Разбираемся в оперативной памяти: Почему iPhone хватает 4 ГБ ОЗУ?

Из года в год Android-производители форсируют железную часть смартфонов: 108мп, 8к-видеосъемка 12гб оперативной памяти… Но подождите, у iPhone всего 4 ГБ ОЗУ. И это не мешает ему работать на уровне или даже быстрее своих конкурентов! И как же удалось компании Apple добиться такого результата? Обо всём этом в сегодняшнем ролике. Для начала немного теории. Что такое оперативная память и для чего она нужна в смартфоне? Если говорить простым языком, то это память, в которой хранятся все запущенные приложения, их данные, и сама операционная система! Естественно, чем больше у вашего девайса оперативной памяти, тем комфортнее и приятнее с ним взаимодействовать. Большинство пользователей iPhone даже не знают сколько оперативной памяти у них в смартфоне. Это обусловлено тем, что пользователей устраивает работа многозадачности в их смартфонах, они просто пользуются и получают удовольствие от плавности и скорости работы. Так как же Apple все же удается хорошо работать с 4 ГБ оперативной памяти? Может быть дело в системе? На самом деле чудес не бывает, Android и iOS требуется примерно одинаково-большое количество ОЗУ. К примеру, пару лет назад, один зарубежный канал Android Authority провёл детальное сравнение. Автор взял два смартфона на iOS — это iPhone 7 и на Android — Nexus 5х, с одинаковым количеством оперативки – 2Гб. iPhone 7 c момента запуска имеет МЕНЬШЕ свободной оперативной памяти чем смартфон на Android: около 750мб против 1,2 ГБ у Nexus. Но это до того момента пока вы не запустите какое-либо из ваших приложений. Мы повторили тест на iPhone 11 и Pixel 3 с Pixel 4. Теперь получается, что цифры сопоставимы: в iPhone задействовано около 2 ГБ оперативки, а Pixel использует около 2,4 ГБ. Окей, может быть дело в том, что приложения на Android занимают больше места в оперативке? Ведь Apple любит разработчиков, а они отвечают им взаимностью. Но тоже нет: во многих случаях размер занимаемого места в оперативной памяти на iOS и Android примерно равны, но в некоторых случаях приложения на iOS занимают почти в 1.5-2 раза меньше оперативной памяти! Скорее всего это связано с более оптимизированным исполняемым кодом приложения, ведь языки написания приложений очень разные При подсчетах, Android-приложения в совокупности занимают всего на 6% больше места в оперативной памяти. Но это только начало, как говорят многие пользователи яблочной продукции «Оптимизация Решает!», как оказалось, в этом есть доля правды! Оба аппарата работают с приложениями молниеносно, с андроидом все понятно, у него все хранится в ОЗУ, но как справляется iPhone с его жалкими 4гб? Вся магия кроется как раз в работе iOS с оперативной памятью. Базово и iPhone, и Android имеют примерно одинаковый планировщик работы с памятью.  Если в момент запуска нового приложения, у смартфона попросту нет свободной оперативной памяти, он выкинет одно из ранее запущенных и откроет то, которое тебе нужно в данный момент! В мире компьютеров операционная система Windows имеет файл подкачки (pagefile.sys), еще его называют СВАП. Это такое пространство на вашем жестком диске, куда система переносит неиспользуемые данные из оперативной памяти. Чтобы не хранить их в ОЗУ, давно запущенные приложения попросту переносятся на жесткий диск, тем самым освобождая место для еще одной вкладки Chrome. ПК-бояре понимают о чем я. На смартфонах все немного сложнее, многие смартфоны до сих пор имеют не самые быстрые флеш-накопители в постоянной памяти. К этому прибавляем то, что флеш-память имеет сравнительно небольшой ресурс чтения и записи, поэтому производители смартфонов прибегли к иной реализации! Представим такую ситуацию, у нас 4Гб оперативной памяти, открыто 5 приложений, память вся уже заполнена, как же запустить еще одно приложение и при этом не закрывать одно из пяти, то есть которые уже открыты. Всё дело в том что и у iOS, и у Android тоже есть так называемый Сжатый СВАП – с