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什么是RAM和內存?

我快閉嘴 ? 來源:半導體行業觀察 ? 作者:半導體行業觀察 ? 2020-12-01 15:21 ? 次閱讀
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蘋果正在重新考慮筆記本電腦的內部組件應該如何存在和運行。通過在新Mac中使用M1芯片,蘋果電腦擁有了新的“統一內存架構”(Unified Memory Architecture:UMA),它可以顯著提高內存性能,這也是內存在Apple Silicon上的工作方式。

Apple Silicon如何處理RAM

以防您還沒有聽說過該消息,我們重新說一下,Apple在2020年11月發布兩千全新的Mac,包括新款的MacBook Air,MacBook Pro和Mac Mini,這些新設備都使用由Apple定制設計的基于ARM架構的處理器——M1。長期以來,人們一直期待著這種改變,這也是蘋果十年來為iPhone和iPad設計基于ARM處理器的最高潮。

M1是片上系統(SoC),這意味著處理器中不僅有CPU,而且還有其他關鍵組件,包括GPU,I / O控制器,用于AI任務的Apple神經引擎,最重要的是,物理RAM也是封裝中的一部分。需要明確的是,RAM與SoC的基本部分不在同一芯片上。相反,它位于上圖所示的一側。

向SoC添加RAM并不是什么新鮮事。智能手機的SoC可能包含RAM,并且蘋果公司決定至少從2018年開始就將RAM模塊放到一邊。如果您查看iPad Pro 11的iFixit拆解,您會發現RAM也與A12X處理器并排放置。

現在不同的是,這種方法也適用于Mac,這是一種專為繁重的工作量而設計的成熟計算機。

基礎知識:什么是RAM和內存?

RAM代表隨機存取存儲器。它是系統內存的主要組成部分,它是計算機當前正在使用的數據的臨時存儲空間。從運行操作系統所需的文件到您當前正在編輯的電子表格,再到打開的瀏覽器選項卡的內容,都可以是任何東西。

當您決定打開一個文本文件時,您的CPU會收到這些指令以及要使用的程序。然后,CPU獲取這些操作所需的所有數據,并將必要的信息加載到內存中。然后,CPU通過訪問和操縱內存中的內容來管理對該文件所做的更改。

通常,RAM以上圖這些細長棒的形式存在,可插入筆記本電腦或臺式機主板上的專用插槽,如上圖所示。RAM也可以是焊接在母板上的簡單方形或矩形模塊。無論哪種方式,用于PC和Mac的RAM傳統上都是獨立的組件,在主板上有自己的空間。

M1 RAM:分離的室友

因此,物理RAM模塊仍然是單獨的實體,但是它們與處理器位于同一綠色基板上。“大聲吶喊,”我聽到你說。“有什么大不了的?” 好吧,首先,這意味著更快地訪問內存,這不可避免地提高了性能。此外,Apple正在調整系統中內存的使用方式。

蘋果將其方法稱為“統一內存架構”(UMA)。基本思想是M1的RAM是處理器的所有部分都可以訪問的單個內存池。首先,這意味著如果GPU需要更多的系統內存,則可以提高使用率,而SoC的其他部分則可以降低。更好的是,無需為SoC的每個部分分配部分內存,然后在處理器的不同部分的兩個空間之間穿梭數據。相反,GPU,CPU和處理器的其他部分可以在相同的內存地址訪問相同的數據。

要了解為什么這很重要,請想象一下視頻游戲的運行方式。CPU首先接收游戲的所有指令,然后將GPU所需的數據卸載到圖形卡。然后,圖形卡將獲取所有數據,并在其自己的處理器(GPU)和內置RAM中對其進行處理。

即使您具有集成顯卡的處理器,GPU也會像處理器一樣維護自己的內存塊。他們倆都獨立地處理相同的數據,然后在記憶體之間來回穿梭。如果您放棄了來回移動數據的要求,那么很容易看到將所有內容保存在同一虛擬文件柜中如何提高性能。

例如,以下是Apple在官方M1網站上描述其統一內存架構的方式:

“ M1還具有我們的統一內存架構或UMA。M1將其高帶寬,低延遲內存統一到一個自定義封裝中的單個池中。這就使得SoC中的所有技術都可以訪問相同的數據,而無需在多個內存池之間進行復制。這極大地提高了性能和電源效率。影片應用程序更輕松。游戲更加豐富和詳細。圖像處理快如閃電。而且整個系統的響應速度更快。 ”

不僅僅是每個組件都可以在同一位置訪問相同的內存。Chris Mellor在The Register上指出,蘋果在這里使用高帶寬內存。內存距離CPU(和其他組件)更近,訪問速度比通過Socket接口訪問連接到主板的傳統RAM芯片要快。

蘋果并不是第一家嘗試使用統一內存的公司

蘋果并不是第一家提出這個解決方案的公司。例如, 大約六年前,NVIDIA開始為開發人員提供稱為統一內存的硬件和軟件解決方案。

對于NVIDIA,統一內存提供了一個單一的內存位置,“可以從系統中的任何處理器訪問”。在NVIDIA的世界中,就CPU和GPU而言,它們將在相同的位置存儲相同的數據。但是,在后臺,系統正在單獨的CPU和GPU內存之間分頁所需的數據。

據我們所知,Apple沒有采取幕后技術。相反,SoC的每個部分都能夠訪問內存中數據的完全相同的位置。

Apple的UMA的底線是更快地訪問RAM和共享內存池,從而提高了性能,從而消除了將數據移至不同地址的性能損失。
責任編輯:tzh

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