Apple regândește modul în care componentele ar trebui să existe și să funcționeze în interiorul unui laptop. Cu cipuri M1 în noile Mac-uri, Apple are o nouă „Arhitectură de memorie unificată” (UMA) care accelerează dramatic performanța memoriei. Iată cum funcționează memoria pe Apple Silicon.
Cuprins
Cum Apple Silicon gestionează RAM
În cazul în care nu ați auzit deja știrile, Apple a anunțat o nouă listă de Mac-uri în noiembrie 2020. Noile modele MacBook Air, MacBook Pro și Mac Mini folosesc un procesor bazat pe ARM, proiectat personalizat de Apple, numit M1. Această schimbare a fost așteptată de mult și este punctul culminant al deceniului petrecut de Apple proiectând procesoare bazate pe ARM pentru iPhone și iPad.
M1 este un sistem pe un cip (SoC), ceea ce înseamnă că nu există doar un procesor în interiorul procesorului, ci și alte componente cheie, inclusiv GPU, controlere I/O, motorul neuronal Apple pentru sarcini AI și, cel mai important pentru scopurile noastre, memoria RAM fizică face parte din același pachet. Pentru a fi clar, memoria RAM nu este pe același silicon cu părțile fundamentale ale SoC. În schimb, se așează în lateral, așa cum se arată mai sus.
Adăugarea de memorie RAM la SoC nu este nimic nou. SoC-urile pentru smartphone-uri pot include RAM, iar decizia Apple de a pune modulele RAM deoparte este ceva ce vedem de la companie din 2018 cel puțin. Dacă te uiți la asta Demontarea iFixit pentru iPad Pro 11, puteți vedea RAM-ul așezat pe o parte cu procesorul A12X.
Ceea ce este diferit acum este că această abordare vine și pe Mac, un computer cu drepturi depline, conceput pentru sarcini de lucru mai grele.
Elementele de bază: Ce sunt RAM și memoria?
RAM înseamnă Random Access Memory. Este componenta principală a memoriei de sistem, care este un spațiu de stocare temporară pentru datele pe care computerul dvs. le folosește în acest moment. Acesta poate fi orice, de la fișierele necesare pentru rularea sistemului de operare la o foaie de calcul pe care o editați în prezent, până la conținutul filelor deschise ale browserului.
Când decideți să deschideți un fișier text, CPU primește acele instrucțiuni, precum și ce program să utilizați. Procesorul preia apoi toate datele de care are nevoie pentru aceste operațiuni și încarcă informațiile necesare în memorie. Apoi, CPU gestionează modificările aduse fișierului accesând și manipulând ceea ce este în memorie.
De obicei, memoria RAM există sub forma acestor stick-uri lungi și subțiri care se potrivesc în sloturi specializate de pe placa de bază a laptopului sau a desktopului, așa cum se arată mai sus. RAM poate fi, de asemenea, un pătrat simplu sau modul dreptunghiular care este lipit pe placa de bază. Oricum, memoria RAM pentru PC-uri și Mac-uri a fost în mod tradițional o componentă discretă cu propriul spațiu pe placa de bază.
M1 RAM: colegul de cameră discret
Deci modulele RAM fizice sunt încă entități separate, dar se află pe același substrat verde ca și procesorul. „Uriaș,” te aud spunând. „Care este mare lucru?” Ei bine, în primul rând, asta înseamnă acces mai rapid la memorie, ceea ce îmbunătățește inevitabil performanța. În plus, Apple modifică modul în care memoria este utilizată în sistem.
Apple numește abordarea sa „Arhitectură de memorie unificată” (UMA). Ideea de bază este că RAM-ul lui M1 este un singur pool de memorie pe care îl pot accesa toate părțile procesorului. În primul rând, asta înseamnă că, dacă GPU-ul are nevoie de mai multă memorie de sistem, poate crește utilizarea, în timp ce alte părți ale SoC se reduc. Și mai bine, nu este nevoie să tăiați porțiuni de memorie pentru fiecare parte a SoC și apoi să transferați datele între cele două spații pentru diferite părți ale procesorului. În schimb, GPU-ul, procesorul și alte părți ale procesorului pot accesa aceleași date la aceeași adresă de memorie.
Pentru a vedea de ce este important acest lucru, imaginați-vă direcția generală a modului în care rulează un joc video. CPU primește mai întâi toate instrucțiunile pentru joc și apoi descarcă datele de care GPU-ul are nevoie pe placa grafică. Apoi, placa grafică preia toate acele date și funcționează pe ele cu propriul procesor (GPU) și RAM încorporată.
Chiar dacă aveți un procesor cu grafică integrată, GPU-ul își menține de obicei propria bucată de memorie, la fel ca și procesorul. Ambii lucrează pe aceleași date în mod independent și apoi transferă rezultatele înainte și înapoi între fiefurile lor de memorie. Dacă renunțați la cerința de a muta datele înainte și înapoi, este ușor să vedeți cum păstrarea totul în același dulap de fișiere virtual ar putea îmbunătăți performanța.
De exemplu, iată cum își descrie Apple arhitectura de memorie unificată site-ul oficial M1:
„M1 oferă, de asemenea, arhitectura noastră de memorie unificată, sau UMA. M1 își unifică memoria cu lățime de bandă mare și cu latență redusă într-un singur pool într-un pachet personalizat. Ca rezultat, toate tehnologiile din SoC pot accesa aceleași date fără a le copia între mai multe pool-uri de memorie. Acest lucru îmbunătățește dramatic performanța și eficiența energetică. Aplicațiile video sunt mai rapide. Jocurile sunt mai bogate și mai detaliate. Procesarea imaginii este fulgerătoare. Și întregul tău sistem este mai receptiv.”
