Unified Memory là gì? Unified Memory có tác dụng gì với máy Mac Apple Silicon?

Khi giới thiệu bộ xử lý riêng dành cho máy Mac, Apple đã giới thiệu một khái niệm gọi là Unified Memory hay dịch ra tiếng Việt là Bộ nhớ hợp nhất. Vậy bản chất Unified Memory là gì và chúng giúp ích gì cho máy Mac Apple Silicon?

Trước khi đi vào giải thích cụ thể thì mình sẽ làm rõ một chút về khái niệm của “Memory” để các bạn dễ theo dõi nội dung bài viết hơn.

Trong tiếng Anh và các thuật ngữ chuyên ngành thì thành phần mà chúng ta hay gọi là RAM (Random Access Memory) được gọi là Memory hay bộ nhớ mà thôi. Còn SSD hay HDD thì gọi là storage hay lưu trữ.

Như vậy, nói một cách dễ hiểu thì Unified Memory có thể coi là một dạng RAM hợp nhất cho chip Apple Silicon.

Tìm hiểu về RAM

Trước khi tìm hiểu về Unified Memory thì trước tiên chúng ta cần hiểu Memory hay RAM là gì, chúng có vai trò gì và tác động như thế nào đến hệ thống. 

Trong một chiếc máy tính hay điện thoại nói chung đều cần bộ xử lý. Trên bộ xử lý có thanh ghi (registers), tiếp đến chúng ta có các cache (bộ nhớ đệm) L1, L2, L3, tiếp đến là RAM rồi thiết bị lưu trữ (SSD/HDD/chip nhớ…).

Khi xử lý một công việc, CPU sẽ lấy dữ liệu từ registers, nếu không có thì chúng phải xuống cache L1, L2, L3, nếu vẫn không có chúng sẽ xuống RAM và vẫn chưa tìm được dữ liệu cần thiết thì nó phải lấy dữ liệu từ thiết bị lưu trữ.

Theo thứ tự thì tốc độ registers > cache L1 > cache L2 > cache L3 > RAM > SSD nhưng vấn đề là registers và cache quá đắt đỏ đồng thời có nhiều vấn đề kỹ thuật khác và chúng có dung lượng rất nhỏ, nhiều nhất cũng chỉ vài chục MB. SSD thì vẫn quá chậm, đặc biệt là tốc độ đọc ghi ngẫu nhiên quá thấp. RAM là thành phần cân bằng được giữa yếu tố dung lượng và tốc độ, nó đóng vai trò cực kỳ quan trọng để chứa những hàng lệnh đợi CPU xử lý.

Tốc độ RAM cao sẽ giảm thời gian CPU lấy dữ liệu từ đó tăng tốc xử lý cho nhiều tác vụ khác nhau.

Unified Memory là gì?

Unified Memory hay bộ nhớ hợp nhất hay RAM hợp nhất có vai trò gần giống như RAM thông thường. Khác biệt ở chỗ, tất cả các thành phần từ CPU, GPU, bộ xử lý AI, chip xử lý hình ảnh… nằm trên con chip Apple Silicon đều có thể truy cập vào cùng một bộ nhớ hợp nhất.

Để dễ hình dung thì thông thường CPU sẽ dùng RAM hệ thống, GPU thì có VRAM riêng. Khi xử lý dữ liệu thì CPU và GPU cần trao đổi dữ liệu qua lại. Ngay cả GPU tích hợp trên CPU thì cũng sử dụng một phân vùng RAM riêng chứ không dùng chung như cách mà Unified Memory hoạt động.

Nhờ sử dụng chung một quỹ tài nguyên, CPU và GPU không cần trao đổi dữ liệu với nhau nữa mà chỉ cần trao đổi thông tin vị trí dữ liệu qua lại để cùng nhau xử lý, từ đó tốc độ xử lý cho các tác vụ cần cả CPU và GPU nhanh hơn rất nhiều, tiết kiệm năng lượng hơn.

Bên cạnh đó, để đảm bảo băng thông cho cả CPU và GPU hoạt động, Unified Memory có tốc độ cực kỳ cao, từ 68.25 GB/s trên Apple M1, 400GB/s trên M1 Max và lên tới 800GB/s trên M1 Ultra. Để so sánh thì Intel Core i9-12900K hỗ trợ băng thông tối đa chỉ 76.8 GB/s khi sử dụng RAM DDR5 - bộ nhớ RAM khá đắt đỏ ở thời điểm hiện tại. Với một con Xeon đầu bảng - Platinum 8380 40 nhân, 80 luồng, giá gần 9,000 USD thì băng thông tối đa bộ xử lý này hỗ trợ cũng chỉ khoảng 204.8 GB/s.

Nó chỉ chậm hơn một chút so với GDDR6 trên những mẫu card đồ họa rời đầu bảng ví dụ như NVIDIA RTX 3090 chạy trên giao diện 384 bit (~936GB/s).

Unified Memory có tác dụng gì với máy Mac Apple Silicon

Như phân tích ở trên, Unified Memory không chỉ là một bộ nhớ RAM cho CPU mà nó là bộ nhớ hợp nhất cho mọi thành phần. CPU, GPU, bộ xử lý hình ảnh, bộ xử lý AI, công cụ hỗ trợ tăng tốc giải mã video… có thể cùng nhau hoạt động và chia sẻ tài nguyên, tiếp kiệm được thời gian chuyển dữ liệu qua lại giúp tăng tốc xử lý, tiết kiệm năng lượng. Và từ đó giúp mọi tác vụ trở nên nhanh hơn, laptop có pin lâu hơn.