Pada tahun 2020 Apple membuat langkah berani; mereka membuang Intel dan beralih ke silikon milik mereka untuk memberi daya pada MacBook mereka. Meskipun perpindahan ke arsitektur ARM dari bahasa desain x86 menimbulkan beberapa alis, Apple membuktikan semua orang salah ketika MacBook yang ditenagai oleh silikon Apple menawarkan kinerja yang luar biasa per watt.
Menurut beberapa ahli, pergeseran ke arsitektur ARM adalah alasan besar untuk peningkatan kinerja/watt. Namun, Arsitektur Memori Terpadu yang baru juga memainkan peran penting dalam meningkatkan kinerja MacBook generasi baru.
Jadi, apa itu Arsitektur Memori Terpadu Apple, dan bagaimana cara kerjanya? Nah, mari kita cari tahu.
Mengapa Komputer Anda Membutuhkan Memori?
Sebelum masuk ke Arsitektur Memori Terpadu Apple, penting untuk memahami mengapa sistem penyimpanan utama seperti Random Access Memory (RAM) diperlukan.
Anda lihat, prosesor tradisional berjalan pada kecepatan clock 4 GHz selama a dorongan turbo. Pada kecepatan clock ini, prosesor dapat melakukan tugas dalam seperempat nanodetik. Namun, drive penyimpanan, seperti SSD dan HDD, hanya dapat memasok data ke CPU setiap sepuluh milidetik—itu 10 juta nanodetik. Itu berarti dalam waktu antara CPU menyelesaikan pemrosesan data yang sedang dikerjakannya dan menerima kumpulan informasi berikutnya, itu tidak digunakan.
Ini jelas menunjukkan bahwa drive penyimpanan tidak dapat mengikuti kecepatan prosesor. Komputer memecahkan masalah ini dengan menggunakan sistem penyimpanan utama seperti RAM. Meskipun sistem memori ini tidak dapat menyimpan data secara permanen, ini jauh lebih cepat jika dibandingkan dengan SSD—sistem ini dapat mengirim data hanya dalam waktu 8,8 nanodetik: jauh lebih cepat daripada SSD tercepat saat ini.
Waktu akses yang rendah ini memungkinkan CPU untuk menerima data lebih cepat, memungkinkannya untuk terus-menerus mengolah informasi alih-alih menunggu SSD mengirim batch lain untuk diproses.
Karena arsitektur desain ini, program dalam drive penyimpanan dipindahkan ke RAM dan kemudian diakses oleh CPU melalui register CPU. Oleh karena itu, sistem penyimpanan utama yang lebih cepat meningkatkan kinerja komputer, dan itulah tepatnya yang dilakukan Apple dengan Arsitektur Memori Terpadunya.
Memahami Cara Kerja Sistem Memori Tradisional
Sekarang kita tahu mengapa RAM diperlukan, kita perlu memahami bagaimana GPU dan CPU menggunakannya. Meskipun GPU dan CPU dirancang untuk pemrosesan data, CPU dirancang untuk melakukan komputasi tujuan umum. Sebaliknya, GPU dirancang untuk melakukan tugas yang sama pada inti yang berbeda. Karena perbedaan desain ini, GPU sangat efisien dalam pemrosesan gambar dan rendering.
Meskipun CPU dan GPU memiliki arsitektur yang berbeda, mereka bergantung pada sistem penyimpanan utama untuk mendapatkan data. Ada dua jenis Memori Akses Acak pada sistem tradisional dengan GPU khusus. Ini adalah VRAM dan RAM sistem. Juga dikenal sebagai Video RAM, VRAM bertanggung jawab untuk mengirim data ke GPU, dan RAM sistem mentransfer data ke CPU.
Tetapi untuk lebih memahami sistem manajemen memori, mari kita lihat contoh nyata saat Anda bermain game.
Saat Anda membuka game, CPU masuk ke dalam gambar, dan data program untuk game dipindahkan ke RAM sistem. Setelah itu, CPU memproses data dan mengirimkannya ke VRAM. GPU kemudian memproses data ini dan mengirimkannya kembali ke RAM agar CPU dapat menampilkan informasi di layar. Dalam kasus sistem GPU terintegrasi, kedua perangkat komputasi berbagi RAM yang sama tetapi mengakses ruang yang berbeda dalam memori.
Pendekatan tradisional ini melibatkan banyak pergerakan data yang membuat sistem tidak efisien. Untuk mengatasi masalah ini, Apple menggunakan Arsitektur Memori Terpadu.
Bagaimana Arsitektur Memori Terpadu di Apple Silicon Bekerja?
