Mengapa chip M1 Apple bisa cepat ?

Beberapa hari yang lalu saya melihat berita bahwa perusahaan Apple membuat chip untuk laptop nya sendiri, jadi sudah tidak memakai chip dari Intel lagi. Dengan chip yang baru ini Apple mengklaim bahwa chip ini memiliki performa yang lebih bagus dan lebih irit daya baterai. Lalu beberapa hari yang lalu saya membaca artikel medium Erik Engheim yang membahas mengapa chip terbaru dari Apple ini bisa lebih cepat (Dia mengatakan bahwa mac mini (chip M1 dari Apple) memiliki performa yang lebih baik dari iMac (chip Intel) yang dimana harganya jauh lebih mahal dari mac mini.

Di artikel ini saya akan mencoba merangkum poin-poin penting mengenai chip Apple ini.

Sebelumnya teman-teman harus tau apa itu microprocessor/CPU (Central Processing Unit). Mudahnya CPU adalah bagian dari komputer kita yang bertugas melakukan perhitungan sehingga komputer kita bisa memiliki kemampuan seperti memutar video, menjalankan program dan lain-lain.

M1 bukanlah CPU

Kalau chip M1 mau dikatakan CPU, M1 tidak bisa dikatakan CPU. Kenapa ? karena di dalam chip M1 tidak hanya ada CPU, tapi ada komponen lainnya jadi seperti sebagian atau keseluruhan sistem komputer. Ini yang biasa disebut System on Chip (SoC).

Perbedaan M1 dengan chip yang lain

Pada jaman dulu, komputer bisa memakai banyak processor tapi secara terpisah. Tapi karena kemajuan teknologi sekarang, kita dapat membuat transistor menjadi lebih kecil jadi kita bisa meletakan lebih banyak transistor dalam satu chip. Inilah yang memungkinkan kita untuk meletakkan lebih banyak processor dalam 1 chip. Processor ini selanjutnya disebut sebagai cpu core.

Setiap core mempunyai kemampuan yang sama, sehingga kita juga bisa menyebutnya general-purpose core. Semakin banyak general-purpose core maka semakin tinggi pula kemampuan dari suatu CPU.

Lalu Apple berpikir daripada menambahkan lebih banyak core yang memiliki kemampuan yang sama, Apple justru lebih memilih menambahkan lebih banyak core yang memiliki kemampuan khusus, jadi setiap core memiliki spesialisasi dalam mengerjakan tugas tertentu. Karena strategi ini core khusus akan mengerjakan tugas spesifik dengan lebih cepat dan komsumsi daya yang lebih sedikit dibandingkan general-purpose core.

Mengenai membuat core untuk mengerjakan tugas tertentu bukanlah hal yang baru. Sebelumnya kita sudah mempunyai GPU (Graphics Processing Unit) yaitu core/chip khusus yang bertujuan untuk mengerjakan segala tugas dalam mengolah data grafis.

Dari referensi yang saya baca core-core yang ada di chip M1 adalah :

1. Central Processing Unit (CPU) : bekerja sebagai otak dari SoC. Mengerjakan sebagian banyak perhitungan dari kode Sistem Operasi atau Program yang kita miliki.
2. Graphics Processing Unit (GPU) : untuk kebutuhan pengolahan grafis.
3. Image Processing Unit (ISP) : dapat digunakan untuk meningkatkan kinerja dari program yang memproses gambar.
4. Digital Signal Processor (DSP) : menangani fungsi yang lebih intensif secara matematis daripada CPU.
5. Neural Processing Unit (NPU) : digunakan untuk meningkatkan kinerja AI (biasanya ada di smartphone kelas atas), termasuk tugas pengenalan suara dan pemrosesan kamera.
6. Video encoder/decoder : menangani konversi file dan format video yang hemat daya.
7. Secure Enclave : untuk enkripsi, autentikasi dan security.
8. Unified Memory : memungkinkan CPU, GPU, dan core lainnya untuk lebih cepat bertukar informasi.

inilah yang membuat kebanyakan orang yang bekerja pada bidang pengolahan gambar dan video merasakan peningkatan performa dengan menggunakan chip Apple yang baru ini. Karena tugas-tugas tersebut telah dikerjakan oleh hardware yang khusus.

Unified Memory Architecture

Salah satu yang membuat chip M1 lebih cepat adalah adanya Unified Memory Architecture. Untuk memahami apa yang membuat UMA ini lebih unggul, mungkin kita mesti melihat ke belakang dulu.

Pada tempo dulu, komputer murah sering menggabungkan antara CPU dan GPU. Jadi CPU dan GPU mengakses memory yang sama. Tapi area dalam memori dipisah, ada area yang untuk CPU dan GPU. Jika CPU memiliki data yang ingin digunakan GPU, CPU tidak bisa memberitahu ke GPU untuk mengambilnya di area memori miliknya, dia harus mengkopi data tersebut ke area milik GPU dan ini membuat performanya lambat. 

Apple mencoba mengatasi masalah ini dengan membuat Unified Memory Allocation. CPU dan GPU mengakses memori yang sama dan tidak perlu untuk melakukan copy data jika ada data yang ingin digunakan bersama. Kecepatan transfer milik UMA juga sudah dibuat tinggi jadi GPU tidak akan menunggu lama jika ingin memproses sekaligus banyak data.

Tapi karena memori ini sudah tertanam, maka pengguna tidak dapat mengupgrade memorinya. Mungkin memang kelemahan dari produk apple yang baru ini adalah tidak upgradable. Menurut kalian apakah ada kelemahan lain ?