Qué es Gear 1, Gear 2 y Gear 4 y cómo afecta al rendimiento de la DDR5

Todos los procesadores actuales tienen una controladora de memoria integrada. Esta se encarga de gestionar las comunicaciones y las transmisiones de datos que se producen entre la CPU y la memoria, ya sea DDR4 o DDR5, y juega un papel muy importante, porque dependiendo de su integración y de su funcionamiento puede mejorar o empeorar el rendimiento.

Intel y AMD integran la controladora de memoria de una manera distinta. En los Intel Core Gen 14 y anteriores dicha controladora está integrada en la misma pastilla de silicio que los núcleos del procesador, lo que significa que hay menor distancia y menos latencia. Con los Intel Core Ultra 200S se ha pasado a un diseño basado en bloques, y la controladora de memoria se ha movido al bloque SoC, lo que ha tenido un impacto negativo en la latencia.

Los Ryzen 3000 y posteriores que utilizan un diseño de tipo chiplet integran la controladora de memoria en el chiplet I/O, que comunica con el chiplet CPU a través de un sistema Infinity Fabric, y tiene su propio reloj, conocido como UCLK. Este puede funcionar de dos maneras diferentes, a la misma velocidad que la memoria, lo que se conoce como modo 1:1, o a la mitad de la velocidad de la memoria, lo que se identifica como modo 2:1.

En los procesadores Intel Alder Lake (Intel Core Gen 12) y superiores la controladora de memoria también puede funcionar en tres modos diferentes, conocidos como Gear 1, Gear 2 y Gear 4. Cuando se utiliza el modo Gear 1 la controladora funciona a la misma velocidad que la memoria DDR5, si activamos el modo Gear 2 lo hará a la mitad de la velocidad de la memoria, y con el modo Gear 4 se moverá a un cuarto de la velocidad de aquella.

Por qué cambia y cómo afecta el modo Gear al rendimiento de la memoria DDR5

El modo Gear cumple el mismo papel que el reloj UCLK, ya que puede trabajar a la misma velocidad que la memoria o hacerlo a una velocidad distinta si estima que es necesario. El primero se utiliza en procesadores Intel Alder Lake y superiores, y el segundo en procesadores AMD Ryzen 3000 y superiores con diseño multichiplet.

La razón por la que cambia el modo Gear es la velocidad de la memoria. La memoria DDR5 está diseñada, por su alta velocidad de trabajo, para funcionar en modo Gear 2. Esto quiere decir que la controladora de la memoria trabaja a la mitad de la frecuencia de la RAM, lo que en principio supone una pérdida de rendimiento frente al modo Gear 1, pero se compensa con la capacidad que tiene este tipo de memoria de  realizar dos accesos independientes al mismo tiempo.

El modo Gear 2 funciona con la mayoría de los kits de DDR5 que existen actualmente, aunque con aquellos que tienen velocidades extremas será necesario utilizar el modo Gear 4, que como dije hará que la controladora de memoria funcione a un cuarto de la velocidad de la RAM. Así, si utilizamos memoria RAM a 6.000 MT/s (3.000 MHz por que es «double data rate) en modo Gear 1 la controladora de memoria funcionaría a 3.000 MHz, en Gear 2 pasaría a funcionar a 1.500 MHz, y en modo Gear 4 lo haría a 750 MHz.

Esa reducción de velocidad de la controladora de memoria es necesaria para mantener la estabilidad del sistema al utilizar kits de memoria RAM que funcionan a gran velocidad. Con los procesadores Ryzen de AMD ocurre exactamente lo mismo, ya que los Ryzen 7000 y superiores son capaces de mantener la controladora de memoria en modo 1:1 con kits de DDR5 funcionando a un máximo de 6.400 MT/s, pero cuando superamos esa cifra se activa el modo 2:1, que como dije reduce a la mitad la velocidad de la controladora de memoria.

Reducir la velocidad de la controladora de memoria puede afectar negativamente al rendimiento. Para conseguir la mejor relación de rendimiento y estabilidad posibles lo ideal es mantener el modo Gear 1 si utilizamos procesadores Intel con memoria DDR4 a una velocidad no muy elevada, y Gear 2 siempre en el caso de memoria DDR5. Las memorias DDR4 y DDR5 funcionan a velocidades diferentes, y tienen también otros matices que las diferencian claramente.

Si tenemos un Ryzen 3000 o superior lo ideal es que la controladora de memoria trabaje en modo 1:1, y para ello debemos evitar superar las frecuencias máximas de memoria soportadas. En los Ryzen 7000 y en los Ryzen 9000, lanzados recientemente, el punto óptimo se consigue con kits de memoria DDR5 a 6.000 MT/s con latencias CL30, porque permiten a estos procesadores desarrollar todo su rendimiento y no dan problemas de estabilidad en modo 1:1. En el caso de Intel el límite del modo Gear 2 suele estar en los kits de memoria DDR5 a 8.000 MT/s.