Apple のユニファイド メモリ アーキテクチャは、最初に Mac に変化をもたらしました。アップルシリコンM1チップ。ハードウェアには明らかなアーキテクチャ上の利点があり、消費者にとっては良い面と悪い面の両方があります。その理由は次のとおりです。
Apple のユニファイド メモリ アーキテクチャ (UMA) は 6 月に発表されました。 2020 年には新しい Apple Silicon CPU が搭載されています。 UMA には、従来のメモリ アプローチと比較して多くの利点があり、パフォーマンスとサイズの両方において革命をもたらします。
従来のデスクトップおよびラップトップ コンピュータの設計では、RAM として知られるメイン システム メモリは、CPU や GPU とは別のシステム バス上に配置されます。
通常、バス コントローラが必要です。これは、CPU がメイン システム メモリからのデータを必要とするときに割り込みを使用します。割り込みは、タスクの実行中にコンピュータのさまざまな部分がシステムの他の部分を一時停止するために使用するハードウェア信号です。
割り込みはシステム処理の遅延を引き起こします。
したがって、たとえば、CPU がメモリ内のデータにアクセスする必要があるたび、または画面を更新する必要があるたびに、割り込みが生成され、システムが一時停止し、タスクが完了します。タスクが完了すると、システムは一般的な処理を再開します。
ダイレクト メモリ アクセス (DMA) は後に導入されましたが、マザーボードのサイズと距離により、RAM アクセスは依然として遅くなる可能性があります。 DMA は、一部のコンピュータ サブシステムが CPU から独立してメモリにアクセスできる概念です。
DMA では、CPU がメモリ転送を開始し、その後、他の作業を実行します。 DMA 操作が完了すると、メモリ コントローラはデータの準備ができたことを CPU に知らせる割り込みを生成します。
RAM アクセスは、従来のコンピュータ アーキテクチャにおける割り込みの 1 種類にすぎません。一般に、バスと割り込みが増えると、コンピュータのパフォーマンスのボトルネックも増えます。
システムオンチップ
グラフィックス プロセッシング ユニット (GPU) とゲーム コンソールは、バスと割り込みを排除する単一チップにコンポーネントを統合することで、長い間この問題を解決してきました。たとえば、GPU には通常、チップに独自の RAM が取り付けられており、これにより処理が高速化され、より高速なグラフィックスが可能になります。
このシステム オン チップ (SoC) 設計は、速度の向上とコンポーネント数の削減の両方で、製品全体のコストを削減するため、システムおよび CPU 設計の新しいトレンドです。
また、システムの小型化も可能になります。スマートフォンは、Apple 独自の SoC 設計など、サイズを縮小して電力を節約するために長い間 SoC 設計を使用してきました。iPhoneARM SoC。
ソニーの PlayStation 2 は、統合 SoC を搭載した最初の家庭用ゲーム機でした。感情エンジンこれは、12 を超える従来のコンポーネントとサブシステムを 1 つのダイに統合しました。
アップルのM1そしてM2ARM ベースのチップ設計も同様です。これらは基本的に、CPU、GPU、メイン RAM、およびその他のコンポーネントを単一のチップに統合する SoC 設計です。
この設計では、CPU がメモリ バスを介して RAM の内容にアクセスするのではなく、RAM が CPU に直接接続されます。 CPU が RAM にデータを保存または取得する必要がある場合、CPU は単純に RAM チップに直接アクセスします。
この変更により、バス割り込みはなくなりました。
Apple の M1 統合アーキテクチャ。
この設計により RAM バスのボトルネックが解消され、パフォーマンスが大幅に向上します。たとえば、M1 Max は 400 GB/秒のメモリ スループットを提供します。これは、ソニーの PlayStation 5 などの最新のゲーム コンソールのメモリ スループットに近づきます。
SoC の統合は、M1 および M2 シリーズの CPU が高速である主な理由の 1 つであり、最新のコンソール ゲームレベルのグラフィックスがついに登場する理由でもあります。マック。
だからこそmacOS何十年も少しゴムっぽい感じがあった後、ようやくキビキビと反応が良くなりました。
SoC は消費電力と発熱も大幅に削減するため、ラップトップ、電話、タブレット、その他のポータブル デバイスに最適です。熱が少ないということは、コンポーネントの寿命が長くなり、時間の経過による材料の劣化が少なくなるということも意味します。
熱はコンポーネントに含まれる材料の特性を徐々に低下させるため、時間の経過とともにシステムのパフォーマンスに影響を及ぼし、パフォーマンスがわずかに低下します。これが、非常に古いコンピューターが時間の経過とともに「遅くなる」ように見える理由の 1 つであり、障害の大きな原因です。
EE の世界では「熱はエレクトロニクスの敵」と言われています。
RAM を内蔵した Apple の M1 CPU。
Apple の SoC 設計は、従来の設計に比べて大幅に改善されていることが証明されていますが、いくつかの欠点もあります。
最初の最も明白な方法はアップグレードです。システム RAM が CPU 自体に含まれているため、CPU を交換する以外に、後で RAM をアップグレードする方法はありません。最新の表面実装デバイス (SMD) はんだ付け技術を使用すると、おそらくやりたくないでしょう。
以前の Mac モデルには、メモリをアップグレードするためにより大きなサイズに交換できる RAM DIMM (デュアル インライン メモリ モジュール) またはメモリ「スティック」のバンクが搭載されていました。
Apple Silicon では、RAM チップ自体が CPU に組み込まれるため、そのオプションはなくなります。 Apple Silicon Mac を購入すると、最初に注文した RAM サイズに固執することになります。
もう 1 つの欠点は、RAM または CPU に障害が発生すると、全体が失敗することです。一部の部品だけを交換するわけではなく、すべてを交換する必要があります。
最近の Mac のマザーボードは非常に小さく、ほとんどが SMD コンポーネントで構成されています。ほとんどの場合、すべてを交換するか、新しい Mac を購入する方が安くて早いです。
SoC のもう 1 つの、同様に明白な欠点は、統合 GPU を使用しているため、後で Mac のグラフィック カードをより高速またはより大きなバージョンにアップグレードする方法がないことです。そして、Apple が Apple Silicon での外部 Thunderbolt GPU 拡張ボックスのサポートを終了したため、外部 GPU 拡張さえもオプションではなくなりました。
もちろん、これらすべてが意味するのは、現代の Mac は、私たちが従来考えてきたようなコンピューターというよりは、ますます「アプライアンス」に近づいているということです。
全体として、これは良いことです。
つまり、数年ごとに新しい Mac を購入することになりますが、パフォーマンスが向上しているため、アップグレードする価値はあります。 Apple の古い Intel ベースの伝統的なアーキテクチャと比較すると、Apple Silicon はパフォーマンスの点で完全な革命です。
システムがますます小さくなるにつれて、デバイスも小さくなります。時間の経過とともにパフォーマンスが向上しても、ラップトップはより薄く、より軽くなり、バッテリー寿命は向上し続けます。
数年後には、Apple が Apple Silicon を大幅に進化させ、新しい Mac がそのコストに見合ったものになることは間違いありません。時は金なり、Apple Silicon を使用する最新の Mac で実行できる作業量は、アップグレードのコストをはるかに上回ります。
技術的な詳細について詳しく読むことができます。アップルシリコンApple の開発者 Web サイトで。