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 MacBook Air，MacBook Pro 和 Mac Mini，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。