Почему Макбуки с процессорами серий Pro и Max несут больше оперативной памяти?
На форуме Reddit идет интересная дискуссия-ликбез о том, почему процессоры серий Pro, Max и Ultra поддерживают больше оперативной памяти, чем базовые чипы M. Дело не только в желании компании выжать из покупателей дополнительные деньги (хотя это тоже работает), а в реальных физических ограничениях архитектуры. Всё упирается в количество каналов памяти и ширину шины, которые буквально встроены в кристалл процессора — и эти параметры нельзя изменить программно или добавлением дополнительных модулей.
Базовый чип M использует 128-битную шину памяти. Поскольку модули стандарта LPDDR5 имеют разрядность 16 бит, для заполнения всех линий требуется ровно восемь физических чипов памяти — простая арифметика. Максимальная конфигурация зависит от ёмкости отдельных модулей, и сейчас Apple использует чипы объёмом до 4GB каждый, что даёт в сумме 32GB. Процессоры Pro получают 256-битную шину (за исключением M3 Pro с его 192 битами), что требует уже 16 модулей памяти и теоретически удваивает максимальный объём. Чип Max работает с 512-битной архитектурой — фактически это четыре 128-битные шины, объединённые вместе, что даёт возможность установить 32 модуля памяти. Младшие версии Max используют урезанную 384-битную шину из-за отключённых дефектных блоков кристалла — это стандартная практика производства, когда бракованные участки просто отключают, получая хоть и менее производительный, но вполне рабочий процессор.
Ultra представляет собой два чипа Max, физически соединённых через технологию UltraFusion — более 10 тысяч высокоскоростных межсоединений создают единую систему с пропускной способностью свыше 2,5 терабайт в секунду. Это даёт суммарную шину от 768 до 1024 бит в зависимости от того, какие именно варианты Max склеены вместе. Соответственно, количество доступных каналов памяти удваивается, как и максимальный объём — до 512 гигабайт в случае M3 Ultra. Каждый канал памяти имеет собственный контроллер, встроенный в кристалл, и добавить дополнительные контроллеры без переработки всей архитектуры невозможно.
Технически существует два способа обойти ограничения шины, но оба непрактичны. Первый — использовать специальные решения, когда два 16-битных модуля эмулируют один логический чип большей ёмкости, что позволяет увеличить объём памяти без расширения шины. Однако такой подход применяется только в серверных системах с пятизначными ценниками из-за дороговизны компонентов и сложности реализации.
Второй вариант — оставить часть каналов памяти незаполненными, установив модули большей ёмкости только на некоторые линии. Теоретически это даёт больший объём при той же шине, но приводит к катастрофическому падению производительности на десятки процентов, поскольку процессор не может эффективно распределять нагрузку по неполной шине. Для унифицированной памяти Apple Silicon, которую одновременно используют центральный процессор, графическое ядро и нейронный движок, такая деградация недопустима. Компания предпочитает не калечить свои устройства ради сомнительной экономии, поэтому конфигурации с максимальным объёмом доступны только на топовых чипах — где инженерные ограничения и маркетинговая стратегия работают рука об руку.
