Az Apple Unified Memory Architecture először a Mac gépen hozott változtatásokat az Apple Silicon M1 chipekkel. Egyértelmű építészeti előnyei vannak a hardvernek – és ez jó és rossz is a fogyasztók számára. Íme, miért.
Az Apple egységes memóriaarchitektúráját (UMA) júniusban jelentették be. 2020 az új Apple Silicon CPU-kkal együtt. Az UMA számos előnnyel rendelkezik a hagyományosabb memóriamegközelítésekhez képest, és forradalmat jelent mind teljesítményben, mind méretben.
A hagyományos asztali számítógépek és laptopok tervezésében a RAM néven ismert fő rendszermemória a CPU-tól és a GPU-tól különálló rendszerbuszon található.
Általában szükség van egy buszvezérlőre, amely megszakításokat használ, ha a CPU-nak adatra van szüksége a fő rendszermemóriából. A megszakítások olyan hardverjelek, amelyeket a számítógép különböző részei használnak a rendszer más részeinek szüneteltetésére egy feladat végrehajtása közben.
A megszakítások késést okoznak a rendszerfeldolgozásban.
Így például minden alkalommal, amikor a CPU-nak hozzá kell férnie a memóriában lévő adatokhoz, vagy minden alkalommal, amikor a képernyőt frissíteni kell, megszakítás jön létre, a rendszer leáll, és a feladat befejeződik. Amikor a feladat elkészült, a rendszer folytatja az általános feldolgozást.
Később bevezették a közvetlen memóriaelérést (DMA), de az alaplap méretei és távolságai miatt a RAM-elérés továbbra is lassú lehet. A DMA egy olyan koncepció, amelyben egyes számítógépes alrendszerek a CPU-tól függetlenül hozzáférhetnek a memóriához.
DMA-ban a CPU memóriaátvitelt kezdeményez, majd más munkát végez. Amikor a DMA művelet befejeződött, a memóriavezérlő megszakítást generál, jelezve a CPU-nak, hogy az adatok készen állnak.
A RAM-hozzáférés csak egyfajta megszakítás a hagyományos számítógép-architektúrában. Általában minél több busz és megszakítás van, annál több a teljesítmény szűk keresztmetszete a számítógépen.
Rendszer chipen
A grafikus feldolgozó egységek (GPU-k) és a játékkonzolok már régóta megoldották ezt a problémát azáltal, hogy egyetlen chipbe integrálták az összetevőket, ami kiküszöböli a buszokat és a megszakításokat. A GPU-k például általában saját RAM-mal rendelkeznek a chiphez, ami felgyorsítja a feldolgozást és gyorsabb grafikát tesz lehetővé.
Ez a System on a Chip (SoC) kialakítás az új trend a rendszer-és CPU-tervezésben, mert egyszerre növeli a sebességet és csökkenti az alkatrészek számát – ami csökkenti a termékek összköltségét.
Lehetővé teszi a rendszerek kisebb méretét is. Az okostelefonok már régóta használnak SoC-terveket a méret csökkentése és az energiatakarékosság érdekében, például az Apple saját iPhone ARM SoC-jét.
A Sony PlayStation 2 volt az első fogyasztói játékkonzol, amely integrált SoC-vel, az úgynevezett Emotion Engine volt. amely több mint egy tucat hagyományos komponenst és alrendszert integrált egyetlen szerszámba.
Az Apple M1 és M2 ARM-alapú lapkatervei hasonlóak. Ezek lényegében egy SoC kialakítás, amely egyetlen chipbe integrálja a CPU-kat, a GPU-kat, a fő RAM-ot és egyéb összetevőket.
Ennél a kialakításnál ahelyett, hogy a CPU-nak egy memóriabuszon keresztül kellene hozzáférnie a RAM tartalmához, a RAM közvetlenül a CPU-hoz csatlakozik. Amikor a CPU-nak adatokat kell tárolnia vagy lekérnie a RAM-ban, egyszerűen közvetlenül a RAM chipekhez kerül.
Ezzel a változtatással nincs több buszmegszakítás.
Ez a kialakítás megszünteti a RAM-busz szűk keresztmetszeteit, ami jelentősen javítja teljesítmény. Az M1 Max például 400 GB/sec memória átviteli sebességet biztosít – megközelíti a modern játékkonzolokét, mint például a Sony PlayStation 5.
