アップルは、ノートパソコン内部の部品の存在と機能の在り方を再考しています。新型macに搭載されたM1チップでは、Appleは新たに「Unified Memory Architecture」（UMA）を採用し、メモリ性能を大幅に向上させた。Appleのシリコンでメモリがどのように動作しているのかを紹介します。

アップルシリコンラムの取り扱いについて

まだニュースをご存じない方もいらっしゃるかもしれませんが、Appleは2020年11月に新世代のMacコンピュータを発表しました。新しいmacbookair、macbookpro、macminiはすべてAppleのカスタムARMベースプロセッサであるM1を採用しています。この変更は予想されていたことであり、AppleがiPhoneとiPad用にARMベースプロセッサを設計してから10年の節目となります*2。

M1はSoC（System on a Chip）であり、プロセッサーの中にCPUがあるだけでなく、GPU、I/Oコントローラー、AIタスク用のAppleのニューラルエンジン、そして私たちにとって最も重要な物理RAMなどの他の主要コンポーネントが同じパッケージとして含まれていることを意味します。RAMとSoCの基本コンポーネントが同じシリコン上にないことは明らかです。その代わり、上の画像のように、片側に収まっています。

SoCにRAMを追加することは、何も新しいことではありません。Smart**のsocにはRAMを入れることができ、RAMモジュールを脇に置くというAppleの判断は、少なくとも2018年以降のAppleに見られることです。ipadpro11のiFixitのティアダウンを見ると、RAMがA12Xプロセッサーの横に配置されていることが分かります。

しかし、このアプローチは、より重い作業負荷を想定して設計された高性能コンピュータであるMacにも採用されているのが大きな特徴です。

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ラム・メモリは何ですか？

RAMとは、Random Access Memoryの略。システムメモリの主要構成要素であり、コンピュータが現在使用しているデータの一時的な記憶領域である。これは、オペレーティングシステムの実行に必要なファイルから、現在編集中のスプレッドシート、開いているブラウザのタブの内容まで、あらゆるものが含まれる可能性があります。

テキストファイルを開こうとするとき、CPUはこの命令と使用するプログラムを受け取る。そして、CPUはこれらの演算に必要なデータをすべて取得し、必要な情報をメモリにロードする。そしてCPUは、メモリの内容にアクセスし操作することで、ファイルに加えられた変更を管理する。

一般的にRAMは、上の画像のように、ノートパソコンやデスクトップのマザーボード上の専用スロットに装着する細長いスティック状のものです。 また、マザーボードにハンダ付けされた単純な正方形または長方形のモジュールもあります。いずれにせよ、PCやMacのRAMは、伝統的にマザーボード上に専用のスペースを持つ独立した部品です。

m1: 別居中のルームメイト

そのため、物理的なRAMモジュールは別個の存在ですが、プロセッサと同じ緑色の基板上に配置されています。"叫べ "という声が聞こえてくる。"何 "なんだ？"ひとつには、メモリへのアクセスが高速化されるため、必然的にパフォーマンスが向上することです。さらに、アップルはシステムメモリの使用方法にも手を加えています。

アップルは、その手法を「Unified Memory Architecture」（UMA）と呼んでいる。基本的な考え方は、M1のRAMは、プロセッサーのすべての部分がアクセスできる単一のメモリプールであるということです。まず、GPUがより多くのシステムメモリを必要とする場合、SoCの他の部分が減少する一方で、GPUは使用量を増やすことができることを意味します。さらに、SoCの各部分ごとにメモリセクションを切り分け、プロセッサの異なる部分にある2つのスペース間でデータをスワップする必要がありません。その代わり、GPU、CPU、その他のプロセッサは、同じメモリアドレスで同じデータにアクセスすることができます。

この重要性を理解するために、ビデオゲームの仕組みを想像してみてください。CPUはまず、ゲームに関するすべての指示を受け取り、GPUが必要とするデータをグラフィックカードにオフロードします。そして、グラフィックスカードは、すべてのデータを取得し、独自のプロセッサ（GPU）と内蔵RAMで処理します。

グラフィックスを統合したプロセッサを搭載していても、GPUは通常、プロセッサと同じように独自のメモリブロックを保持しています。これらはすべて同じデータを独立して処理し、その結果をメモリ上のそれぞれの領域間で受け渡す。データの行き来をあきらめれば、同じ仮想ファイルキャビネットにすべてを保管することが、いかにパフォーマンスを向上させるかは容易に理解できるだろう。

例えば、M1公式サイトに掲載されているAppleのユニファイドメモリ・アーキテクチャの説明は以下の通りである。

「M1には、当社のユニファイド・メモリ・アーキテクチャ（UMA）も採用されています。M1は、高帯域幅、低レイテンシーのメモリをカスタムパッケージ内の単一プールに統合しています。その結果、SoC内のすべてのテクノロジーが、複数のメモリプール間でデータをコピーすることなく、同じデータにアクセスすることができます。これにより、性能と電力効率を飛躍的に向上させることができます。動画アプリはもっとキビキビしている。ゲームはよりリッチに、より詳細に。画像処理も軽快です。そして、システム全体がより反応しやすくなるのです。"

