Apple переосмысливает, как компоненты должны существовать и работать внутри ноутбука. С микросхемами M1 в новых компьютерах Mac Apple использует новую «Унифицированную архитектуру памяти» (UMA), которая значительно увеличивает производительность памяти. Вот как работает память в Apple Silicon.
Оглавление
Как Apple Silicon обрабатывает оперативную память
Если вы еще не слышали новости, Apple анонсировала новую линейку компьютеров Mac в ноябре 2020 года. В новых моделях MacBook Air, MacBook Pro и Mac Mini используется процессор на базе ARM, специально разработанный Apple, под названием M1. Это изменение было долгожданным и стало кульминацией десятилетия, которое Apple потратила на разработку процессоров на базе ARM для iPhone и iPad.
M1 — это система на кристалле (SoC), что означает, что внутри процессора есть не только ЦП, но и другие ключевые компоненты, включая графический процессор, контроллеры ввода-вывода, нейронный движок Apple для задач ИИ и, что наиболее важно, для наших целей физическая оперативная память является частью того же пакета. Чтобы было ясно, оперативная память не находится на том же кремнии, что и основные части SoC. Вместо этого он сидит в стороне, как показано выше.
В добавлении оперативной памяти к SoC нет ничего нового. SoC для смартфонов могут включать в себя оперативную память, и решение Apple отложить модули оперативной памяти в сторону — это то, что мы наблюдаем в компании как минимум с 2018 года. Если вы посмотрите на это Разборка iFixit для iPad Pro 11, вы можете увидеть ОЗУ, сидящую сбоку от процессора A12X.
Что изменилось сейчас, так это то, что этот подход распространяется и на Mac, полноценный компьютер, предназначенный для более тяжелых рабочих нагрузок.
Основы: что такое ОЗУ и память?
RAM означает оперативную память. Это основной компонент системной памяти, который представляет собой временное пространство для хранения данных, которые ваш компьютер использует прямо сейчас. Это может быть что угодно, от файлов, необходимых для запуска операционной системы, до электронной таблицы, которую вы в настоящее время редактируете, до содержимого открытых вкладок браузера.
Когда вы решаете открыть текстовый файл, ваш ЦП получает эти инструкции, а также информацию о том, какую программу использовать. Затем ЦП берет все данные, необходимые для этих операций, и загружает необходимую информацию в память. Затем ЦП управляет изменениями, внесенными в файл, обращаясь к содержимому памяти и манипулируя им.
Как правило, оперативная память существует в виде длинных и тонких стержней, которые вставляются в специальные слоты на материнской плате вашего ноутбука или настольного компьютера, как показано на рисунке выше. RAM также может быть простым квадратом или прямоугольный модуль, припаянный к материнской плате. В любом случае, оперативная память для ПК и Mac традиционно была отдельным компонентом с собственным пространством на материнской плате.
M1 RAM: Дискретный сосед по комнате
Таким образом, физические модули RAM по-прежнему являются отдельными объектами, но они находятся на той же зеленой подложке, что и процессор. «Большой возглас», — слышу вы. «Подумаешь?» Во-первых, это означает более быстрый доступ к памяти, что неизбежно повышает производительность. Кроме того, Apple настраивает способ использования памяти в системе.
Apple называет свой подход «Объединенной архитектурой памяти» (UMA). Основная идея заключается в том, что ОЗУ M1 — это единый пул памяти, к которому могут получить доступ все части процессора. Во-первых, это означает, что если графическому процессору требуется больше системной памяти, он может увеличить использование, в то время как другие части SoC будут сокращаться. Более того, нет необходимости выделять части памяти для каждой части SoC, а затем перемещать данные между двумя пространствами для разных частей процессора. Вместо этого графический процессор, центральный процессор и другие части процессора могут обращаться к одним и тем же данным по одному и тому же адресу памяти.
Чтобы понять, почему это важно, представьте себе общие черты того, как работает видеоигра. ЦП сначала получает все инструкции для игры, а затем выгружает данные, необходимые ГП, на видеокарту. Затем видеокарта берет все эти данные и обрабатывает их в своем собственном процессоре (GPU) и встроенной оперативной памяти.
Даже если у вас есть процессор со встроенной графикой, графический процессор, как и процессор, обычно поддерживает свой собственный блок памяти. Они оба работают с одними и теми же данными независимо, а затем перемещают результаты между своими владениями памяти. Если отказаться от необходимости перемещать данные туда и обратно, легко увидеть, как хранение всего в одном виртуальном картотеке может повысить производительность.
Например, вот как Apple описывает свою унифицированную архитектуру памяти на официальный сайт M1:
«M1 также имеет нашу унифицированную архитектуру памяти или UMA. M1 объединяет свою память с высокой пропускной способностью и малой задержкой в единый пул в рамках специального пакета. В результате все технологии SoC могут получать доступ к одним и тем же данным, не копируя их между несколькими пулами памяти. Это значительно повышает производительность и энергоэффективность. Видео приложения стали быстрее. Игры богаче и детальнее. Обработка изображений происходит молниеносно. И вся ваша система более отзывчива ».