A SoC integráció az egyik fő oka annak, hogy az M1 és M2 sorozatú CPU-k ilyenek gyors – és miért érkezik végre a modern konzolos játékszintű grafika a Mac-re.
Ez az oka annak, hogy a macOS végre lendületesnek és érzékenynek érzi magát, miután évtizedekig kissé gumisnak érezte magát.
Az SoC-k jelentősen csökkentik az energiafogyasztást és a hőt is, így ideálisak laptopokhoz, telefonokhoz, táblagépekhez és más hordozható eszközökhöz. A kevesebb hő egyúttal azt is jelenti, hogy az alkatrészek hosszabb ideig tartanak, és kevésbé szenvednek anyagromlást az idő múlásával.
A hő idővel befolyásolja a rendszer teljesítményét, mivel lassan rontja az anyagok összetevőiben lévő tulajdonságait, ami némileg gyengébb teljesítményhez vezet. Ez az egyik oka annak, hogy a nagyon régi számítógépek „lelassulnak” az idő múlásával, és ez az egyik oka a meghibásodásoknak.
“A hő az elektronika ellensége”, ahogy az EE világában mondják.
Az Apple M1 CPU integrált RAM-mal.
>
Az Apple Silicon integrált memóriájának hátránya
Bár az Apple SoC-tervei hatalmas előrelépésnek bizonyultak a hagyományos kialakításokhoz képest, vannak árnyoldalai is.
Az első és legnyilvánvalóbb a frissítések – mivel magában a CPU-ban van a rendszer-RAM, nincs mód a RAM későbbi bővítésére, kivéve a CPU cseréjét – amely a modern felületre szerelhető eszközzel (SMD) forrasztási technológiát, valószínűleg nem szeretné.
A korábbi Mac-modellek RAM DIMM-ek (kettős soros memóriamodulok) vagy memória”stickek”bankokkal rendelkeztek, amelyek a memória bővítése érdekében nagyobb méretre cserélhetők.
Az Apple Silicon esetében ez a lehetőség megszűnik, mivel magukat a RAM chipeket a CPU-ba gyártják. Ha Apple Silicon Mac gépet vásárol, akkor az eredetileg megrendelt RAM méretétől függetlenül.
Egy másik hátránya, hogy ha a RAM vagy a CPU meghibásodik, az egész dolog meghibásodik. Nem lehet csak egy alkatrészt cserélni, mindent meg kell csinálni.
A modern Mac alaplapok olyan aprók, hogy többnyire SMD-komponenseket tartalmaznak. A legtöbb esetben olcsóbb és gyorsabb, ha az egészet kicseréli, vagy egyszerűen vesz egy új Macet.
A SoC-k másik és ugyanilyen nyilvánvaló hátránya, hogy az integrált GPU-k használata azt jelenti, hogy nincs mód a Mac grafikus kártyájának későbbi frissítésére egy gyorsabb vagy nagyobb verzióra. És mivel az Apple megszünteti a külső Thunderbolt GPU-bővítő dobozok támogatását az Apple Siliconban, még a külső GPU-bővítés sem lehetséges.
Mindez természetesen azt jelenti, hogy a modern Mac-ek egyre inkább „készülékekké” válnak, semmint számítógépekhez, ahogyan azt hagyományosan gondoljuk róluk.
Összességében ez jó dolog.
Ez azt jelenti, hogy néhány évente új Mac-et szeretne vásárolni, de a teljesítménynövekedés miatt ez a frissítési út megéri. Az Apple régi Intel-alapú hagyományos architektúrájához képest az Apple Silicon teljes forradalom a teljesítmény tekintetében.
Ahogy a rendszerek egyre kisebbek lesznek, az eszközök is egyre kisebbek lesznek. A laptopok vékonyabbak és könnyebbek lesznek, és az akkumulátor élettartama tovább javul – még akkor is, ha a teljesítmény idővel javul.
Néhány éven belül nem kétséges, hogy az Apple eléggé fejlettebb lesz az Apple Silicon terén ahhoz, hogy egy új Mac megérje a költségeket. Az idő pénz, és a modern Mac gépeken az Apple Silicon használatával elvégezhető munka mennyisége messze meghaladja a frissítés költségeit.
Az Apple Silicon technikai részleteiről az Apple fejlesztői webhelyén olvashat bővebben.
