Apple преосмисля как компонентите трябва да съществуват и да работят в лаптоп. С чиповете M1 в новите Mac-ове Apple има нова „Unified Memory Architecture“ (UMA), която драстично ускорява производителността на паметта. Ето как работи паметта на Apple Silicon.
Съдържание
Как Apple Silicon се справя с RAM
В случай, че все още не сте чували новините, Apple обяви нова гама от Mac през ноември 2020 г. Новите модели MacBook Air, MacBook Pro и Mac Mini използват ARM-базиран процесор, специално проектиран от Apple, наречен M1. Тази промяна беше дълго очаквана и е кулминацията на десетилетието на Apple, прекарано в проектиране на ARM-базирани процесори за iPhone и iPad.
M1 е система на чип (SoC), което означава, че има не само процесор вътре в процесора, но и други ключови компоненти, включително графичния процесор, I/O контролери, Neural Engine на Apple за AI задачи и най-важното за нашите цели физическата RAM памет е част от същия пакет. За да бъде ясно, RAM не е на същия силикон като основните части на SoC. Вместо това, той седи отстрани, както е на снимката по-горе.
Добавянето на RAM към SoC не е нищо ново. SoC за смартфони могат да включват RAM и решението на Apple да остави RAM модулите настрани е нещо, което виждаме от компанията поне от 2018 г. Ако погледнете това Разпадане на iFixit за iPad Pro 11, можете да видите как RAM седи отстрани с процесора A12X.
Това, което сега е различно е, че този подход идва и при Mac, пълноправен компютър, предназначен за по-тежки натоварвания.
Основите: Какво представляват RAM и памет?
RAM означава памет с произволен достъп. Това е основният компонент на системната памет, който е временно място за съхранение на данни, които вашият компютър използва в момента. Това може да бъде всичко – от необходими файлове за стартиране на операционната система до електронна таблица, която в момента редактирате, до съдържанието на отворените раздели на браузъра.
Когато решите да отворите текстов файл, вашият процесор получава тези инструкции, както и коя програма да използва. След това процесорът взема всички данни, които са му необходими за тези операции, и зарежда необходимата информация в паметта. След това процесорът управлява промените, направени във файла, като осъществява достъп и манипулира това, което е в паметта.
Обикновено RAM съществува под формата на тези дълги, тънки пръчки, които се вписват в специализирани слотове на дънната платка на лаптопа или настолния ви компютър, както е на снимката по-горе. RAM може да бъде и обикновен квадрат или правоъгълен модул, който е запоен към дънната платка. Така или иначе, RAM за персонални компютри и Macs традиционно е бил дискретен компонент със собствено пространство на дънната платка.
M1 RAM: Дискретният съквартирант
Така че физическите RAM модули все още са отделни единици, но те седят върху същия зелен субстрат като процесора. „Голям крясък“, чувам те да казваш. „Каква е голямата работа?“ Е, на първо място, това означава по-бърз достъп до паметта, което неизбежно подобрява производителността. Освен това Apple променя начина, по който паметта се използва в системата.
Apple нарича своя подход „Unified Memory Architecture“ (UMA). Основната идея е, че RAM на M1 е един пул памет, до който всички части на процесора имат достъп. Първо, това означава, че ако графичният процесор се нуждае от повече системна памет, той може да увеличи използването, докато други части на SoC намаляват. Още по-добре, няма нужда да отделяте части от паметта за всяка част от SoC и след това да прехвърляте данни между двете пространства за различни части на процесора. Вместо това графичният процесор, процесорът и други части на процесора могат да имат достъп до същите данни на същия адрес на паметта.
За да разберете защо това е важно, представете си широките черти на това как работи една видео игра. Процесорът първо получава всички инструкции за играта и след това разтоварва данните, от които се нуждае GPU, към графичната карта. След това графичната карта взема всички тези данни и работи върху тях в рамките на собствения си процесор (GPU) и вградена RAM памет.
Дори ако имате процесор с интегрирана графика, графичният процесор обикновено поддържа своя собствена част от паметта, както и процесорът. И двамата работят върху едни и същи данни независимо и след това прехвърлят резултатите напред-назад между своите владения на паметта. Ако махнете изискването за преместване на данни напред-назад, лесно ще видите как съхраняването на всичко в един и същ виртуален шкаф за документи може да подобри производителността.
Например, ето как Apple описва своята унифицирана архитектура на паметта официалният уебсайт на M1:
„M1 също така разполага с нашата унифицирана архитектура на паметта или UMA. M1 обединява своята памет с висока честотна лента и ниска латентност в един пул в рамките на персонализиран пакет. В резултат на това всички технологии в SoC имат достъп до едни и същи данни, без да ги копират между множество пулове памет. Това драстично подобрява производителността и енергийната ефективност. Видео приложенията са по-бързи. Игрите са по-богати и по-подробни. Обработката на изображенията е светкавична. И цялата ви система е по-отзивчива.“
И не само, че всеки компонент може да има достъп до същата памет на едно и също място. Както посочва Крис Мелър над Регистърът, Apple използва тук памет с висока честотна лента. Паметта е по-близо до процесора (и други компоненти) и просто е по-бърз за достъп, отколкото би бил достъпът до традиционен RAM чип, свързан към дънната платка чрез интерфейс на сокет.