И дело не только в том, что каждый компонент может обращаться к одной и той же памяти в одном и том же месте. Как указывает Крис Меллор на Реестр, Apple использует здесь память с высокой пропускной способностью. Память расположена ближе к процессору (и другим компонентам), и доступ к ней быстрее, чем к традиционному чипу RAM, подключенному к материнской плате через интерфейс сокета.
Apple — не первая компания, попробовавшая унифицированную память
Диаграмма NVIDIA с первых дней существования функции Unified Memory компании.
Apple не первая компания, которая подошла к этой проблеме. Например, NVIDIA начала предлагать разработчикам программно-аппаратное решение под названием Единая память около шести лет назад.
Для NVIDIA унифицированная память предоставляет единую ячейку памяти, которая «доступна с любого процессора в системе». В мире NVIDIA, что касается ЦП и ГП, они собираются в одно и то же место для одних и тех же данных. Однако за кулисами система выполняет подкачку необходимых данных между отдельной памятью ЦП и ГП.
Насколько нам известно, Apple не использует закулисные методы. Вместо этого каждая часть SoC может получить доступ к одному и тому же месту для данных в памяти.
Суть UMA от Apple — это лучшая производительность за счет более быстрого доступа к ОЗУ и общего пула памяти, который устраняет потери производительности при перемещении данных по разным адресам.
Сколько оперативной памяти вам нужно?
Решение Apple — это не только солнечный свет и счастье. Поскольку M1 имеет настолько глубоко интегрированные модули оперативной памяти, вы не можете обновить его после покупки. Если вы выберете MacBook Air 8 ГБ, то в дальнейшем объем оперативной памяти этого устройства не будет увеличиваться. Честно говоря, обновление ОЗУ уже давно не является тем, что вы могли бы сделать на MacBook. Это было то, что могли делать предыдущие Mac Minis, но не новые версии M1.
Максимальный размер первых компьютеров Mac M1 составляет 16 ГБ — вы можете получить Mac M1 с 8 или 16 ГБ памяти, но вы не можете получить больше этого. Дело больше не в том, чтобы просто вставить модуль RAM в слот.
Итак, сколько оперативной памяти вам нужно? Когда мы говорим о ПК с Windows, общий совет заключается в том, что 8 ГБ более чем достаточно для основных вычислительных задач. Геймерам рекомендуется увеличить этот объем до 16 ГБ, а активность «просьюмеров», вероятно, потребуется снова удвоить для таких задач, как редактирование больших видеофайлов с высоким разрешением.
Точно так же с Mac M1 базовой модели с 8 ГБ должно хватить для большинства людей. Фактически, он может охватывать даже самые жесткие из повседневных задач. Однако трудно сказать, поскольку большинство тестов, которые мы видели, заставляют M1 решать задачи в синтетических тестах, которые нагружают процессор или графический процессор.
Что действительно важно, так это то, насколько хорошо M1 Mac поддерживает одновременное открытие нескольких программ и множества вкладок браузера. Имейте в виду, что это не просто тестирование оборудования, поскольку оптимизация программного обеспечения может иметь большое значение для улучшения такого рода производительности, поэтому такое внимание уделяется тестам, которые действительно могут подтолкнуть оборудование. Однако, в конце концов, мы могли бы предположить, что большинство людей просто хотят увидеть, как новые Mac справляются с использованием в «реальном мире».
Стивен Холл в 9to5 Mac показал впечатляющие результаты с MacBook Air M1 с 8 ГБ оперативной памяти. Чтобы ноутбук начал давать сбои, ему нужно было открыть одно окно Safari с 24 вкладками веб-сайта, еще шесть окон Safari, воспроизводящих видео 2160p, и Spotify, работающий в фоновом режиме. Он тоже сделал скриншот. «Только тогда компьютер наконец остановился», — сказал Холл.
На TechCrunch Мэтью Паназарино пошел еще дальше с MacBook Pro M1 с 16 ГБ оперативной памяти. Он открыл 400 вкладок в Safari (к тому же у него было открыто несколько других программ), и все работало нормально, без каких-либо проблем. Интересно, что он попробовал тот же эксперимент с Chrome, но Chrome не выдержал. Но, по его словам, остальная часть системы продолжала работать хорошо, несмотря на проблемы с браузером Google. Фактически, во время своих тестов он даже заметил, что в какой-то момент ноутбук использовал пространство подкачки без заметного падения производительности.
Когда на вашем ПК заканчивается оперативная память, он выделяет доступный SSD или жесткий диск в качестве временного пула памяти. Это может свидетельствовать о заметном снижении производительности, хотя, похоже, не на Mac M1.
Это просто повседневный опыт, а не формальные тесты. Тем не менее, они, вероятно, демонстрируют, чего ожидать от интенсивного повседневного использования, и, учитывая улучшенный подход к памяти, 8 ГБ ОЗУ должно подойти большинству людей, которые не открывают вкладки браузера сотнями.
Однако, если вы редактируете большие, многогигабайтные изображения или видеофайлы, одновременно просматривая несколько десятков вкладок и транслируя фильм в фоновом режиме на внешнем мониторе, то, возможно, лучшим выбором будет выбор модели на 16 ГБ.
Это не первый раз, когда Apple переосмысливает свои системы Mac и переходит на новую архитектуру.