Cómo la "memoria unificada" acelera las Mac ARM M1 de Apple

Apple está reconsiderando cómo deberían existir y funcionar los componentes dentro de una computadora portátil. Con los chips M1 en las nuevas Mac, Apple tiene una nueva "Arquitectura de memoria unificada" (UMA) que acelera enormemente el rendimiento de la memoria. Así es como funciona la memoria en Apple Silicon.

Cómo maneja Apple Silicon la RAM

En caso de que aún no haya escuchado las noticias, Apple anunció una nueva lista de Mac en noviembre de 2020. Los nuevos modelos MacBook Air, MacBook Pro y Mac Mini usan un procesador basado en ARM diseñado por Apple llamado M1. Este cambio ha sido anticipado durante mucho tiempo y es la culminación de la década de Apple de diseñar procesadores basados ​​en ARM para iPhone y iPad.

El M1 es un sistema en un chip (SoC), lo que significa que no solo hay una CPU dentro del procesador, sino también otros componentes clave, incluida la GPU, los controladores de E / S, el motor neuronal Apple para tareas de IA y, especialmente para nuestros propósitos, la RAM física es parte del mismo paquete. Para ser claros, la RAM no está en el mismo Silicon que las partes centrales del SoC. En cambio, está ubicado en el costado como en la foto de arriba.

Agregar RAM al SoC no es nada nuevo. Los SoC de teléfonos inteligentes pueden incluir RAM, y la decisión de Apple de dejar de lado los módulos de RAM es algo que hemos visto en la compañía desde al menos 2018. Desmontaje de iFixit para iPad Pro 11, puede ver la RAM colocada de lado con el procesador A12X.

Lo que es diferente ahora es que este enfoque también llegará a Mac, una computadora completa diseñada para cargas de trabajo más pesadas.

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Conceptos básicos: ¿que son la RAM y la memoria?

RAM son las siglas de Random Access Memory. Es el componente principal de la memoria del sistema, que es el espacio de almacenamiento temporal para los datos que su computadora está usando en este momento. Puede ser cualquier cosa, desde los archivos necesarios para ejecutar el sistema operativo hasta una hoja de cálculo que está editando actualmente hasta el contenido de las pestañas abiertas del navegador.

Cuando decide abrir un archivo de texto, su CPU recibe esas instrucciones y el programa que debe usar. Luego, la CPU toma todos los datos necesarios para estas operaciones y carga la información necesaria en la memoria. Luego, la CPU administra los cambios realizados en el archivo accediendo y manipulando lo que está en la memoria.

Normalmente, la RAM existe en forma de estos sticks largos y delgados que encajan en las ranuras especializadas de su computadora portátil o placa base de escritorio, como se muestra en la imagen de arriba. La RAM también puede ser un simple cuadrado o módulo rectangular soldado en la placa base. De cualquier manera, la RAM de PC y Mac ha sido tradicionalmente un componente discreto con su propio espacio en la placa base.

M1 RAM: el compañero de piso discreto

Entonces, los módulos de RAM físicos siguen siendo entidades separadas, pero están en el mismo sustrato verde que el procesador. "Gran grito", te escucho decir. "¿Cuál es el problema?" Bueno, en primer lugar, esto significa un acceso más rápido a la memoria, lo que inevitablemente mejora el rendimiento. Además, Apple está cambiando la forma en que se usa la memoria dentro del sistema.

Apple llama a su enfoque una "Arquitectura de memoria unificada" (UMA). La idea básica es que la RAM del M1 es un grupo de memoria único al que pueden acceder todas las partes del procesador. Primero, esto significa que si la GPU necesita más memoria del sistema, puede aumentar el uso mientras que otras partes del SoC disminuyen. Aún mejor, no es necesario cortar porciones de memoria para cada parte del SoC y luego transferir datos entre los dos espacios para diferentes partes del procesador. En cambio, la GPU, la CPU y otras partes del procesador pueden acceder a los mismos datos en la misma dirección de memoria.

Para entender por qué esto es importante, imagina las características generales de cómo funciona un videojuego. La CPU recibe primero todas las instrucciones del juego y luego descarga los datos necesarios de la GPU a la tarjeta gráfica. La tarjeta gráfica luego toma todos esos datos y trabaja en ellos dentro de su procesador (la GPU) y RAM incorporada.

Incluso si tiene un procesador con gráficos integrados, la GPU generalmente conserva su propio bloque de memoria, al igual que el procesador. Ambos trabajan con los mismos datos de forma independiente y luego mueven los resultados entre sus feudos de memoria. Si elimina el requisito de mover datos de un lado a otro, es fácil ver cómo mantener todo en el mismo almacenamiento virtual podría mejorar el rendimiento.

Por ejemplo, así es como Apple describe su arquitectura de memoria unificada en el sitio web oficial de M1:

“M1 también incluye nuestra arquitectura de memoria unificada, o UMA. M1 unifica su memoria de gran ancho de banda y baja latencia en un solo grupo dentro de un paquete personalizado. Como resultado, todas las tecnologías en el SoC pueden acceder a los mismos datos sin copiarlos entre múltiples grupos de memoria. Esto mejora enormemente el rendimiento y la eficiencia energética. Las aplicaciones de video son más ágiles. Los juegos son más ricos y detallados. El procesamiento de imágenes es increíblemente rápido. Y todo el sistema responde mejor ".