Și nu este doar faptul că fiecare componentă poate accesa aceeași memorie în același loc. După cum subliniază Chris Mellor la Registrul, Apple folosește aici memorie cu lățime de bandă mare. Memoria este mai aproape de procesor (și de alte componente) și este doar mai rapid de accesat decât ar fi accesarea unui cip RAM tradițional conectat la o placă de bază printr-o interfață socket.
Apple nu este prima companie care a încercat memoria unificată
O diagramă NVIDIA din primele zile ale funcției de memorie unificată a companiei.
Apple nu este prima companie care abordează această problemă. De exemplu, NVIDIA a început să ofere dezvoltatorilor o soluție hardware și software numită Memorie unificată acum vreo sase ani.
Pentru NVIDIA, Unified Memory oferă o singură locație de memorie care este „accesabilă de la orice procesor dintr-un sistem”. În lumea NVIDIA, în ceea ce privește CPU și GPU, acestea merg în aceeași locație pentru aceleași date. Cu toate acestea, în culise, sistemul caută datele necesare între CPU și memoria GPU separată.
Din câte știm, Apple nu adoptă o abordare folosind tehnici din culise. În schimb, fiecare porțiune a SoC poate accesa exact aceeași locație pentru datele din memorie.
Concluzia cu UMA de la Apple este o performanță mai bună de la un acces mai rapid la RAM și un pool de memorie partajată care elimină penalizările de performanță pentru mutarea datelor la diferite adrese.
De câtă RAM aveți nevoie?
Soluția Apple nu este doar soare și fericire. Deoarece M1 are modulele RAM atât de profund integrate, nu îl puteți face upgrade după cumpărare. Dacă alegeți un MacBook Air de 8 GB, nu există o creștere ulterioară a memoriei RAM a dispozitivului respectiv. Pentru a fi corect, actualizarea memoriei RAM nu a fost ceva ce ai putea face pe un MacBook de ceva vreme. A fost ceva ce puteau face Mac Mini-urile anterioare, dar nu și noile versiuni M1.
Primele Mac-uri M1 depășesc 16 GB — puteți obține un Mac M1 cu 8 GB sau 16 GB de memorie, dar nu puteți obține mai mult de atât. Nu mai este vorba doar de a lipi un modul RAM într-un slot.
Deci de câtă memorie RAM ai nevoie? Când vorbim despre computerele Windows, sfatul general este că 8GB este mai mult decât suficient pentru sarcinile de calcul de bază. Jucătorii sunt sfătuiți să crească până la 16 GB, iar activitatea „prosumerului” probabil trebuie să se dubleze din nou pentru sarcini precum editarea fișierelor video mari, de înaltă rezoluție.
În mod similar, cu Mac-urile M1, modelul de bază cu 8 GB ar trebui să fie suficient pentru majoritatea oamenilor. De fapt, poate acoperi chiar și cele mai dure utilizări de zi cu zi. Este greu de spus, totuși, deoarece majoritatea benchmark-urilor pe care le-am văzut duc M1 la sarcină în benchmark-uri sintetice care împing CPU-ul sau GPU-ul.
Ceea ce contează cu adevărat este cât de bine se descurcă un Mac M1 cu menținerea mai multor programe și o mulțime de file de browser deschise simultan. Acest lucru nu se referă doar la testarea hardware-ului, ține cont, deoarece optimizările software pot contribui în mare măsură la îmbunătățirea acestui tip de performanță, motiv pentru care s-a concentrat atât de mult pe benchmark-urile care pot împinge cu adevărat hardware-ul. Cu toate acestea, în cele din urmă, am ghici că majoritatea oamenilor vor doar să vadă modul în care noile Mac-uri gestionează utilizarea „lumea reală”.
Stephen Hall la 9to5 Mac am văzut rezultate impresionante cu un MacBook Air M1 cu 8 GB de RAM. Pentru ca laptopul să înceapă să se clatine, a trebuit să aibă o fereastră Safari deschisă cu 24 de file de site, alte șase ferestre Safari care redau videoclipuri 2160p și Spotify care rulează în fundal. A făcut și o captură de ecran. „Abia atunci computerul s-a oprit în cele din urmă”, a spus Hall.
La TechCrunch, Matthew Panazarino a mers și mai departe cu un MacBook Pro M1 cu 16 GB de RAM. A deschis 400 de file în Safari (plus avea câteva alte programe deschise) și a funcționat bine, fără probleme. Interesant este că a încercat același experiment cu Chrome, dar Chrome s-a stins. Dar, a spus el, restul sistemului a continuat să funcționeze bine, în ciuda problemelor cu browserul Google. De fapt, în timpul testelor sale, a observat chiar că laptopul folosea spațiu de schimb la un moment dat, fără o scădere vizibilă a performanței.
Când PC-ul tău rămâne fără memorie RAM, exploatează spațiul de stocare disponibil pe SSD sau pe hard disk ca un pool temporar de memorie. Acest lucru poate trăda o încetinire vizibilă a performanței, deși nu și cu Mac-urile M1, se pare.
Acestea sunt doar experiențe ocazionale de zi cu zi, nu teste formale. Totuși, ele sunt probabil reprezentative pentru ceea ce să vă așteptați pentru o utilizare intensă de zi cu zi și, având în vedere abordarea optimizată a memoriei, 8 GB de RAM ar trebui să fie în regulă pentru majoritatea oamenilor care nu deschid file de browser în sute.
Cu toate acestea, dacă editați imagini sau fișiere video mari, de mai mulți gigaocteți, în timp ce răsfoiți câteva zeci de file și transmiteți un film în fundal, totul pe un monitor extern, atunci poate că alegerea modelului de 16 GB este cea mai bună alegere.
Nu este prima dată când Apple își regândește sistemele Mac și trece la o nouă arhitectură.