Η Apple επανεξετάζει πώς θα πρέπει να υπάρχουν και να λειτουργούν τα εξαρτήματα μέσα σε έναν φορητό υπολογιστή. Με τα τσιπ M1 σε νέους Mac, η Apple έχει μια νέα “Unified Memory Architecture” (UMA) που επιταχύνει δραματικά την απόδοση της μνήμης. Δείτε πώς λειτουργεί η μνήμη στο Apple Silicon.
Πίνακας περιεχομένων
Πώς η Apple Silicon χειρίζεται τη μνήμη RAM
Σε περίπτωση που δεν έχετε ήδη ακούσει τα νέα, η Apple ανακοίνωσε μια νέα λίστα υπολογιστών Mac τον Νοέμβριο του 2020. Τα νέα μοντέλα MacBook Air, MacBook Pro και Mac Mini χρησιμοποιούν έναν επεξεργαστή βασισμένο σε ARM που έχει σχεδιαστεί κατά παραγγελία από την Apple που ονομάζεται M1. Αυτή η αλλαγή ήταν από καιρό αναμενόμενη και είναι το αποκορύφωμα της δεκαετίας που αφιέρωσε η Apple στο σχεδιασμό επεξεργαστών βασισμένων σε ARM για iPhone και iPad.
Το M1 είναι ένα σύστημα σε ένα τσιπ (SoC), που σημαίνει ότι δεν υπάρχει μόνο μια CPU μέσα στον επεξεργαστή, αλλά και άλλα βασικά στοιχεία, όπως η GPU, οι ελεγκτές I/O, η Neural Engine της Apple για εργασίες AI και, το πιο σημαντικό για τους σκοπούς μας, η φυσική RAM είναι μέρος του ίδιου πακέτου. Για να είμαστε σαφείς, η μνήμη RAM δεν είναι στο ίδιο πυρίτιο με τα θεμελιώδη μέρη του SoC. Αντίθετα, κάθεται στο πλάι όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα.
Η προσθήκη RAM στο SoC δεν είναι κάτι καινούργιο. Τα SoC smartphone μπορούν να περιλαμβάνουν μνήμη RAM και η απόφαση της Apple να αφήσει τις μονάδες RAM στο πλάι είναι κάτι που βλέπουμε από την εταιρεία τουλάχιστον από το 2018. Αν δείτε αυτό iFixit teardown για το iPad Pro 11, μπορείτε να δείτε τη μνήμη RAM να κάθεται στο πλάι με τον επεξεργαστή A12X.
Αυτό που είναι διαφορετικό τώρα είναι ότι αυτή η προσέγγιση έρχεται και στο Mac, έναν πλήρη υπολογιστή σχεδιασμένο για μεγαλύτερο φόρτο εργασίας.
Τα βασικά: Τι είναι η RAM και η μνήμη;
Η RAM σημαίνει μνήμη τυχαίας πρόσβασης. Είναι το κύριο στοιχείο της μνήμης του συστήματος, η οποία είναι ένας προσωρινός χώρος αποθήκευσης δεδομένων που χρησιμοποιεί ο υπολογιστής σας αυτήν τη στιγμή. Αυτό μπορεί να είναι οτιδήποτε, από απαραίτητα αρχεία για την εκτέλεση του λειτουργικού συστήματος έως ένα υπολογιστικό φύλλο που επεξεργάζεστε αυτήν τη στιγμή έως τα περιεχόμενα των ανοιχτών καρτελών του προγράμματος περιήγησης.
Όταν αποφασίζετε να ανοίξετε ένα αρχείο κειμένου, η CPU σας λαμβάνει αυτές τις οδηγίες καθώς και το πρόγραμμα που θα χρησιμοποιήσει. Στη συνέχεια, η CPU παίρνει όλα τα δεδομένα που χρειάζεται για αυτές τις λειτουργίες και φορτώνει τις απαραίτητες πληροφορίες στη μνήμη. Στη συνέχεια, η CPU διαχειρίζεται τις αλλαγές που έγιναν στο αρχείο, αποκτώντας πρόσβαση και χειρισμό ό,τι υπάρχει στη μνήμη.
Συνήθως, η μνήμη RAM υπάρχει με τη μορφή αυτών των μακριών, λεπτών ραβδιών που χωρούν σε εξειδικευμένες υποδοχές στη μητρική πλακέτα του φορητού υπολογιστή ή του επιτραπέζιου υπολογιστή σας, όπως απεικονίζεται παραπάνω. Η μνήμη RAM μπορεί επίσης να είναι ένα απλό τετράγωνο ή ορθογώνια μονάδα που είναι κολλημένη στη μητρική πλακέτα. Είτε έτσι είτε αλλιώς, η μνήμη RAM για υπολογιστές και Mac αποτελούσε παραδοσιακά ένα ξεχωριστό στοιχείο με δικό της χώρο στη μητρική πλακέτα.
