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M1 und der gemeinsame Arbeitsspeicher erklärt

19.11.2020 | 09:46 Uhr |

Gemeinsamer Speicher statt RAM und VRAM – und die Taktrate kennt man auch nicht mehr: M1 erfordert Umdenken.

Die ersten Macs mit von Apple entwickelten Prozessoren sind endlich da. Und von außen betrachtet sind sie fast schon wie Doppelgänger für die Intel-basierten Macs, die sie ersetzen werden.

Aber im Inneren sind sie nicht wie alle anderen Computer. Apple hat seinen Ansatz für das Systemdesign, das es durch jahrelange Iterationen auf dem iPhone und iPad erlernte, zum ersten Mal auf den Mac übertragen.

Diejenigen von uns, die gewohnt sind, in bestimmten Begriffen an Personal Computer zu denken, werden sich an diese neue Realität anpassen müssen. Es ist eine Welt, in der Apple drei verschiedene Mac-Modelle verkauft, ohne auch nur die Taktrate des darin enthaltenen Prozessors preiszugeben. Für das iPhone oder iPad nannte Apple ja auch nie derartige Zahlen.

Aber vielleicht ist die Zeile im Datenblatt, welche die größte Ablenkung von der alten Denkweise erfordert, die mit dem Systemspeicher. Es ist eine Funktion, die bereits häufig missverstanden wird (und häufig mit der SSD-Speichergröße verwechselt wird), und jetzt wird sie von Macs mit Apple Silicon auf eine ganz andere Art und Weise genutzt.

Die alte Denkweise des RAM ist tot. Willkommen in der Welt der Architektur des Unified Memory – des gemeinsamen Arbeitsspeichers.

Wie die Intel-Chips mit integrierter Grafik enthält der M1-Chip einen Grafikprozessor, und der Systemspeicher wird sowohl von den Prozessorkernen als auch von den Grafikkernen gemeinsam genutzt. Und im Fall des M1-Chips auch von den Kernen, aus denen die Neural Engine besteht. Mit der Verschiebung der Terminologie zur Beschreibung einer einheitlichen Speicherarchitektur versucht Apple jedoch darauf hinzuweisen, dass der Ansatz des M1-Chips etwas anders ist.

Der größte Unterschied besteht darin, dass beim M1-SoC der Speicher ein Teil der Architektur selbst ist. Es gibt weder einen oder mehrere Speichersteckplätze auf der Hauptplatine eines M1-Macs, noch gibt es einen Bereich, in dem ein Speicherchip dauerhaft angelötet wurde. Stattdessen ist der Speicher in dasselbe Gehäuse integriert, das auch den M1 selbst enthält.

Das bedeutet: Wenn Sie einen M1-basierten Mac kaufen und sich für eine Speicherkonfiguration entscheiden, war's das. Es hat viele andere Macs mit aufgelötetem Speicher gegeben, die nicht aufgerüstet werden konnten, aber das ist ein wenig anders, da der Speicher im Grunde genommen Teil des M1-Pakets selbst ist.

Wenn man sich die erste Runde der M1 Macs ansieht, scheint es, dass der M1 nur 8 GB oder 16 GB Speicher verwenden kann. Das ist wahrscheinlich nicht wirklich das Maximum – vielleicht hält sich Apple zurück, um diese Einsteiger-Geräte von den kommenden Pro-Macs etwas abzugrenzen. Es ist jedoch wahrscheinlicher, dass wir keine Macs mit Apple Silicon mit mehr als 16 GB sehen werden, bis Apple eine höherwertige Variante des M1 anbietet.

Vorteile der Vereinheitlichung

Aber Apple integriert Speicher nicht aus Trotz in seine SoC (System on a Chip). Es tut dies, weil es ein Ansatz ist, der zu einigen dramatischen Geschwindigkeitsvorteilen führen kann.

Der Arbeitsspeicher des M1-Prozessors ist ein einziger Pool, auf den jeder Teil des Prozessors zugreifen kann. Wenn das System mehr Speicher für Grafiken benötigt, kann es diesen zuweisen. Wenn es mehr Speicher für die Neural Engine benötigt, kann es diesen ebenfalls zuweisen. Noch besser: Da alle Aspekte des Prozessors auf den gesamten Systemspeicher zugreifen können, gibt es keinen Leistungseinbruch, wenn die Grafikkerne auf etwas zugreifen müssen, worauf zuvor ein Prozessorkern zugegriffen hat. Auf anderen Systemen müssen die Daten von einem Teil des Speichers in einen anderen kopiert werden – aber auf dem M1 ist der Zugriff einfach sofort möglich.

