Nous sommes tous conscients du fait que la mémoire est l’une des unités fondamentales d’un ordinateur. En fait, elle constitue une partie cruciale de presque chaque appareil doté d’un processeur intégré, que ce soit votre montre connectée, votre smartphone, votre ordinateur portable ou votre ordinateur.
La mémoire est un composant crucial du système informatique qui joue un rôle essentiel dans son fonctionnement général. Elle sert d’espace de stockage temporaire pour les données et les instructions, permettant à l’ordinateur d’effectuer des tâches de manière efficace. Elle fournit essentiellement un moyen de stocker les instructions et les données dont l’ordinateur a besoin pour traiter. Ainsi, elle permet à l’ordinateur d’accéder et de récupérer rapidement les informations, garantissant l’exécution fluide des programmes.
Lorsque l’ordinateur exécute un programme, les instructions et les données nécessaires à celui-ci sont d’abord chargées dans la mémoire. Le processeur récupère ces instructions de la mémoire et les exécute, accédant aux données au besoin. Par conséquent, une mémoire rapide et fiable est importante pour un fonctionnement sans faille et une rapidité du système.
La performance d’une unité mémoire ou RAM peut être facilement calculée en vérifiant certaines de ses qualités de base, telles que la capacité, la vitesse et le type. Alors que beaucoup d’entre nous sont déjà familiers avec les technologies de RAM disponibles sur les ordinateurs portables, comme DDR4 et DDR5, ou les mémoires de smartphone, comme LPDDR5, quelques choix peuvent nécessiter une petite introduction, comme la mémoire unifiée.
La mémoire unifiée est davantage un système qu’un type particulier de mémoire, permettant à vos composants système d’accéder aux données à partir d’une seule piscine de mémoire. Dans ce guide, nous allons en dire plus sur la mémoire unifiée et essayer de comprendre le système et son fonctionnement dans un ordinateur portable ou un ordinateur.
Qu’est-ce que la mémoire unifiée ?
La mémoire unifiée, ou mémoire partagée, est une architecture de mémoire qui permet à différents composants d’un système informatique, tels que le CPU et le GPU, d’accéder à une piscine de mémoire dédiée. Dans les systèmes traditionnels, le CPU et le GPU disposent d’espaces mémoire séparés, nécessitant des transferts de données explicites.
Bien que le système traditionnel puisse être plus fiable, il n’est tout simplement pas aussi rapide et prend beaucoup de temps, ce qui entrave la performance du CPU ou du GPU, en particulier des modèles plus récents. La mémoire unifiée, en revanche, peut facilement éliminer le besoin de transferts de données explicites et peut fournir un espace mémoire partagé accessible à la fois par le CPU et le GPU.
En conséquence, dans un système avec mémoire unifiée, le CPU et le GPU peuvent travailler sur les mêmes données sans avoir à allouer et à copier manuellement les données entre leurs espaces mémoire respectifs. Cela simplifie le modèle de programmation et améliore les performances globales du système en réduisant les frais de transfert de données. La mémoire unifiée est particulièrement avantageuse dans les systèmes nécessitant un échange de données important entre le CPU et le GPU, comme dans les applications graphiques intensives, les simulations scientifiques, l’apprentissage automatique, le calcul parallèle, et bien plus encore.
Elle permet également aux développeurs d’écrire du code qui utilise sans effort les ressources à la fois du CPU et du GPU, conduisant à une utilisation plus efficace de la puissance de calcul du système. Actuellement, la mémoire unifiée est généralement mise en œuvre à l’aide de technologies telles que la mémoire virtuelle partagée (SVM) ou les unités de gestion de mémoire (MMU).
Principe de fonctionnement de base de la mémoire unifiée
Aussi attrayante soit-elle, la fonctionnalité globale de la mémoire unifiée est quelque peu compliquée. Pour pouvoir créer une piscine de mémoire unique contenant toutes les données, l’architecture est conçue avec certaines conditions, et elle est exécutée en plusieurs étapes. Essayons de comprendre comment fonctionne la mémoire unifiée et quels sont certains des éléments les plus cruciaux de sa fonctionnalité globale.