Y no es solo que todos los componentes puedan acceder a la misma memoria en el mismo lugar. Como señala Chris Mellor en El registro, Apple usa aquí memoria de gran ancho de banda. La memoria está más cerca de la CPU (y otros componentes) y solo es más rápido de acceder que un chip RAM tradicional conectado a una placa base a través de una interfaz de socket.

Apple no es la primera empresa en probar la memoria unificada

Apple no es la primera empresa en abordar este problema. Por ejemplo, NVIDIA ha comenzado a ofrecer a los desarrolladores una solución de hardware y software llamada Memoria unificada hace unos seis años.

Para NVIDIA, la memoria unificada proporciona una única ubicación de memoria "accesible para cualquier procesador en un sistema". En el mundo de NVIDIA, en lo que respecta a CPU y GPU, irán en la misma posición para los mismos datos. Sin embargo, detrás de escena, el sistema está paginando los datos requeridos entre la CPU separada y la memoria de la GPU.

Hasta donde sabemos, Apple no está adoptando un enfoque que utilice técnicas detrás de escena. En cambio, cada parte del SoC puede acceder a la misma ubicación exacta para los datos en la memoria.

La conclusión con UMA de Apple es un mejor rendimiento gracias a un acceso a RAM más rápido y un grupo de memoria compartida que elimina las penalizaciones de rendimiento por mover datos a diferentes direcciones.

¿Cuánta RAM necesitas?

La solución de Apple no es solo sol y felicidad. Dado que el M1 tiene los módulos RAM tan profundamente integrados, no es posible actualizarlo después de la compra. Si elige una MacBook Air de 8 GB, no hay forma de aumentar la RAM de ese dispositivo más adelante. Para ser justos, actualizar la RAM no ha sido algo que podría estar haciendo en una MacBook en bastante tiempo. Era algo que podían hacer los Mac Minis anteriores, pero no las nuevas versiones de M1.

El primer Mac M1 viene con 16 GB; puede tener un Mac M1 con 8 GB o 16 GB de memoria, pero no puede obtener más. Ya no es solo una cuestión de insertar un módulo RAM en una ranura.

Entonces, ¿cuánta RAM necesitas? Cuando se trata de PC con Windows, el consejo general es que 8 GB es más que suficiente para las tareas informáticas básicas. Se recomienda a los jugadores que aumenten esa capacidad hasta 16 GB y es probable que la tarea de "prosumidor" deba duplicarse nuevamente para tareas como editar archivos de video grandes y de alta resolución.

Del mismo modo, con M1 Macs, el modelo base con 8GB debería ser suficiente para la mayoría de las personas. De hecho, puede cubrir incluso los usos diarios más extremos. Sin embargo, es difícil decirlo, ya que la mayoría de los puntos de referencia que hemos visto utilizan el M1 en puntos de referencia sintéticos que impulsan la CPU o la GPU.

Lo que realmente importa es qué tan bien maneja un Mac M1 mantener abiertos varios programas y una gran cantidad de pestañas del navegador al mismo tiempo. Esto no solo prueba el hardware, eso sí, ya que las optimizaciones de software pueden ser de gran ayuda para mejorar este tipo de rendimiento, razón por la cual se ha centrado tanto en los puntos de referencia que realmente pueden impulsar el hardware. Sin embargo, al final, suponemos que la mayoría de la gente solo quiere ver cómo las nuevas Mac manejan el uso del "mundo real".

Stephen Hall en 9to5 Mac logró resultados impresionantes con un MacBook Air M1 con 8 GB de RAM. Para que la computadora portátil comenzara a vacilar, tenía que tener una ventana de Safari abierta con 24 pestañas de sitios web, seis ventanas de Safari más que reproducían videos de 2160p y Spotify ejecutándose en segundo plano. También tomó una captura de pantalla. "Sólo entonces la computadora finalmente se detuvo", dijo Hall.

En TechCrunch, Matthew Panazarino fue aún más lejos con una MacBook Pro M1 con 16 GB de RAM. Abrió 400 pestañas en Safari (además tenía algunos otros programas abiertos) y funcionó bien, sin problemas. Curiosamente, intentó el mismo experimento con Chrome, pero Chrome se apagó. Pero, dijo, el resto del sistema siguió funcionando bien a pesar de los problemas con el navegador de Google. De hecho, durante sus pruebas, incluso notó que la computadora portátil estaba consumiendo espacio de intercambio en algún momento, sin una caída notable en el rendimiento.

Cuando su PC se quede sin RAM, recorte el SSD disponible o el espacio de almacenamiento del disco duro como un grupo de memoria temporal. Esto puede delatar una notable desaceleración en el rendimiento, aunque parece que no con las Mac M1.

Estas son solo experiencias cotidianas casuales, no pruebas formales. Sin embargo, es probable que sean representativos de lo que se puede esperar para un uso diario intensivo y, dado el enfoque optimizado de la memoria, 8 GB de RAM Ellos deberían eso está bien para la mayoría de las personas que no abren cientos de pestañas del navegador.

Sin embargo, si se encuentra editando imágenes grandes de varios gigabytes o archivos de video mientras también navega por algunas docenas de pestañas y transmite una película en segundo plano a un monitor externo, quizás elegir el modelo de 16GB sea su mejor opción.

Esta no es la primera vez que Apple reconsidera sus sistemas Mac y pasa a una nueva arquitectura.

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