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Un nuovo sistema di gestione delle memorie RAM permette di ottenere computer e laptop più veloci. La soluzione innovativa arriva da Apple e dal suo approccio ad architettura di memoria unificata, o Unified Memory Architecture (UMA), applicato ai processori Apple Silicon dei nuovi Mac M1 arrivati a novembre 2020 sul mercato.
Il nuovo chip M1 è infatti un sistema integrato che ospita sia CPU che GPU, controller I/O e il sofisticato motore neurale di Apple per l'intelligenza artificiale. Questa architettura, detta "System on Chip" (SoC) è comune nel mondo degli smartphone e dei tablet, ma non si era ancora vista in quello dei computer. La vera novità è però nella gestione della memoria RAM: tutte le componenti del SoC possono accedere ai dati presenti sulla memoria senza doverli copiare o trasferire, velocizzando l'elaborazione dei dati e le operazioni che il computer è chiamato a svolgere.
Anche se Apple è riuscita a utilizzare l'approccio UMA nei chip M1 per i suoi nuovi laptop, non è stata la prima azienda a tentare l'impresa. Circa sei anni fa anche NVIDIA iniziò a offrire una soluzione hardware e software chiamata Unified Memory che fornisce un'unica posizione di memoria accessibile a qualsiasi processore del sistema. A differenza di Apple, la soluzione di NVIDIA presentava un "dietro le quinte" dove il sistema divideva i dati richiesti tra memorie CPU e GPU separate.
La società di Cupertino invece è riuscita a fare in modo che la memoria sia effettivamente ad architettura unificata, garantendo a tutti i componenti l'accesso ai dati in qualsiasi porzione della RAM, aprendo la strada non solo a computer più veloci, ma con migliorie sia dal punto di vista delle prestazioni che dell'efficienza energetica.
Che cos'è la RAM
La RAM o Random Access Memory è la principale componente della memoria interna di un sistema, dove vengono archiviati temporaneamente i dati utilizzati dal computer in quel preciso istante: dai file di esecuzione del sistema operativo, ai contenuti delle schede aperte del browser o ancora il documento di word che si sta modificando. Ad esempio, se si vuole aprire un file di testo, la CPU del computer riceverà le istruzioni e il programma da utilizzare, acquisirà i dati necessari a svolgere le operazioni e caricherà le informazioni nella memoria RAM. Sarà quindi la CPU a gestire le modifiche apportate al file che stiamo elaborando rispetto a quello nella memoria.
Solitamente, la RAM si presenta sotto forma di schede rettangolari, lunghe e sottili, che hanno degli slot dedicati all'inserimento proprio sulla scheda madre del computer, sia che si tratti di un desktop che di un laptop. In alcuni casi, come negli smartphone (ma anche in alcuni laptop e PC ultracompatti), la RAM è saldata direttamente sulla scheda madre. Nel caso di laptop, sia PC che MAC, comunque, la RAM è un componente discreto posizionato o saldato sulla scheda madre, esternamente al processore. Almeno così è stato fino ad oggi, ma forse non lo sarà più in futuro se si affermerà la nuova modalità di gestione della RAM vista sugli Apple M1.
Apple Silicon, la nuova gestione della RAM
Nel 2020 Apple ha lanciato i nuovi modelli MacBook Air, MacBook Pro e Mac Mini con una grande novità: il chip M1 progettato su misura dalla società di Cupertino. Si tratta di un sistema Apple Silicon che non contiene la sola CPU, ma integra anche GPU, controller I/O, motore neurale di Apple per le attività di intelligenza artificiale e la RAM fisica. In particolare, la RAM è posizionata lateralmente, accanto al resto dell'elettronica che costituisce l'M1, ma comunque all'interno del SoC e non più all'esterno.
Se il posizionamento della RAM vicino al processore non è una novità per Apple, che ha già adottato questa soluzione a partire dal 2018 ad esempio con gli iPhone o con gli iPad Pro, lo è invece per i Mac. I computer infatti sono progettati per carichi di lavoro più pesanti rispetto a uno smartphone e un tablet e l'approccio scelto da Apple si rivela innovativo e consente un accesso più veloce alla memoria.
M1 e la Unified Memory Architecture
La novità introdotta da Apple non riguarda solo il posizionamento della RAM nel laptop rispetto al processore, ma anche il modo in cui la memoria viene utilizzata all'interno del sistema. L'approccio della società di Cupertino ad architettura di memoria unificata (UMA), fa sì che tutte le componenti del processore possano accedere ad un unico "pool" di memoria della RAM.
Le implicazioni dell'approccio scelto da Apple sono molte. In primo luogo, se la GPU avesse bisogno di accedere a una maggiore quantità di memoria di sistema, potrà direttamente aumentarne l'utilizzo mentre le altre componenti del SoC lo diminuiscono. Inoltre, non sarà necessario destinare specifiche porzioni di memoria a ciascun componente del SoC, né trasferire o copiare i dati da una parte all'altra: CPU e GPU, così come le altre componenti del chip M1, potranno tutti accedere ai dati che si trovano allo stesso indirizzo di memoria.
L'architettura di memoria unificata di Apple è poi ad alta larghezza di banda e bassa latenza, consentendo così di velocizzare l'elaborazione di qualsiasi tipo di dati, migliorando le prestazioni e l'efficienza energetica per un sistema più reattivo.
Tutto perfetto, quindi? No, perché l'UMA ha anche un grosso difetto: è impossibile fare l'upgrade della RAM. Questo perché la memoria è fisicamente integrata dentro al SoC e non fuori, sulla scheda madre, quindi se il computer esce dalla fabbrica con, poniamo, 8 GB di RAM non c'è poi modo di passare a 16 GB se non cambiando l'intero SoC, sostenendo costi decisamente più elevati.