M1 RAM: Ο διακριτός συγκάτοικος
Έτσι, οι φυσικές μονάδες RAM εξακολουθούν να είναι ξεχωριστές οντότητες, αλλά βρίσκονται στο ίδιο πράσινο υπόστρωμα με τον επεξεργαστή. «Μεγάλη κραυγή», σε ακούω να λες. «Ποιο είναι το μεγάλο θέμα;» Λοιπόν, πρώτα απ ‘όλα, αυτό σημαίνει ταχύτερη πρόσβαση στη μνήμη, η οποία αναπόφευκτα βελτιώνει την απόδοση. Επιπλέον, η Apple τροποποιεί τον τρόπο χρήσης της μνήμης στο σύστημα.
Η Apple αποκαλεί την προσέγγισή της «Αρχιτεκτονική Ενοποιημένης Μνήμης» (UMA). Η βασική ιδέα είναι ότι η RAM του M1 είναι μια ενιαία δεξαμενή μνήμης στην οποία μπορούν να έχουν πρόσβαση όλα τα μέρη του επεξεργαστή. Πρώτον, αυτό σημαίνει ότι εάν η GPU χρειάζεται περισσότερη μνήμη συστήματος, μπορεί να αυξήσει τη χρήση ενώ άλλα μέρη του SoC μειώνονται. Ακόμα καλύτερα, δεν χρειάζεται να χαράξετε τμήματα μνήμης για κάθε μέρος του SoC και στη συνέχεια να μεταφέρετε δεδομένα μεταξύ των δύο χώρων για διαφορετικά μέρη του επεξεργαστή. Αντίθετα, η GPU, η CPU και άλλα μέρη του επεξεργαστή μπορούν να έχουν πρόσβαση στα ίδια δεδομένα στην ίδια διεύθυνση μνήμης.
Για να δείτε γιατί είναι σημαντικό αυτό, φανταστείτε τις μεγάλες πινελιές του τρόπου λειτουργίας ενός βιντεοπαιχνιδιού. Η CPU λαμβάνει πρώτα όλες τις οδηγίες για το παιχνίδι και στη συνέχεια μεταφορτώνει τα δεδομένα που χρειάζεται η GPU στην κάρτα γραφικών. Στη συνέχεια, η κάρτα γραφικών παίρνει όλα αυτά τα δεδομένα και δουλεύει σε αυτά μέσα στον δικό της επεξεργαστή (την GPU) και την ενσωματωμένη μνήμη RAM.
Ακόμα κι αν έχετε επεξεργαστή με ενσωματωμένα γραφικά, η GPU διατηρεί συνήθως το δικό της κομμάτι μνήμης, όπως και ο επεξεργαστής. Και οι δύο εργάζονται στα ίδια δεδομένα ανεξάρτητα και στη συνέχεια μεταφέρουν τα αποτελέσματα μεταξύ των φέουδων μνήμης τους. Εάν απορρίψετε την απαίτηση για μετακίνηση δεδομένων εμπρός και πίσω, είναι εύκολο να δείτε πώς η διατήρηση των πάντων στον ίδιο εικονικό πίνακα αρχειοθέτησης θα μπορούσε να βελτιώσει την απόδοση.
Για παράδειγμα, δείτε πώς η Apple περιγράφει την ενοποιημένη αρχιτεκτονική μνήμης της την επίσημη ιστοσελίδα της M1:
«Το M1 διαθέτει επίσης την ενοποιημένη αρχιτεκτονική μνήμης μας ή το UMA. Το M1 ενοποιεί τη μνήμη υψηλού εύρους ζώνης και χαμηλής καθυστέρησης σε μια ενιαία ομάδα μέσα σε ένα προσαρμοσμένο πακέτο. Ως αποτέλεσμα, όλες οι τεχνολογίες στο SoC μπορούν να έχουν πρόσβαση στα ίδια δεδομένα χωρίς να τα αντιγράφουν μεταξύ πολλών δεξαμενών μνήμης. Αυτό βελτιώνει δραματικά την απόδοση και την απόδοση ισχύος. Οι εφαρμογές βίντεο είναι πιο εύκολες. Τα παιχνίδια είναι πιο πλούσια και πιο λεπτομερή. Η επεξεργασία εικόνας είναι αστραπιαία. Και ολόκληρο το σύστημά σας ανταποκρίνεται περισσότερο.”