Diese neuen Macs sind auf ihre Weise irgendwie fremdartig. Die Tradition bei den Personal Computern war, dass alles modular aufgebaut war, ein Auswuchs der frühen PC-Ära. Auch wenn der Mac nie diesen PC-Ethos teilte, stammten die Komponenten, die Apple zum Zusammenbau von Macs verwendete, aus eben dieser Industrie. Vergleichen Sie das mit dem Smartphone, bei dem Apple immer mehr Teile des Systems in sein Einzelprozessor-Paket integriert hat, um die Effizienz zu steigern. Diese neuen Macs ähneln viel mehr Smartphones als traditionellen PCs.

Braucht es überhaupt mehr und noch mehr Arbeitsspeicher?

Einer der größten Kritikpunkte, die ich an dieser ersten Runde von M1-Macs gesehen habe, war, dass sie einfach nicht genug Speicher bieten und mit 16 GB das Maximum erreichen. Wenn man bedenkt, dass dies die Mac-Modelle mit dem geringsten Stromverbrauch sind, ist es wahrscheinlich, dass zukünftige Modelle mehr RAM-Optionen bieten werden.

Aber es lohnt sich auch, darüber nachzudenken, wie fraglich der Bedarf an mehr Arbeitsspeicher sein kann, wenn man sich das näher überlegt. Sicher, viele Leute haben das Gefühl, dass sie ihn brauchen – aber ist das wirklich der Fall?

Ja, wenn einem Mac der Arbeitsspeicher ausgeht, wird er den Inhalt des Speichers auf die Festplatte auslagern, und selbst superschnelle SSDs sind langsamer als der Hauptspeicher! Obwohl die Geschwindigkeitsunterschiede viel geringer sind als damals, als wir langsam drehende Plattenlaufwerke verwendeten.

Was würde dazu führen, dass Ihrem Mac der Arbeitsspeicher ausgeht? Wenn Sie sehr viele Anwendungen auf einmal geöffnet lassen, oder wenn Ihr Browser Hunderte von Tabs geöffnet hat, oder wenn Sie eine Anwendung verwenden, die eine sehr große Datei (wie z.B. eine Photoshop-Datei) in den Speicher lädt. Wenn Sie das oft machen, möchten Sie wahrscheinlich mehr Speicher, aber andererseits in solchen Fällen greifen Sie nicht gleich zu einem Einsteiger-Mac. Die Mittelklasse- und High-End-Modelle, die zweifellos mehr RAM-Optionen und mehr Prozessorleistung bieten werden, kommen höchstwahrscheinlich nächstes Jahr.

Aber wenn Sie die Effizienz der einheitlichen Speicherarchitektur mit der Geschwindigkeit von SSD-Speicher kombinieren und die meisten alltäglichen Anwendungsfälle berücksichtigen, bin ich ziemlich sicher, dass die meisten regelmäßigen Benutzer mit 8 GB einheitlichem Speicher auskommen könnten – oder wenn Sie absolut sicher sein wollen, rüsten Sie diesen auf 16 GB auf. (Das habe ich getan.)

Wie geht es weiter?

Ich kann mir nicht vorstellen, dass das Jahr 2021 vergeht, ohne dass Apple einen neuen Satz Macs mit leistungsstärkeren Prozessoren und mehr Speicheroptionen auf den Markt bringt. Zumindest die High-End-Macbook-Pro und die iMacs könnten Aktualisierungen nutzen, die einige Optionen über das Basismodell M1 hinaus bieten.

Ist es auf lange Sicht möglich, dass Apple Systeme mit externen Grafikprozessoren mit eigenem dedizierten Speicher baut? Es scheint unausweichlich, zumindest am oberen Ende – wozu ist ein Mac Pro gut, wenn man keine Grafikkarten mit höllischer Leistungsfähigkeit hineinstecken kann?

Aber Apple wird sehr wahrscheinlich auch die Speicheroptionen einfach immer weiter vergrößern, wenn es seine Prozessoren vergrößert, und mehr Speicher hinzufügen, wenn es Kerne hinzufügt – und diese Chips sind wahrscheinlich diejenigen, die in den meisten Mac-Modellen angeboten werden.

Die einheitliche Speicherarchitektur in der M1 ist einer der Gründe, warum diese Macs so erstaunlich schnell sind – aber alle Mac-Benutzer werden einige unserer Annahmen darüber, wie unsere Computer funktionieren und wie sie konfiguriert sind, aufgeben müssen. Und wenn Sie es wirklich nicht ertragen können, einen Mac mit nur 16 GB RAM zu kaufen, seien Sie nicht wütend – seien Sie geduldig. Weitere Apple-Silicon-Macs sind auf dem Weg.

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