どのコンポーネントも同じ場所の同じメモリにアクセスできる、というだけではありません。レジストリでChris Mellorが指摘しているように、Appleは高帯域幅のメモリを使っている。メモリはCPU（およびその他のコンポーネント）に近く、ソケットインターフェースでマザーボードに接続された従来のRAMチップよりも高速にアクセスすることができます。

メモリを統一しようとしたのは、Appleが初めてではありません

この問題に取り組む企業は、アップルが初めてではありません。例えば、NVIDIAは6年ほど前からユニファイドメモリというハードウェアとソフトウェアのソリューションを開発者に提供し始めています。

NVIDIAにとってユニファイドメモリは、「システム内のどのプロセッサからもアクセスできる」単一のメモリロケーションを提供するものです。NVIDIAの世界では、CPUとGPUに関しては、同じデータを同じ場所で処理することになります。しかし、その裏側では、CPUとGPUの別々のメモリ間で必要なデータをページ分割しているのです。

私たちが知る限り、Appleは裏技を使わず、SoCの各パーツがメモリ内の全く同じ位置のデータにアクセスできるようにしています。

Apple UMAの底力は、RAMへの高速アクセスと共有メモリプールにより、データを異なるアドレスに移動させることによる性能低下をなくし、パフォーマンスを向上させることです。

ラムは何本必要ですか？

アップルのソリューションは、太陽と幸福だけではありません。M1のRAMモジュールは非常に深く組み込まれているため、購入後にアップグレードすることはできません。8GBのMacBook Airを選ぶと、そのデバイスのRAMを後から増やすことはできません。公平に見て、MacBookではしばらくの間、RAMのアップグレードは不可能でした。従来のMac Minisでは可能でしたが、新しいM1バージョンでは不可能です。

最初のM1-Macは16GBまでサポートしています。 RAMが8GBまたは16GBのM1-Macを入手することはできますが、それ以上は無理でしょう。もはや、RAMモジュール**をスロットに装着するだけでいいのです。

ラムはどれくらい必要ですか？Windows PCの場合、一般的には8GBあれば基本的なコンピューティングタスクをこなすのに十分と言われています。ゲーマーなら16GBまで増やし、「プロシューマー」なら高解像度の大容量ビデオファイルの編集など、倍の容量が必要かもしれません。

繰り返しになりますが、m1macの場合、ほとんどの人は8GBのベースモデルで十分だと思います。実は、日常のコアな使い方までカバーしてくれるのです。しかし、我々が見たほとんどのベンチマークでは、CPUやGPUを駆動させる合成ベンチマークでM1が使われていたので、なんとも言えませんね。

M1-Macが本当に重要なのは、複数のプログラムや大量のブラウザタブを同時に開いたときに、どのように処理するかということです。ハードウェアのテストだけでなく、ソフトウェアの最適化によって、このパフォーマンスを向上させることができるため、ハードウェアを実際に動かすことができるベンチマークに注目が集まっていることに注意してください。しかし、結局のところ、多くの人は、新しいmacが「現実の世界」でどのような使い勝手を示すのかを知りたいだけなのでしょう。

Stephen Hallは、9to5Macで8GBのRAMを搭載したM1 MacBook Airの印象的な結果を目にしました。ノートパソコンが動き出すには、24のウェブサイトタブを持つSafariウィンドウを開き、さらに6つのSafariウィンドウで2160pのビデオを再生し、バックグラウンドでSpotifyを実行しなければなりませんでした。彼はスクリーンショットも撮っています。ホールは、"そのときになって、ようやくコンピューターが止まった "と言った。.

TechCrunchでは、Matthew Panazarinoがさらに一歩踏み込んで、16GB RAMに対応したM1 MacBook Proを紹介しました。彼はSafariで400のタブを開いていましたが（さらに他のプログラムも開いていました）、何の問題もなく正常に動作していました。面白いことに、彼はChromeで同じ実験をしたのですが、Chromeは消えてしまったのです。しかし、Google Chromeに問題があったとはいえ、それ以外の部分は順調に推移しているという。実際、テスト中にラップトップがスワップ領域を使用していることに気づいたこともありましたが、性能に大きな落ち込みはありませんでした。

コンピュータのメモリが不足すると、利用可能なSSDやハードディスクのストレージを一時的なメモリプールとして使用します。M1 macはそのようなことはないようですが、パフォーマンスの低下が顕著になることがあります。

これらはあくまで日常の何気ない体験であり、公式のテストではありません。しかし、これらは日常的に集中的に使用する場合に想定されるものであり、メモリの調整方法を考えると、何百ものブラウザタブを開いていないほとんどの人にとって、8GBのRAMは問題ないはずです。

しかし、何十ものタブをブラウズしたり、外部モニターで動画を再生しながら、数GBにも及ぶ大容量の画像や動画ファイルを編集するような場合は、16GBモデルを選択したほうがよいかもしれませんね。

アップルがMacのシステムを見直し、新しいアーキテクチャを採用するのは今回が初めてではありません。

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