1. Allocation de mémoire
Lorsqu’un programme demande une allocation de mémoire, le système d’exploitation attribue dynamiquement des pages mémoire dans l’espace mémoire unifié. Le CPU et le GPU peuvent accéder à ces pages mémoire sans copier les données dans leur espace mémoire respectif. Ainsi, l’allocation de l’espace mémoire unifié est la première et la plus importante étape d’une architecture de mémoire unifiée.
2. Migration et erreurs de page
Initialement, les pages mémoire attribuées à la mémoire unifiée résident dans la mémoire principale du système ou RAM. Une erreur de page se produit lorsqu’un composant d’un PC accède à une page mémoire qui n’est pas actuellement présente dans ses caches mémoires respectifs. Les erreurs de page sont généralement observées dans les CPU et les GPU, car ces unités échangent continuellement des données, surtout lorsque vous jouez à un jeu ou que vous travaillez avec un logiciel puissant.
Si le CPU génère une erreur de page, le système d’exploitation la gère comme il le ferait dans un système de mémoire traditionnel. La page manquante est récupérée depuis la mémoire principale et rendue accessible au CPU, éliminant ainsi l’erreur sans perte de performance.
En revanche, lors d’une erreur de page dans le GPU, l’erreur est capturée et le GPU informe le système d’exploitation du problème. Le système d’exploitation gère alors la migration de la page mémoire manquante de la mémoire du CPU à celle du GPU. Comme vous pouvez l’imaginer, la gestion des erreurs de page est également très cruciale dans une mémoire unifiée, et sans elle, le système ne serait rien d’autre que des erreurs de mémoire.
3. Cohérence
Pour garantir la cohérence des données, le système d’exploitation met en œuvre des mécanismes pour maintenir la cohérence entre les données du cache CPU et GPU. Lorsqu’une page mémoire est modifiée par une unité de traitement, les données modifiées sont visibles par l’autre unité de traitement avant l’accès. Cette gestion de la cohérence prévient les conflits et les incohérences causées par un accès simultané à la mémoire.
4. Transfert de données
Bien que la mémoire unifiée élimine le besoin de transferts de données explicites entre le CPU et le GPU, le déplacement de données entre la mémoire du CPU et celle du GPU se produit toujours en arrière-plan. Le système d’exploitation gère de manière transparente ces transferts de données en fonction des modèles d’accès et de la demande du jeu ou du programme que vous exécutez.
Il convient de noter que, bien que ceci représente plus ou moins le principe de fonctionnement de base d’un système de mémoire unifiée, l’implémentation précise et le comportement de la mémoire unifiée peuvent varier en fonction de l’architecture matérielle spécifique. Cela change également en fonction du framework logiciel et des fonctionnalités du système d’exploitation fournies par le système. Les développeurs travaillant avec la mémoire unifiée devraient se référer à la documentation et aux directives spécifiques à leur système pour garantir une utilisation et des performances optimales.
Fonctionnement de la mémoire unifiée sur Mac
La mémoire unifiée est l’une des meilleures fonctionnalités disponibles sur les ordinateurs Mac. Les utilisateurs peuvent constater la différence entre la performance d’un système de bureau standard et celle d’un ordinateur Mac haut de gamme en termes de performance mémoire. L’implémentation spécifique de la mémoire unifiée sur les systèmes Mac est connue sous le nom d’« Architecture de mémoire unifiée d’Apple » (AUM).
Pour rendre cela possible, le framework Metal d’Apple est une API graphique et de calcul bas niveau à haute performance pour macOS et iOS, qui sert de fondement à l’utilisation de la mémoire unifiée sur les systèmes Mac. Les développeurs utilisant le framework Metal peuvent também allouer de la mémoire en utilisant l’API Metal, qui inclut la création de buffers et de textures. Ces allocations de mémoire peuvent être désignées comme mémoire « partagée » ou « gérée ».
