בשנת 2020 אפל עשתה מהלך נועז; הם זרקו את אינטל ועברו לסיליקון הקנייני שלהם להפעלת מחשבי ה-MacBook שלהם. למרות שהמעבר לארכיטקטורת ARM משפת העיצוב x86 הרים כמה גבות, אפל הוכיחו שכולם טועים כאשר ה-MacBooks המופעלים על ידי אפל סיליקון הציעו ביצועים מרשימים לכל וואט.
לדברי מספר מומחים, המעבר לארכיטקטורת ARM היה סיבה גדולה לעלייה בביצועים/וואט. עם זאת, ארכיטקטורת הזיכרון המאוחד החדשה מילאה גם תפקיד מכריע בשיפור הביצועים של מחשבי ה-MacBooks מהדור החדש.
אז מהי ארכיטקטורת הזיכרון המאוחד של אפל ואיך זה עובד? ובכן, בוא נגלה.
למה המחשב שלך צריך זיכרון?
לפני שנכנסים לארכיטקטורת הזיכרון המאוחד של אפל, חיוני להבין מדוע יש צורך במערכות אחסון ראשיות כמו זיכרון גישה אקראית (RAM) מלכתחילה.
אתה מבין, מעבד מסורתי פועל במהירות שעון של 4 גיגה-הרץ במהלך א בוסט טורבו. במהירות שעון זו, מעבד יכול לבצע משימות ברבע ננו-שנייה. עם זאת, כונני אחסון, כמו SSD וכונני HDD, יכולים לספק נתונים למעבד רק כל עשר מילישניות - כלומר 10 מיליון ננו-שניות. זה אומר שבזמן שבין ה-CPU מסיים לעבד את הנתונים שעליהם הוא עובד ועד קבלת אצווה המידע הבאה, הוא לא פעיל.
זה מראה בבירור שכונני אחסון לא יכולים לעמוד בקצב של המעבד. מחשבים פותרים בעיה זו באמצעות מערכות אחסון ראשיות כמו זיכרון RAM. למרות שמערכת זיכרון זו אינה יכולה לאחסן נתונים לצמיתות, היא מהירה הרבה יותר בהשוואה ל-SSD - היא יכולה לשלוח נתונים תוך 8.8 ננו-שניות בלבד: מהר לאין שיעור מה-SSD המהירים ביותר כרגע.
זמן הגישה הנמוך הזה מאפשר למעבד לקבל נתונים מהר יותר, ומאפשר לו לעבור מידע מתמשך במקום לחכות שה-SSD ישלח אצווה נוספת לעיבוד.
בשל ארכיטקטורת עיצוב זו, תוכניות בכונני האחסון מועברות ל-RAM ולאחר מכן ניגשות ל-CPU דרך אוגרי ה-CPU. לכן, מערכת אחסון ראשונית מהירה יותר משפרת את הביצועים של מחשב, וזה בדיוק מה שאפל עושה עם ארכיטקטורת הזיכרון המאוחד שלה.
הבנה כיצד פועלות מערכות זיכרון מסורתיות
כעת, כאשר אנו יודעים מדוע יש צורך ב-RAM, עלינו להבין כיצד ה-GPU וה-CPU מנצלים אותו. למרות שגם ה-GPU וגם ה-CPU מיועדים לעיבוד נתונים, ה-CPU מיועד לבצע חישובים למטרות כלליות. להיפך, ה-GPU נועד לבצע את אותה משימה על ליבות שונות. בשל הבדל זה בעיצוב, ה-GPU יעיל ביותר בעיבוד ועיבוד תמונה.
למרות שלמעבד ול-GPU יש ארכיטקטורות שונות, הם תלויים במערכות אחסון ראשיות לקבלת נתונים. ישנם שני סוגים של זיכרונות גישה אקראית במערכת מסורתית עם GPU ייעודי. זהו ה-VRAM ו-RAM של המערכת. הידוע גם כ-Video RAM, ה-VRAM אחראי לשליחת נתונים ל-GPU, ו-RAM של המערכת מעביר נתונים ל-CPU.
אבל כדי להבין טוב יותר את מערכות ניהול הזיכרון, בואו נסתכל על דוגמה אמיתית של משחק משחק.
כשפותחים את המשחק, ה-CPU נכנס לתמונה, ונתוני התוכנית של המשחק מועברים ל-RAM של המערכת. לאחר מכן, המעבד מעבד את הנתונים ושולח אותם ל-VRAM. לאחר מכן, ה-GPU מעבד את הנתונים הללו ושולח אותם בחזרה ל-RAM כדי שה-CPU יציג את המידע על המסך. במקרים של מערכת GPU משולבת, שני התקני המחשוב חולקים את אותו זיכרון RAM אך ניגשים לחללים שונים בזיכרון.
גישה מסורתית זו כוללת הרבה תנועת נתונים מה שהופך את המערכת ללא יעילה. כדי לפתור בעיה זו, אפל משתמשת בארכיטקטורת הזיכרון המאוחד.
כיצד פועלת ארכיטקטורת הזיכרון המאוחד ב- Apple Silicon?
