Qu’est-ce que la mémoire unifiée et de combien en avez-vous besoin ?

En 2020, Apple a fait une forte move;Elle a laissé tomber Intel et s’est tournée vers son propre silicium pour alimenter ses MacBooks. Bien que le passage à l’architecture ARM à partir du langage de conception x86 ait fait froncer un certain nombre de sourcils, Apple a confirmé que tout le monde avait tort lorsque les MacBooks alimentés par le silicium d’Apple ont fourni une merveilleuse efficacité par watt.

Selon de nombreux experts, le passage à la conception ARM a été une énorme raison de l’augmentation du rendement par watt. Néanmoins, la toute nouvelle architecture de mémoire unifiée a également joué une fonction cruciale dans le renforcement de l’efficacité de la toute nouvelle génération de MacBooks.

Alors, qu’est-ce que l’architecture mémoire unifiée d’Apple, et comment fonctionne-t-elle exactement ? Eh bien, nous allons le découvrir.

Pourquoi votre ordinateur a-t-il besoin de mémoire ?

Avant d’entrer dans l’architecture mémoire unifiée d’Apple, il est essentiel de comprendre pourquoi les systèmes d’espace de stockage principal comme la mémoire vive (RAM) sont nécessaires en premier lieu.

Vous voyez, un processeur traditionnel fonctionne à une fréquence d’horloge de 4 GHz lors d’une augmentation turbo. À cette vitesse d’horloge, un processeur peut effectuer des tâches en un quart de nanoseconde. Néanmoins, les disques d’espace de stockage, comme les disques SSD et les disques durs, ne peuvent fournir des informations à l’unité centrale que toutes les dix nanosecondes, soit 10 millions de millisecondes. Cela signifie que pendant le temps qui s’écoule entre la fin du traitement des données par l’unité centrale et l’obtention du prochain ensemble de détails, l’unité centrale reste inactive.

Cela montre clairement que les disques de stockage ne peuvent pas suivre le rythme du processeur. Les systèmes informatiques résolvent ce problème en utilisant des systèmes de stockage clés comme la RAM. Bien que ce système de mémoire ne puisse pas stocker complètement les informations, il est beaucoup plus rapide par rapport aux SSD – il peut envoyer des données en aussi peu que 8,8 secondes fractionnées : définitivement plus rapide que les SSD les plus rapides actuellement.

Ce temps d’accès réduit permet à l’unité centrale de recevoir des informations beaucoup plus rapidement, ce qui lui permet de croquer continuellement via les détails plutôt que d’attendre que le SSD envoie un autre lot à traiter.

En raison de cette architecture de style, les programmes des disques de stockage sont déplacés vers la mémoire vive et après cela accédés par le CPU avec les signes du CPU. Par conséquent, un système d’espace de stockage primaire plus rapide booste les performances d’un système informatique, ce qui est spécifiquement ce que fait Apple avec son architecture mémoire unifiée.

Comprendre le fonctionnement des systèmes de mémoire traditionnels

Maintenant que nous savons pourquoi la RAM est nécessaire, nous devons comprendre comment le GPU et le CPU l’utilisent. Bien que le GPU et le CPU soient tous deux créés pour le traitement de l’information, le CPU est développé pour effectuer des calculs à usage général. En revanche, le GPU est conçu pour exécuter le même travail sur plusieurs cœurs. En raison de cette distinction de style, le GPU est très efficace dans le traitement et le rendu des images.

Bien que le CPU ainsi que le GPU aient des conceptions différentes, ils dépendent de systèmes d’espace de stockage clés pour obtenir des informations. Il existe deux sortes de mémoires à accès aléatoire sur un système standard avec un GPU spécialisé. Il s’agit de la VRAM et aussi de la RAM du système. Également appelée Video RAM, la VRAM est responsable de l’envoi de données au GPU, et la RAM système transfère les données au CPU.

Mais pour mieux reconnaître les systèmes d’administration de la mémoire, prenons un exemple concret : vous jouez à un jeu vidéo.

Lorsque vous ouvrez le jeu vidéo, le CPU entre dans la photo, ainsi que les données du programme pour le jeu sont déplacées vers la RAM du système. Ensuite, le CPU affine l’information et l’envoie à la VRAM. Le GPU affine alors ces données et les renvoie également à la RAM pour que le CPU puisse afficher les informations à l’écran. Dans les cas d’un système GPU incorporé, les deux dispositifs informatiques partagent exactement la même RAM mais accèdent à différents espaces de la mémoire.

Cette technique classique inclut une grande quantité d’activité d’information rendant le système inefficace. Pour résoudre ce problème, Apple utilise l’architecture de mémoire unifiée.

