什么是RAM和内存?

苹果正在重新考虑笔记本电脑的内部组件应该如何存在和运行。通过在新Mac中使用M1芯片，苹果电脑拥有了新的“统一内存架构”（Unified Memory Architecture：UMA），它可以显着提高内存性能，这也是内存在Apple Silicon上的工作方式。

Apple Silicon如何处理RAM

以防您还没有听说过该消息，我们重新说一下，Apple在2020年11月发布两千全新的Mac，包括新款的MacBookAir，MacBook Pro和MacMini，这些新设备都使用由Apple定制设计的基于ARM架构的处理器——M1。长期以来，人们一直期待着这种改变，这也是苹果十年来为iPhone和iPad设计基于ARM处理器的最高潮。

M1是片上系统（SoC），这意味着处理器中不仅有CPU，而且还有其他关键组件，包括GPU，I / O控制器，用于AI任务的Apple神经引擎，最重要的是，物理RAM也是封装中的一部分。需要明确的是，RAM与SoC的基本部分不在同一芯片上。相反，它位于上图所示的一侧。

向SoC添加RAM并不是什么新鲜事。智能手机的SoC可能包含RAM，并且苹果公司决定至少从2018年开始就将RAM模块放到一边。如果您查看iPad Pro 11的iFixit拆解，您会发现RAM也与A12X处理器并排放置。

现在不同的是，这种方法也适用于Mac，这是一种专为繁重的工作量而设计的成熟计算机。

基础知识：什么是RAM和内存？

RAM代表随机存取存储器。它是系统内存的主要组成部分，它是计算机当前正在使用的数据的临时存储空间。从运行操作系统所需的文件到您当前正在编辑的电子表格，再到打开的浏览器选项卡的内容，都可以是任何东西。

当您决定打开一个文本文件时，您的CPU会收到这些指令以及要使用的程序。然后，CPU获取这些操作所需的所有数据，并将必要的信息加载到内存中。然后，CPU通过访问和操纵内存中的内容来管理对该文件所做的更改。

通常，RAM以上图这些细长棒的形式存在，可插入笔记本电脑或台式机主板上的专用插槽，如上图所示。RAM也可以是焊接在母板上的简单方形或矩形模块。无论哪种方式，用于PC和Mac的RAM传统上都是独立的组件，在主板上有自己的空间。

M1 RAM：分离的室友

因此，物理RAM模块仍然是单独的实体，但是它们与处理器位于同一绿色基板上。“大声呐喊，”我听到你说。“有什么大不了的？” 好吧，首先，这意味着更快地访问内存，这不可避免地提高了性能。此外，Apple正在调整系统中内存的使用方式。

苹果将其方法称为“统一内存架构”（UMA）。基本思想是M1的RAM是处理器的所有部分都可以访问的单个内存池。首先，这意味着如果GPU需要更多的系统内存，则可以提高使用率，而SoC的其他部分则可以降低。更好的是，无需为SoC的每个部分分配部分内存，然后在处理器的不同部分的两个空间之间穿梭数据。相反，GPU，CPU和处理器的其他部分可以在相同的内存地址访问相同的数据。

要了解为什么这很重要，请想象一下视频游戏的运行方式。CPU首先接收游戏的所有指令，然后将GPU所需的数据卸载到图形卡。然后，图形卡将获取所有数据，并在其自己的处理器（GPU）和内置RAM中对其进行处理。

即使您具有集成显卡的处理器，GPU也会像处理器一样维护自己的内存块。他们俩都独立地处理相同的数据，然后在记忆体之间来回穿梭。如果您放弃了来回移动数据的要求，那么很容易看到将所有内容保存在同一虚拟文件柜中如何提高性能。

例如，以下是Apple在官方M1网站上描述其统一内存架构的方式：

“ M1还具有我们的统一内存架构或UMA。M1将其高带宽，低延迟内存统一到一个自定义封装中的单个池中。这就使得SoC中的所有技术都可以访问相同的数据，而无需在多个内存池之间进行复制。这极大地提高了性能和电源效率。影片应用程序更轻松。游戏更加丰富和详细。图像处理快如闪电。而且整个系统的响应速度更快。 ”

不仅仅是每个组件都可以在同一位置访问相同的内存。Chris Mellor在The Register上指出，苹果在这里使用高带宽内存。内存距离CPU（和其他组件）更近，访问速度比通过Socket接口访问连接到主板的传统RAM芯片要快。

苹果并不是第一家尝试使用统一内存的公司

苹果并不是第一家提出这个解决方案的公司。例如， 大约六年前，NVIDIA开始为开发人员提供称为统一内存的硬件和软件解决方案。

对于NVIDIA，统一内存提供了一个单一的内存位置，“可以从系统中的任何处理器访问”。在NVIDIA的世界中，就CPU和GPU而言，它们将在相同的位置存储相同的数据。但是，在后台，系统正在单独的CPU和GPU内存之间分页所需的数据。

据我们所知，Apple没有采取幕后技术。相反，SoC的每个部分都能够访问内存中数据的完全相同的位置。

Apple的UMA的底线是更快地访问RAM和共享内存池，从而提高了性能，从而消除了将数据移至不同地址的性能损失。

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