Apple не е първата компания, която изпробва Unified Memory
Диаграма на NVIDIA от първите дни на функцията Unified Memory на компанията.
Apple не е първата компания, която се доближава до този проблем. Например, NVIDIA започна да предлага на разработчиците хардуерно и софтуерно решение, наречено Обединена памет преди около шест години.
За NVIDIA Unified Memory предоставя едно място в паметта, което е „достъпно от всеки процесор в системата“. В света на NVIDIA, що се отнася до процесора и графичния процесор, те отиват на едно и също място за едни и същи данни. Въпреки това, зад кулисите, системата пейджинг необходимите данни между отделни CPU и GPU памет.
Доколкото знаем, Apple не използва подход, използващ задкулисни техники. Вместо това всяка част от SoC има достъп до точно същото място за данни в паметта.
Изводът с UMA на Apple е по-добра производителност от по-бърз достъп до RAM и споделен пул памет, който премахва наказанията за производителност при преместване на данни на различни адреси.
Колко RAM имате нужда?
Решението на Apple не е само слънце и щастие. Тъй като M1 има RAM модулите толкова дълбоко интегрирани, не можете да го надстроите след покупката. Ако изберете 8GB MacBook Air, няма увеличаване на RAM паметта на това устройство на по-късна дата. За да бъдем честни, надграждането на RAM не е нещо, което бихте могли да направите на MacBook от известно време. Това беше нещо, което предишните Mac Minis можеха да направят, но не и новите версии на M1.
Първите M1 Mac са най-високи с 16GB – можете да получите M1 Mac с 8GB или 16GB памет, но не можете да получите повече от това. Вече не е просто въпрос на залепване на RAM модул в слот.
И така, колко RAM имате нужда? Когато говорим за компютри с Windows, общият съвет е, че 8GB са повече от достатъчни за основни изчислителни задачи. Геймърите са добре посъветвани да увеличат това до 16 GB, а активността на „професионалистите“ вероятно трябва да се удвои отново за задачи като редактиране на големи видео файлове с висока разделителна способност.
По същия начин при M1 Macs базовият модел с 8GB трябва да е достатъчен за повечето хора. Всъщност той може да покрие дори най-твърдите ежедневни употреби. Трудно е да се каже обаче, тъй като повечето от бенчмарковете, които сме виждали, натоварват M1 със синтетични бенчмаркове, които тласкат CPU или GPU.
Това, което наистина има значение, е колко добре M1 Mac се справя с поддържането на множество програми и множество раздели на браузъра отворени наведнъж. Имайте предвид, че това не само тества хардуера, тъй като софтуерните оптимизации могат да извършат дълъг път към подобряване на този вид производителност, поради което има такъв фокус върху сравнителните показатели, които наистина могат да тласнат хардуера. В крайна сметка обаче бихме предположили, че повечето хора просто искат да видят как новите Mac се справят с използването на „реалния свят“.
Стивън Хол при 9to5 Mac видя впечатляващи резултати с M1 MacBook Air с 8GB RAM. За да накара лаптопа да започне да се клати, той трябваше да отвори един прозорец на Safari с 24 раздела на уебсайтове, други шест прозореца на Safari, които възпроизвеждат 2160p видео, и Spotify, работещ на заден план. Той също направи екранна снимка. „Едва тогава компютърът най-накрая спря,“ каза Хол.
В TechCrunch Матю Паназарино отиде още по-далеч с M1 MacBook Pro с 16GB RAM. Той отвори 400 раздела в Safari (плюс това имаше отворени няколко други програми) и работи добре, без никакви проблеми. Интересното е, че той опита същия експеримент с Chrome, но Chrome избухна. Но, каза той, останалата част от системата продължава да работи добре въпреки проблемите с браузъра на Google. Всъщност, по време на тестовете си, той дори забеляза, че лаптопът използва пространство за размяна в един момент, без забележимо намаляване на производителността.
Когато компютърът ви свърши без RAM, той отделя наличното съхранение на SSD или твърдия диск като временен пул памет. Това може да издаде забележимо забавяне на производителността, макар и не при M1 Mac, изглежда.
Това са просто случайни ежедневни преживявания, а не официални тестове. Все пак те вероятно са представителни за това какво да очаквате при интензивна ежедневна употреба и като се има предвид коригирания подход към паметта, 8 GB RAM би трябвало да са добре за повечето хора, които не отварят раздели на браузъра в стотици.
Въпреки това, ако откриете, че редактирате големи, многогигабайтни изображения или видео файлове, като същевременно разглеждате няколко десетки раздела и стриймвате филм във фонов режим на външен монитор, тогава може би изборът на 16GB модел е по-добрият избор.
Това не е първият път, когато Apple преосмисля своите Mac системи и преминава към нова архитектура.