Apple melakukan beberapa hal secara berbeda dalam hal sistem memori.
Dalam kasus sistem generik, RAM terhubung ke CPU menggunakan soket pada motherboard. Koneksi ini menghambat jumlah data yang dikirim ke CPU.
Di samping itu, silikon apel menggunakan substrat yang sama untuk memasang RAM dan SoC. Meskipun RAM bukan bagian dari SoC dalam arsitektur seperti itu, Apple menggunakan substrat interposer (Kain) untuk menghubungkan RAM ke SoC. Interposer tidak lain adalah lapisan silikon antara SOC dan RAM.
Dibandingkan dengan soket tradisional, yang mengandalkan kabel untuk mentransfer data, interposer memungkinkan RAM untuk terhubung ke chipset menggunakan vias silikon. Itu berarti MacBook bertenaga silikon Apple memiliki RAM yang dimasukkan ke dalam paket secara langsung, membuatnya lebih cepat untuk mentransfer data antara memori dan prosesor. RAM juga secara fisik lebih dekat ke tempat data dibutuhkan (prosesor), sehingga memungkinkan data untuk sampai ke tempat yang dibutuhkan lebih cepat.
Karena perbedaan dalam menghubungkan RAM ke chipset, dapat mengakses bandwidth data yang tinggi.
Selain perbedaan yang disebutkan di atas, Apple juga mengubah cara CPU dan GPU mengakses sistem memori.
Seperti yang dijelaskan sebelumnya, GPU dan CPU memiliki kumpulan memori yang berbeda dalam pengaturan tradisional. Apple, sebaliknya, memungkinkan GPU, CPU, dan Neural Engine untuk mengakses kumpulan memori yang sama. Karena itu, data tidak perlu ditransfer dari satu sistem memori ke sistem memori lainnya, sehingga meningkatkan efisiensi sistem lebih lanjut.
Karena semua perbedaan dalam arsitektur memori ini, Sistem Memori Terpadu menawarkan bandwidth data yang tinggi ke SoC. Faktanya, M1 Ultra menyediakan bandwidth 800 GB/dtk. Bandwidth ini jauh lebih banyak jika dibandingkan dengan GPU berperforma tinggi seperti AMD Radeon RX 6800 dan 6800XT, yang menawarkan bandwidth 512 GB/dtk.
Bandwidth tinggi ini memungkinkan CPU, GPU, dan Neural Engine untuk mengakses kumpulan data yang sangat besar dalam nanodetik. Selain itu, Apple menggunakan modul RAM LPDDR5 dengan clock 6400 MHz dalam seri M2 untuk memasok data dengan kecepatan yang menakjubkan.
Berapa Banyak Memori Terpadu yang Anda Butuhkan?
Sekarang setelah kita memiliki pemahaman dasar tentang Arsitektur Memori Terpadu, kita dapat melihat seberapa banyak yang Anda butuhkan.
Meskipun Arsitektur Memori Terpadu menawarkan beberapa keunggulan, ia masih memiliki beberapa kekurangan. Pertama, RAM terhubung ke SoC, sehingga pengguna tidak dapat mengupgrade RAM pada sistem mereka. Selanjutnya, CPU, GPU, dan Neural Engine mengakses kumpulan memori yang sama. Karena ini, jumlah memori yang dibutuhkan oleh sistem meningkat secara drastis.
Oleh karena itu, jika Anda adalah seseorang yang menjelajahi Internet dan menggunakan banyak pengolah kata, memori 8 GB akan cukup untuk Anda. Tetapi jika Anda sering menggunakan program Adobe Creative Cloud, mendapatkan varian 16 GB adalah pilihan yang lebih baik karena Anda akan memiliki pengalaman mengedit foto, video, dan grafik yang lebih lancar di komputer Anda.
Anda juga harus mempertimbangkan M1 Ultra dengan 128 GB RAM jika Anda melatih banyak model pembelajaran mendalam atau mengerjakan linimasa video dengan banyak lapisan dan rekaman 4K.
Apakah Arsitektur Memori Terpadu Semua untuk Kebaikan?
Arsitektur Memori Terpadu pada silikon Apple membuat beberapa perubahan pada sistem memori di komputer. Dari mengubah cara RAM terhubung ke unit komputasi hingga mendefinisikan ulang arsitektur memori, Apple mengubah cara sistem memori dirancang untuk meningkatkan efisiensi sistem mereka.
Konon, arsitektur baru menciptakan kondisi balapan antara CPU, GPU, dan Neural Engine, meningkatkan jumlah RAM yang dibutuhkan sistem.
