Shared Memory und Unified Memory: Unterschiede, Vorteile und Nachteile

Bei der Zusammenarbeit von einzelnen Hardware-Komponenten in einem Computer, Smartphone, Tablet oder anderem Gerät mit Prozessoren und weiteren Bauteilen kommt ein sogenannter Arbeitsspeicher zum Einsatz. Dieser Arbeitsspeicher, teils auch Hauptspeicher oder RAM (Random Access Memory) genannt, kann dabei entweder nur vom Hauptprozessor (CPU) genutzt oder mit der Grafikkarte (GPU) geteilt werden. Teilen sich CPU und GPU den Arbeitsspeicher, dann spricht man entweder von Shared Memory oder Unified Memory. Was der Unterschied ist und wo die einzelnen Vorteile bzw. Nachteile liegen, das erkläre ich euch in diesem Ratgeber.

Vorbetrachtung: Verschiedene Definitionen für „Shared Memory“

Ich bin mir durchaus bewusst, dass es für den hier behandelten Begriff mehrere Definitionen und Erklärungen gibt. Das hängt unter anderem mit der speziellen Verwendung in verschiedenen Bereichen der IT zusammen. So kann man, laut dem entsprechenden Wikipedia-Beitrag, zum Beispiel zwischen Shared Memory in der Interprozesskommunikation (IPC), in einem Mehrprozessorsystem sowie im Hinblick auf Grafikkarten unterscheiden. In diesem Ratgeber soll es um letzteres gehen. Denn z. B. Intel-Grafikchips in Apple MacBooks verwenden einen geteilten Speicher (Shared Memory). Der Apple Silicon (z. B. M1, M1 Pro, M1 Max und M1 Ultra) nutzt einen gemeinsamen Speicher (Unified Memory).

Shared Memory – Arbeitsspeicher mit GPU-Anteil

Beim Shared Memory handelt es sich um einen (auf)geteilten Arbeitsspeicher. Ein fester Teil der RAM-Kapazität wird dabei für die Grafikeinheit reserviert. Beim Einsatz von Intel-Grafikchips in vielen Mac-, iMac und MacBook-Modellen (auch mit Pro- oder Air-Bezeichnung) werden diesen z. B. 1,5 GB zur Verfügung gestellt. Das sorgt zwar dafür, dass kein weiterer Speicherchip betrieben werden muss und die Grafikarbeiten des Rechners entsprechend energieeffizient sind. Jedoch ist ein Nachteil, dass Daten aus dem GPU-Speicher für die Verwendung im CPU-Speicher kopiert werden müssen. Das ist zwar auch beim VRAM so, beim Unified Memory aber nicht.

• Beschreibung: Shared Memory weist der Grafikeinheit einen fixen RAM-Anteil zu
• Vorteile: Diese Technologie spart Kosten und ist im Vergleich relativ energieeffizient
• Nachteile: Daten müssen hin und her kopiert werden, kann meist nicht erweitert werden

Unified Memory – Arbeitsspeicher mit flexiblen Anteilen

Kommen wir vom geteilten Speicher zum gemeinsamen Speicher. Letztere Bezeichnung findet sich in der deutschsprachigen Dokumentation zu M1-Chips von Apple. Wer wissen will, ob es sich um Shared oder Unified Memory handelt, sollte ins Englische wechseln. Ihr könnt mir aber glauben: es handelt sich um Unified Memory. Und hier ist das Besondere, dass der gesamte Arbeitsspeicher sowohl von der CPU als auch von der GPU genutzt werden kann. Der gemeinsame Zugriff geht auch soweit, dass die Daten untereinander direkt ausgetauscht und nicht erst kopiert werden müssen. Während Shared Memory also eine Einliegerwohnung ist, stellt Unified Memory einen gemeinsamen Haushalt dar.

• Beschreibung: Unified Memory heißt, dass sich CPU und GPU den Arbeitsspeicher komplett teilen
• Vorteile: Auch hier können Kosten gespart werden und es lässt sich viel effizienter arbeiten
• Nachteile: Gerade bei den M1-Chips ist der RAM fix, er lässt sich nicht einfach austauschen / aufstocken

VRAM – Speicherkarten mit eigenem Speicher

Die beiden aufgezeigten Modelle für Hauptprozessor- und Grafikspeicher sind aber nicht die einzigen. Denken wir nur mal an das Thema Gaming-Rechner. Da kommen Grafikkarten mit eigenem Grafikspeicher, dem sogenannten VRAM, zum Einsatz. Hier ist es natürlich auch nötig, die berechneten Daten erst einmal zu kopieren und für die Einbindung in die gesamte Rechner-, System- und App-Nutzung beim CPU abzuladen. Jedoch lässt sich durch den Einbau einer besseren Grafikkarte der VRAM erweitern und effizienter nutzen. Der RAM kann ebenfalls ohne Beeinflussung anderer Elemente aufgestockt werden. Wie Stromeffizienz, Datenaustausch und Co. aussehen, das ist dann von der genauen Technik abhängig. 

• Beschreibung: VRAM heißt, dass die Grafikeinheit ihren eigenen Arbeitsspeicher hat
• Vorteile: Kann unabhängig von der CPU und ihrem RAM ausgetauscht werden (Kompatibilität beachten)
• Nachteile: Diese Technik ist teurer und gerade in Gaming, 3D-Arbeit und z. B. beim Apple Mac Pro wird es preisintensiv

Habe ich noch etwas vergessen? Gibt es eurerseits Ergänzungen oder andere Anmerkungen? Dann lasst gern einen Kommentar zum Thema da!

Johannes Domke

Johannes hat nach dem Abitur eine Ausbildung zum Wirtschaftsassistenten in der Fachrichtung Fremdsprachen absolviert. Danach hat er sich aber für das Recherchieren und Schreiben entschieden, woraus seine Selbstständigkeit hervorging. Seit mehreren Jahren arbeitet er nun u. a. für Sir Apfelot. Seine Artikel beinhalten Produktvorstellungen, News, Anleitungen, Videospiele, Konsolen und einiges mehr. Apple Keynotes verfolgt er live per Stream.