אפל עושה כמה דברים אחרת בכל הנוגע למערכות זיכרון.
במקרה של מערכות גנריות, ה-RAM מחובר למעבד באמצעות שקע בלוח האם. חיבור זה פוגע בכמות הנתונים הנשלחת למעבד.
מצד שני, סיליקון תפוח משתמש באותו מצע להרכבת ה-RAM וה-SoC. למרות שה-RAM אינו חלק מה-SoC בארכיטקטורה כזו, אפל משתמשת במצע interposer (Fabric) כדי לחבר את ה-RAM ל-SoC. האינטרפוזר אינו אלא שכבת סיליקון בין ה-SOC ל-RAM.
בהשוואה לשקעים מסורתיים, המסתמכים על חוטים להעברת נתונים, ה-interposer מאפשר ל-RAM להתחבר לערכת השבבים באמצעות חיבורי סיליקון. זה אומר שלמחשבי ה-MacBooks המונעים מסיליקון של אפל, זיכרון ה-RAM שלהם אפוי באריזה ישירות, מה שהופך אותו למהיר יותר להעביר נתונים בין הזיכרון למעבד. זיכרון ה-RAM גם פיזית קרוב יותר למקום שבו נדרשים הנתונים (המעבדים), ובכך מאפשר לנתונים להגיע לאן שהם צריכים מוקדם יותר.
בשל הבדל זה בחיבור ה-RAM לערכת השבבים, הוא יכול לגשת לרוחבי פס נתונים גבוהים.
בנוסף להבדל שהוזכר לעיל, אפל שינתה גם את אופן הגישה של המעבד וה-GPU למערכת הזיכרון.
כפי שהוסבר קודם, ל-GPU ול-CPU יש בריכות זיכרון שונות בהגדרות המסורתיות. אפל, להיפך, מאפשרת ל-GPU, למעבד ולמנוע העצבים לגשת לאותו מאגר זיכרון. בשל כך, אין צורך להעביר נתונים ממערכת זיכרון אחת לאחרת, מה שמשפר עוד יותר את יעילות המערכת.
בשל כל ההבדלים הללו בארכיטקטורת הזיכרון, מערכת הזיכרון המאוחדת מציעה רוחב פס נתונים גבוה ל-SoC. למעשה, ה-M1 Ultra מספק רוחב פס של 800 GB/s. רוחב הפס הזה גדול יותר באופן משמעותי בהשוואה למעבדי GPU בעלי ביצועים גבוהים כמו AMD Radeon RX 6800 ו-6800XT, המציעים רוחב פס של 512 GB/s.
רוחב פס גבוה זה מאפשר ל-CPU, GPU ולמנוע העצבים לגשת למאגרי נתונים עצומים בתוך ננו-שניות. בנוסף, אפל משתמשת במודולי RAM של LPDDR5 ב-6400 מגה-הרץ בסדרת M2 כדי לספק נתונים במהירויות מדהימות.
כמה זיכרון מאוחד אתה צריך?
כעת, לאחר שיש לנו הבנה בסיסית של ארכיטקטורת הזיכרון המאוחד, אנו יכולים לבדוק כמה ממנה אתה צריך.
למרות שארכיטקטורת הזיכרון המאוחד מציעה מספר יתרונות, עדיין יש לה כמה פגמים. ראשית, ה-RAM מחובר ל-SoC, כך שמשתמשים לא יכולים לשדרג את ה-RAM במערכת שלהם. יתר על כן, המעבד, ה-GPU והמנוע העצבי ניגשים לאותה מאגר זיכרון. בשל כך, כמות הזיכרון הנדרשת למערכת גדלה באופן דרסטי.
לכן, אם אתה מישהו שגולש באינטרנט ומשתמש בהמון מעבדי תמלילים, 8 GB של זיכרון יספיקו לך. אבל אם אתה משתמש בתכניות Adobe Creative Cloud לעתים קרובות, קבלת גרסת ה-16 GB היא אפשרות טובה יותר מכיוון שתהיה לך חוויה חלקה יותר בעריכת תמונות, סרטונים וגרפיקה במחשב שלך.
כדאי גם לשקול את ה-M1 Ultra עם זיכרון RAM של 128 ג'יגה-בייט אם אתה מתאמן במודלים רבים של למידה עמוקה או עובד על קווי זמן של וידאו עם המון שכבות וצילומי 4K.
האם ארכיטקטורת הזיכרון המאוחד הכל לטובה?
ארכיטקטורת הזיכרון המאוחד על סיליקון אפל מבצעת מספר שינויים במערכות הזיכרון במחשב. משינוי אופן חיבור ה-RAM ליחידות החישוביות ועד להגדרה מחדש של ארכיטקטורת הזיכרון, אפל משנה את האופן שבו מערכות זיכרון מתוכננות כדי לשפר את היעילות של המערכות שלהן.
עם זאת, הארכיטקטורה החדשה יוצרת מצב מירוץ בין המעבד, ה-GPU והמנוע העצבי, ומגדילה את כמות ה-RAM שהמערכת צריכה.