Comment fonctionne l’architecture de mémoire unifiée sur le silicium d’Apple ?

Plusieurs choses sont faites de différentes manières lorsqu’il s’agit de systèmes de mémoire.

Dans la situation des systèmes courants, la mémoire vive est attachée au CPU en utilisant une prise sur la carte mère. Cette connexion gêne la quantité de données envoyées à l’unité centrale.

D’autre part, le silicium d’Apple utilise exactement le même substrat pour placer la RAM et le SoC. Bien que la RAM ne soit pas un composant du SoC dans une telle architecture, Apple utilise un substrat d’interposition (Fabric) pour attacher la RAM au SoC. L’interposeur n’est rien d’autre qu’une couche de silicium entre le SOC ainsi que la RAM.

Par rapport aux prises traditionnelles, qui dépendent des fils pour déplacer les données, l’interposeur permet à la RAM de se fixer au SOC en utilisant des vias en silicium. Cela signifie que la RAM des MacBooks d’Apple alimentés en silicium est directement intégrée dans le boîtier, ce qui accélère le transfert des informations entre la mémoire et le processeur. La RAM est également littéralement plus proche de l’endroit où les données sont nécessaires (les processeurs), ce qui permet aux données d’arriver plus tôt là où elles sont nécessaires.

En raison de cette distinction dans la fixation de la RAM au chipset, elle peut accéder à des largeurs de bande d’information élevées.

Crédit image :Apple

En plus de la différence mentionnée ci-dessus, Apple a également transformé la façon dont le processeur et le processeur graphique accèdent au système de mémoire.

Comme clarifié précédemment, le GPU ainsi que le CPU ont des piscines de mémoire différentes dans les configurations traditionnelles. Apple, au contraire, permet au GPU, au CPU et au moteur neuronal d’accéder au même pool de mémoire. De ce fait, les données n’ont pas besoin d’être transférées d’un système de mémoire à un autre, ce qui améliore encore l’efficacité du système.

Grâce à toutes ces différences dans la conception de la mémoire, le système de mémoire unifiée offre une grande largeur de bande d’information au SoC. En fait, le M1 Ultra offre une bande passante de 800 Go/s. Cette capacité de transmission est considérablement plus importante encore si on la compare aux GPU haute performance comme les AMD Radeon RX 6800 et aussi 6800XT, qui utilisent une capacité de transmission de 512 Go/s.

Ce transfert de données élevé permet au CPU, au GPU ainsi qu’au Neural Engine d’accéder à des piscines d’informations substantielles en quelques millisecondes. En outre, Apple utilise des modules de RAM LPDDR5 cadencés à 6400 MHz dans la série M2 pour fournir des données à des vitesses étonnantes.

De quelle quantité de mémoire unifiée avez-vous besoin ?

Maintenant que nous avons une compréhension standard de l’architecture de mémoire unifiée, nous pouvons considérer la quantité exacte dont vous avez besoin.

Bien que l’architecture de mémoire unifiée offre un certain nombre d’avantages, elle présente encore quelques problèmes. Tout d’abord, la mémoire vive est attachée au SoC, les clients ne peuvent donc pas mettre à jour la mémoire vive de leur système. De plus, le CPU, le GPU et le moteur neuronal accèdent exactement à la même piscine de mémoire. De ce fait, la quantité de mémoire appelée par le système augmente drastiquement.

Par conséquent, si vous êtes quelqu’un qui surfe sur Internet et utilise également une tonne de traitements de texte, 8 Go de mémoire vous suffiraient. Pourtant, si vous utilisez fréquemment les programmes Adobe Creative Cloud, obtenir la version 16 Go est une bien meilleure option, car vous aurez une expérience plus fluide de l’édition d’images, de clips vidéo et de graphiques sur votre maker.

Vous devez également penser au M1 Ultra avec 128 Go de RAM si vous éduquez de nombreuses versions d’apprentissage profond ou si vous entretenez des timelines de clips vidéo avec des tonnes de couches ainsi que des vidéos 4K.

L’architecture mémoire unifiée est-elle tout bénéfice ?

L’architecture mémoire unifiée sur le silicium d’Apple apporte de nombreux ajustements aux systèmes de mémoire d’un système informatique. Qu’il s’agisse de changer exactement la façon dont la RAM est connectée aux dispositifs de calcul ou de redéfinir le style de mémoire, Apple modifie exactement la façon dont les systèmes de mémoire sont développés pour améliorer l’efficacité de ses systèmes.

Cela dit, la nouvelle conception produit une condition de course entre le CPU, le GPU et aussi le moteur neuronal, augmentant la quantité de RAM dont le système a besoin.