L’AUM d’Apple assure également la cohérence de la mémoire et la synchronisation entre le CPU et le GPU. Lorsqu’une unité de traitement modifie un emplacement mémoire partagé, les données mises à jour deviennent immédiatement visibles pour l’autre unité de traitement, garantissant ainsi la cohérence des données.
Cependant, la meilleure partie de la mémoire unifiée sur les systèmes MAC est la migration automatique des données. Ici, le système d’exploitation gère la migration des données entre la mémoire du CPU et celle du GPU. Le système analyse les modèles d’accès à la mémoire et migre dynamiquement les données entre la mémoire du CPU et celle du GPU en fonction des besoins pour optimiser les performances.
La mémoire unifiée est-elle rapide ?
La vitesse de la mémoire unifiée dépend de plusieurs facteurs, notamment l’architecture matérielle spécifique, la technologie de mémoire et votre configuration système globale. La mémoire unifiée elle-même ne présente pas nécessairement d’avantage en termes de performances par rapport à une architecture RAM traditionnelle. Cependant, la performance de la mémoire unifiée est certainement influencée par divers facteurs, y compris la bande passante mémoire, la latence, la hiérarchie du cache, et l’efficacité des techniques de gestion de la mémoire. Bien que la mémoire unifiée simplifie la programmation et le partage des données entre le CPU et le GPU, les implications en matière de performance peuvent également varier en fonction de la charge de travail et des modèles d’accès à la mémoire.
La vitesse de la mémoire unifiée est limitée par la bande passante mémoire disponible dans le système. Si la bande passante mémoire est un goulet d’étranglement, les performances de la mémoire unifiée en seront affectées. La latence d’accès aux données dans la mémoire unifiée dépend également de la technologie de mémoire utilisée et de la distance entre les unités de traitement (CPU et GPU) et la mémoire.
La présence de caches de CPU et de GPU affecte également la vitesse de la mémoire unifiée et la bande passante d’accès à la mémoire unifiée. Si les données requises sont disponibles dans les caches, la latence d’accès peut être réduite par rapport à l’accès depuis la mémoire unifiée.
Quelles sont les différences entre la mémoire unifiée et la RAM ?
Bien que la RAM et la mémoire unifiée servent toutes deux d’unité mémoire pour votre unité, il convient de rappeler que ces deux technologies sont différentes.
La RAM, également connue sous le nom de mémoire principale ou mémoire primaire, est un composant matériel d’un système informatique qui fournit un stockage temporaire pour les données et les instructions utilisées activement par le CPU lors de l’exécution d’un programme. Elle est directement accessible par le CPU et est généralement plus rapide que les dispositifs de stockage secondaire tels que les disques durs ou les disques à état solide (SSD). Le CPU utilise exclusivement la RAM pour charger et exécuter des programmes, stocker des résultats intermédiaires et conserver des données traitées activement.
D’autre part, nous avons l’architecture de mémoire unifiée, qui permet au CPU, au GPU et à d’autres composants de votre ordinateur d’accéder simultanément à la piscine de mémoire. Contrairement aux systèmes de mémoire traditionnels où le CPU et le GPU nécessitent des espaces mémoire séparés, la mémoire unifiée simplifie la programmation en éliminant complètement le besoin de transferts de données explicites. Elle fournit une vue unifiée de la mémoire, permettant un partage de données sans faille et une coopération entre les deux unités de traitement.
Capacité de la mémoire unifiée
Vos besoins en mémoire dépendent de votre utilisation et du type d’applications que vous prévoyez d’exécuter sur le système. Supposons que votre travail consiste en une navigation web occasionnelle, l’utilisation d’applications web et de logiciels de productivité standards du secteur. Dans ce cas, vous pouvez facilement vous en sortir avec un espace mémoire unifié de 8 Go sans trop de difficultés.