Και δεν είναι μόνο ότι κάθε στοιχείο μπορεί να έχει πρόσβαση στην ίδια μνήμη στο ίδιο μέρος. Όπως επισημαίνει ο Chris Mellor στο Το Μητρώο, η Apple χρησιμοποιεί μνήμη υψηλού εύρους ζώνης εδώ. Η μνήμη είναι πιο κοντά στη CPU (και σε άλλα εξαρτήματα) και είναι απλά πιο γρήγορη από ό,τι θα ήταν η πρόσβαση σε ένα παραδοσιακό τσιπ RAM που είναι συνδεδεμένο σε μια μητρική πλακέτα μέσω διασύνδεσης υποδοχής.
Η Apple δεν είναι η πρώτη εταιρεία που δοκίμασε την ενοποιημένη μνήμη
Ένα διάγραμμα NVIDIA από τις πρώτες μέρες της λειτουργίας Ενοποιημένης Μνήμης της εταιρείας.
Η Apple δεν είναι η πρώτη εταιρεία που προσεγγίζει αυτό το πρόβλημα. Για παράδειγμα, η NVIDIA άρχισε να προσφέρει στους προγραμματιστές μια λύση υλικού και λογισμικού που ονομάζεται Ενιαία Μνήμη πριν από περίπου έξι χρόνια.
Για τη NVIDIA, η Ενοποιημένη Μνήμη παρέχει μια ενιαία θέση μνήμης που είναι «προσβάσιμη από οποιονδήποτε επεξεργαστή σε ένα σύστημα». Στον κόσμο της NVIDIA, όσον αφορά την CPU και την GPU, πηγαίνουν στην ίδια τοποθεσία για τα ίδια δεδομένα. Ωστόσο, στα παρασκήνια, το σύστημα σελιδοποιεί τα απαιτούμενα δεδομένα μεταξύ χωριστής μνήμης CPU και GPU.
Από όσο γνωρίζουμε, η Apple δεν υιοθετεί μια προσέγγιση χρησιμοποιώντας τεχνικές παρασκηνίου. Αντίθετα, κάθε τμήμα του SoC μπορεί να έχει πρόσβαση στην ίδια ακριβώς θέση για δεδομένα στη μνήμη.
Το τελικό αποτέλεσμα με το UMA της Apple είναι η καλύτερη απόδοση από την ταχύτερη πρόσβαση στη μνήμη RAM και μια κοινόχρηστη δεξαμενή μνήμης που καταργεί τις ποινές απόδοσης για τη μεταφορά δεδομένων σε διαφορετικές διευθύνσεις.
Πόση RAM χρειάζεστε;
Η λύση της Apple δεν είναι μόνο ηλιοφάνεια και ευτυχία. Δεδομένου ότι το M1 έχει τις μονάδες RAM τόσο βαθιά ενσωματωμένες, δεν μπορείτε να το αναβαθμίσετε μετά την αγορά. Εάν επιλέξετε ένα MacBook Air 8 GB, δεν θα αυξηθεί η μνήμη RAM αυτής της συσκευής αργότερα. Για να είμαστε δίκαιοι, η αναβάθμιση της μνήμης RAM δεν ήταν κάτι που θα μπορούσατε να κάνετε σε ένα MacBook εδώ και καιρό. Ήταν κάτι που μπορούσαν να κάνουν τα προηγούμενα Mac Mini, αλλά όχι οι νέες εκδόσεις M1.
Τα πρώτα M1 Mac ξεπερνούν τα 16 GB—μπορείτε να αποκτήσετε ένα M1 Mac με 8 GB ή 16 GB μνήμης, αλλά δεν μπορείτε να αποκτήσετε περισσότερο από αυτό. Δεν είναι πλέον μόνο το θέμα της τοποθέτησης μιας μονάδας RAM σε μια υποδοχή.
Λοιπόν πόση μνήμη RAM χρειάζεστε; Όταν μιλάμε για υπολογιστές με Windows, η γενική συμβουλή είναι ότι τα 8 GB είναι υπεραρκετά για βασικές υπολογιστικές εργασίες. Συνιστάται στους παίκτες να ανεβάσουν έως και 16 GB και η δραστηριότητα του “προμηθευτή” πιθανότατα πρέπει να διπλασιαστεί ξανά για εργασίες όπως η επεξεργασία μεγάλων αρχείων βίντεο υψηλής ανάλυσης.