помощью сжатия, которое похоже на то, что делает архиватор. Приложение сжимается внутри оперативной памяти, система выбирает самые массивные приложения, будь то одна большая или две мелких игры, происходит сжатие, тем самым освобождается до 50% больше места, и теперь можно запустить еще одно приложение. Такая схема работает и на iPhone, и на Android, но Apple пошли куда дальше. Они придумали как делить пространство на отдельные страницы — блоки размером 16кб, которые вмещают в себя любую информацию. Такую страницу можно пометить как грязную (dirty) или чистую (clean). Чистая — память, которая больше не используется (то есть никакие объекты больше не ссылаются на неё и её можно спокойно выгрузить). В дальнейшем она может быть загружена с диска («page out»), такая память содержит фреймворки, исполняемый код и файлы только для чтения. К примеру, в таких страницах могут быть данные текстур игры, которые не используются приложением даже после повторного запуска из фонового режима, также в иных приложениях это могут быть разные AR-тикеры, маски и прочие блоки кода, которые не использует приложение пока пользователь повторно не запустит программу из фона. Грязная — память, которая ещё используется в приложении, выгрузить её невозможно поэтому при переходе приложения в фон, чистая просто выгружается, а грязная сжимается по двум методам сжатия: Сжатие буфера — использует одношаговый метод сжатия файлов, этот метод используется для сжатия мелких файлов до 8МБ. Сжатие потока — использует несколько шагов для сжатия файлов, в том числе и повторное сжатие ранее сжатых файлов, что делает его идеальным для сжатия больших файлов. Допустим у нас есть приложение Instagram, оно занимает 300мб в оперативной памяти, первым этапом будет очистка чистой памяти, которая была в запасе у приложения и больше не понадобится. Размер в ОЗУ уменьшается примерно до 170мб. Далее операционная система прибегнет к одному из двух методов сжатия грязной памяти. Благодаря продуманному алгоритму сжатия, грязная память из 170 мегабайт сжимается до внушительно маленького размера — менее 10 МБ! В свою очередь, производители смартфонов на базе Android вышли из ситуации более простым решением, увеличить размер оперативной памяти чтобы меньше использовать сжатый свап. Итак, время теста. Мы взяли устройства разных поколений — iPhone 11 и Pixel 3 — зато оба с 4 Гб. Посмотрим, что произойдет. Pixel держит в памяти три игры. Начал выгружать их из памяти при запуске четвёртой. iPhone полноценно держит шесть игр. Начал потихоньку выгружать на седьмой, но не все. Все начали вылетать только на восьмой игре. И здесь мы подходим к кульминации вопроса, нужно понять за счет чего iPhone так быстро производит сжатие данных в оперативной памяти? А дело все вот в чем. Чтобы быстро провернуть данную операцию потребуется мощный процессор с высокой производительностью Больших Ядер! Если мы посмотрим на скриншоты из бенчмарка GeekBench 5, то увидим превосходство А13 Bionic перед Snapdragon 865 в 1.5 раза, а ведь А14 Bionic еще даже не вышел! Именно производительность на один поток данных всегда было главным козырем процессоров от компании Apple! Большой проблемой Android-смартфонов является то, что они все построены на очень разном железе, производители вынуждены оптимизировать систему для более слабых девайсов, у которых попросту нету столь внушительной мощности процессора или быстрой памяти. Хотя подвижки со стороны компании Qualcomm уже есть. Так еще с презентации Snapdragon 855 было замечено, что компания сделала упор на одно высокопроизводительное ядро (prime core) , которое имеет повышенную частоту и размер кэш-памяти, но этого все равно пока мало чтобы догнать чипы Apple. Думаю теперь многим стало понятно, почему iPhone не нужно столь большое количество оперативной памяти. Размер — не главное, лучше вложить больше денег в софтверную часть, и правильно распределять ресурсы своего железа за счет умных алгоритмов сжатия файлов в оперативке.