Mais gardez à l’esprit que les nouveaux processeurs d’Apple s’appuient fortement sur l’architecture de mémoire échangeable, ce qui signifie que ce n’est peut-être pas le choix idéal à long terme, car cela peut dégrader la durée de vie de votre SSD interne. Ainsi, plus vous avez de capacité RAM, moins votre appareil devra dépendre du disque de stockage.
Cependant, avoir jusqu’à 16 Go d’espace mémoire unifié devient pratiquement la norme de nos jours, car tout le monde peut ressentir le besoin de programmes plus lourds dans sa vie quotidienne nécessitant une telle capacité de mémoire unifiée.
Bien qu’il ne s’agisse pas encore d’une grande capacité, elle peut tout de même convenir aux utilisateurs légers et lourds. N’oubliez pas que vous ne pourrez pas mettre à niveau l’espace mémoire unifié disponible sur votre système. Cela devrait donc être un point crucial à considérer lors de l’achat.
Mémoire unifiée – FAQ
Réponse : En général, il est préférable d’opter pour plusieurs barrettes de RAM plutôt qu’une seule unité avec une capacité plus élevée pour de nombreuses raisons. Tout d’abord, plusieurs barrettes de RAM vous permettent de tirer parti de la configuration multi-canaux prise en charge par votre CPU et votre carte mère. L’utilisation de plusieurs canaux mémoire, tels que le dual-channel ou le quad-channel, peut fournir une bande passante mémoire plus élevée et de meilleures performances qu’une configuration à canal unique. Avoir plusieurs barrettes permettrait à votre système de fonctionner avec les barrettes opérationnelles restantes si l’une ou plusieurs d’entre elles tombent en panne.
Réponse : Sur les appareils Apple, la mémoire unifiée fait référence à une architecture mémoire et un modèle de programmation qui permettent un partage mémoire fluide entre différentes unités de traitement. La mémoire unifiée est disponible sur divers appareils Apple, y compris les Macs avec des SoCs Apple Silicon M1 ou ultérieurs, et les appareils iOS, simplifiant les performances mémoire. L’architecture de mémoire unifiée d’Apple gère également automatiquement le transfert des données entre les espaces mémoire du CPU et du GPU, optimisant les performances et minimisant les latences de transfert de données.
Réponse : Avant de pouvoir décider quelle option d’allocation de mémoire unifiée est la meilleure pour vous, vous devriez d’abord considérer l’utilisation globale de votre système et le type d’application que vous seriez amené à utiliser sur votre ordinateur. Si vous utilisez principalement votre ordinateur pour naviguer sur le web, du traitement de texte et un multitâche léger, 8 Go de RAM sont généralement suffisants. À mesure que les systèmes d’exploitation et les logiciels deviennent plus gourmands en ressources, disposer d’une capacité RAM plus grande, comme 16 Go, peut aider à garantir que votre ordinateur peut gérer les mises à jour logicielles futures et les nouvelles applications sans rencontrer de goulets d’étranglement en termes de performance.
Conclusion
La mémoire unifiée est l’une des meilleures avancées observées dans la technologie mémoire ces dernières années. Avec une performance des données sans faille, la mémoire unifiée réussit à rendre le système beaucoup plus rapide et vous pouvez réellement ressentir la réactivité du système et voir vos tâches s’accomplir en un clin d’œil. Mais, décider s’il faut opter pour l’option RAM traditionnelle ou un Mac avec mémoire unifiée dépend totalement de vos besoins. À notre avis, la nouveauté est toujours meilleure et vous devriez certainement essayer les performances de la mémoire unifiée pour découvrir la différence par vous-même. Vous pouvez également avoir un espace de mémoire unifiée de 8 Go au lieu de 16 Go pour un choix abordable si vos besoins ne sont pas si élevés.