Ομοίως, με τους M1 Mac, το βασικό μοντέλο με 8 GB θα πρέπει να είναι αρκετό για τους περισσότερους ανθρώπους. Στην πραγματικότητα, μπορεί να καλύπτει ακόμη και τις πιο σκληρές καθημερινές χρήσεις. Ωστόσο, είναι δύσκολο να το πούμε, καθώς τα περισσότερα από τα σημεία αναφοράς που έχουμε δει αναλαμβάνουν το M1 σε συνθετικά σημεία αναφοράς που ωθούν τη CPU ή την GPU.
Αυτό που πραγματικά έχει σημασία είναι πόσο καλά χειρίζεται ένα M1 Mac το να διατηρεί ανοιχτά πολλά προγράμματα και πολλές καρτέλες του προγράμματος περιήγησης ταυτόχρονα. Αυτό δεν δοκιμάζει μόνο το υλικό, προσέξτε, καθώς οι βελτιστοποιήσεις λογισμικού μπορούν να συμβάλουν πολύ στη βελτίωση αυτού του είδους της απόδοσης, γι’ αυτό και έχει δοθεί τόση έμφαση σε σημεία αναφοράς που μπορούν πραγματικά να ωθήσουν το υλικό. Ωστόσο, στο τέλος, θα μαντέψαμε ότι οι περισσότεροι θέλουν απλώς να δουν πώς χειρίζονται οι νέοι Mac τη χρήση του «πραγματικού κόσμου».
Ο Stephen Hall στο 9to5 Mac είδε εντυπωσιακά αποτελέσματα με ένα M1 MacBook Air με 8 GB RAM. Για να αρχίσει να παραπαίει ο φορητός υπολογιστής, έπρεπε να έχει ανοιχτό ένα παράθυρο Safari με 24 καρτέλες ιστότοπου, άλλα έξι παράθυρα Safari που παίζουν βίντεο 2160p και το Spotify να τρέχει στο παρασκήνιο. Έβγαλε και ένα στιγμιότυπο οθόνης. «Μόνο τότε ο υπολογιστής σταμάτησε τελικά», είπε ο Χολ.
Στο TechCrunch, ο Matthew Panazarino προχώρησε ακόμη περισσότερο με ένα M1 MacBook Pro με 16 GB RAM. Άνοιξε 400 καρτέλες στο Safari (συν είχε μερικά άλλα προγράμματα ανοιχτά) και έτρεξε μια χαρά, χωρίς κανένα πρόβλημα. Είναι ενδιαφέρον ότι δοκίμασε το ίδιο πείραμα με το Chrome, αλλά ο Chrome σβήνει. Ωστόσο, είπε, το υπόλοιπο σύστημα συνέχισε να αποδίδει καλά παρά τα προβλήματα με το πρόγραμμα περιήγησης της Google. Μάλιστα, κατά τη διάρκεια των δοκιμών του, παρατήρησε ακόμη και το φορητό υπολογιστή να χρησιμοποιεί swap space σε ένα σημείο, χωρίς αισθητή πτώση στην απόδοση.
Όταν ο υπολογιστής σας εξαντληθεί η μνήμη RAM, δημιουργεί διαθέσιμο χώρο αποθήκευσης SSD ή σκληρού δίσκου ως προσωρινή δεξαμενή μνήμης. Αυτό μπορεί να προδώσει μια αισθητή επιβράδυνση στην απόδοση, αν και όχι με τους M1 Macs, φαίνεται.
Αυτές είναι απλώς περιστασιακές καθημερινές εμπειρίες, όχι επίσημες δοκιμές. Ωστόσο, είναι πιθανό να αντιπροσωπεύουν τι να περιμένουμε για έντονη καθημερινή χρήση και, δεδομένης της προσαρμοσμένης προσέγγισης στη μνήμη, τα 8 GB RAM θα πρέπει να είναι εντάξει για τους περισσότερους ανθρώπους που δεν ανοίγουν καρτέλες του προγράμματος περιήγησης κατά εκατοντάδες.
Ωστόσο, εάν επεξεργάζεστε μεγάλες εικόνες ή αρχεία βίντεο πολλών gigabyte ενώ ταυτόχρονα περιηγείστε σε μερικές δεκάδες καρτέλες και μεταδίδετε μια ταινία στο παρασκήνιο όλα σε μια εξωτερική οθόνη, τότε ίσως η επιλογή του μοντέλου των 16 GB είναι η καλύτερη επιλογή.
Αυτή δεν είναι η πρώτη φορά που η Apple επανεξετάζει τα συστήματα Mac της και μετακινείται σε μια νέα αρχιτεκτονική.