-Channel Mode mit 64 Bit betrieben.

Zusammenfassung - Dual-Channel Flex-Mode

Die Flex-Memory-Technologie bietet höchste Flexibilität und Performance bei der Bestückung von Speichermodulen. Die Anzahl der eingesetzten Speichermodule spielt hier keine Rolle.

Durch diese neue Technologie werden nahezu alle beschriebenen Anforderungen an den Dual-Channel Mode aufgehoben. Der Dual-Channel Flex-Mode erlaubt somit auch den Betrieb von zwei, drei oder vier DIMMs mit unterschiedlicher Gesamtkapazität in den Speicherkanälen. Die Anzahl der Speichermodule pro Speicherkanal spielt keine Rolle.

Wichtig für den Dual-Channel Flex-Mode

  • Speichercontroller des Systems muss einen Multi-Channel Betreib unterstützen
  • die Speichermodule müssen möglichst gleichmäßig auf die Speicherkanäle des Speichercontrollers verteilt werden
  • es muss mindestens ein Speichermodul je Speicherkanal installieren werden

 

Achtung:

  • Sollten Speichermodule mit unterschiedlicher Busgeschwindigkeit installiert werden, wird die Taktfrequenz des Speicherzugriffs vom langsamsten im System eingebauten Speichermoduls als Taktfrequenz im Gerät verwendet. Die schnelleren Speichermodule werden somit herunter getaktet und mit einem geringeren Bustakt betrieben.
  • Sollten die eingebauten Speichermodule nicht die Konfigurationsvoraussetzungen erfüllen, arbeitet das System automatisch im Single-Channel Mode. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn nur ein Speicherkanal bestückt wurde.

 

Single-Channel Mode

Werden im Gerät nur ein Speichermodul oder je Speicherkanal unterschiedliche Speichermodule verwendet, dann arbeitet das System automatisch im Single-Channel-Mode. In diesem Fall wird die Taktfrequenz des Speicherzugriffs vom langsamsten im System eingebauten Speichermoduls vorgegeben.

Single-Channel Mode Speicherbelegung mit einem DIMM-Modul

Singel-Channel

Single-Channel Mode Speicherbelegung mit drei DIMM-Modulen

Singel-Channel-3-Module

Ausnahme: Unterstützt der Speichercontroller Ihres Systems bereits den Flex-Channel Mode (dies ist bei Geräten ab ca. 2011 sehr wahrscheinlich) aktiviert das System automatisch den für den Betrieb besseren Betriebsmodus.

 

Dual-Channel-Test im Mainboard ASUS B85M-E

In unserem Testboard ASUS B85M-E wurde eine Intel I5-4430 CPU verbaut. Das Motherboard besitzt 4 Speichersteckplätze. Verwendet werden DDR3 Speichermodule unterschiedlicher Hersteller.

Die folgenden Grafiken (erstellt mit der Software CPUZ) zeigen, in welcher Speicherkombination der Dual-Channel Mode oder Dual-Channel-Flex Mode aktiviert wird und welche Speicherbank auf dem Motherboard belegt wurde. Mit der Software Aida wird die Speicherzugriffsgeschwindigkeit gemessen.

(Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

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