Если посмотреть на современный ассортимент на рынке, то большинство ноутбуков опираются на процессоры Intel. Если верить AMD, ситуация в ближайшие недели может измениться. Причина кроется в объявленных сегодня APU "Carrizo", которые привносят high-end технологии на сегмент среднего рынка, по производительности и эффективности они знаменуют серьёзный прогресс по сравнению с предыдущим поколением.
Американский разработчик чипов сфокусировался на потоковом видео, офисных сценариях и онлайновых играх. AMD нацеливает "Carrizo" на ценовой сегмент от 400 до 700 долларов США, где компания видит 63 миллиона потенциальных покупателей. Около 38% покупателей ноутбуков обычно выбирают модели от $400 до $700. К концу года в данном ценовом сегменте будет продаваться пять устройств каждую секунду.
Если Intel для мобильного сегмента опирается на архитектуру "Broadwell" и современный 14-нм техпроцесс, то AMD для "Carrizo" продолжает использовать 28-нм технологию. Но AMD, в любом случае, смогла существенно улучшить эффективность APU "Llano", "Trinity", "Richland", "Kaveri" и "Beema" теперь уже в шестом поколении. "Carrizo" потребляет до 40% меньше, но при этом прирост производительности составляет до 25%. Число транзисторов увеличилось примерно на 29% до 3,1 млрд., но при этом площадь кристалла невелика – 245 мм².
Экономия энергии со стороны CPU
Новые ядра "Excavator" были оптимизированы на кристалле с новой раскладкой "High Density Library", они занимают на 23% меньше места при прежнем техпроцессе – то есть плотность расположения на кристалле существенно увеличилась. Освободившееся место AMD использовала для интеграции южного моста целиком, по этой причине новые APU можно в полной мере назвать SoC или "системой на чипе". Кэш L1 на "Carizzo" стал занимать больше пространства, поскольку его ёмкость увеличилась с 16 кбайт до 32 кбайт по сравнению со "Steamroller", благодаря другим улучшениям мы получаем и меньшие задержки. Размер буфера предсказания ветвлений был увеличен на 50% с 512 до 768 записей. Кэш L2, между тем, стал в два раза меньше – всего 2 Мбайт, а кэш L3 отсутствует, как и раньше.
Значительное снижение энергопотребления было достигнуто благодаря пересмотренной системе управления энергопотреблением. AMD использовала так называемое адаптивное напряжение (Adaptive Voltage). До сих пор из-за неизбежных флуктуаций в целях стабильности напряжение выставлялось чуть выше, чем требовалось. В случае "Carizzo" этого уже не требуется. В результате среднее напряжение оказалось немного ниже, даже при больших разбросах тактовой частоты ядра оно остаётся ниже. При этом особого ущерба производительности, по информации AMD, не наблюдается, а энергопотребление удалось снизить на 10-20%. Изменения напряжения и частоты происходят за считанные наносекунды, ведется постоянный мониторинг.
Каждое ядро "Excavator" оснащено десятью так называемыми модулями AVFS (Adaptive Voltage Frequency Scaling Module), которые автоматически регулируют напряжение и частоту разных компонентов ядра. На результатах сказываются и другие факторы, такие как температура и качество самого чипа. В результате обеспечивается более быстрое переключение между разными рабочими режимами. Новые ядра "Excavator" могут переключаться из режима S0i3, в котором они потребляют меньше 50 мВт, до режима с полной нагрузкой за считанные миллисекунды. Кроме того, APU в режиме Soi3 может отключать многие свои части.
В новых APU "Carrizo" используются и новые механизмы энергосбережения, такие как "Inter Frame Power Gating". Например, графический блок может на какое-то время выключаться, если кадровый буфер заполнен. Выключение даже на несколько миллисекунд позволяет весьма существенно экономить энергию. В целом, AMD смогла уменьшить энергопотребление в режиме бездействия с 4,5 Вт до уровня 2,7 Вт – большая часть экономии связана с APU и переносом южного моста на кристалл. Больше процессор не сопровождает AMD Fusion Controller Hub (FCH), который производился по 65- и 45-нм техпроцессу, теперь он напрямую встроен в APU.
Несколько изменений в графике
Со стороны графического блока тоже произошло несколько изменений архитектуры. В целом, AMD внесла несколько оптимизаций для повышения эффективности. Кэш GFX L2 теперь составляет 512 кбайт, отметим обновлённый набор инструкций ISA, архитектура GCN получила новое обновление, теперь уже на уровне "Tonga", с оптимизацией под HSA. Обеспечивается полная поддержка DirectX12, используются в общей сложности восемь вычислительных блоков (Compute Unit).
Каждый блок Compute Unit состоит из четырех векторных процессоров SIMD, содержащих 16 потоковых процессоров. В результате в максимальной конфигурации APU "Carrizo", как и "Kaveri", опираются на 512 потоковых процессоров (8 CU x 4 SIMD x 16 ALU). К каждому CU подключено четыре текстурных блока, что даёт 32 TMU. Интерфейс памяти имеет ширину 128 битов. В качестве видеопамяти используется оперативная память системы. Контроллер памяти "Carrizo" может работать с быстрой памятью DDR3 2.133 МГц в двухканальном режиме. Если верить AMD, чип также поддерживает DDR4, хотя в платформе этого пока не предусмотрено.
В APU используется новый декодер Unified Video Decoder в версии 6, поддерживающий HEVC/H.265 и контент 4K, он работает примерно в 3,5 раза быстрее предыдущей версии. В 2015 году AMD планирует опубликовать новую утилиту HandBrake, которая внутри компании пока существует в бета-версии.
Безопасности тоже уделено внимание
В качестве альтернативы Intel Trusted Execution Technology AMD в "Carrizo" использовала собственную технологию TrustZone с дополнительным ядром AMD Secure Processor в виде ARM Cortex A5. Также полностью поддерживается HSA 1.0. Здесь можно отметить две функции: "Shared System Memory" и "Heterogeneous Queuing". Первая технология описывает единый массив памяти, доступ к которому могут осуществлять как ядра CPU, так и GPU. Что позволяет избежать длительных процессов копирования данных из одной области в другую.
Технология общей памяти (её также называют hUMA) является обязательным требованием для гетерогенной очереди (hQ). До сих пор центральный процессор считался главным блоком, отвечающим за выполнение потока команд в программе. Теперь GPU и CPU могут равноправно распределять команды между собой, но, как и раньше, они лучше справляются со своими задачами. Ядра CPU хороши для выполнения последовательных задач, сильной же стороной GPU являются параллельные вычисления. AMD обещает более высокую эффективность вычислений благодаря грамотному распределению задач. AMD видит значительный потенциал в разделении задач между CPU и GPU, а также в улучшении параллельной обработки данных благодаря HSA.
Разные модели "Carrizo"
Самая быстрая модель Carrizo, как и в случае предыдущего поколения, будет опираться на 12 вычислительных ядер – четыре относятся к CPU, восемь – к GPU. Новый APU использует упаковку FP4, внутри работают 512 потоковых процессоров GCN третьего поколения, поддерживаются два канала памяти DDR3 с частотой до 2.133 МГц. К новым APU можно подключать до трёх мониторов, имеется поддержка TrueAudio, HSA 1.0 и упомянутых выше функций безопасности. Если производитель ноутбука пожелает добавить дискретную видеокарту, то "Carrizo" предлагает до восьми линий PCI Express 3.0.
Производители ноутбуков в BIOS могут ограничивать энергопотребление (и производительность) новых топовых моделей. От данного шага увеличивается время автономной работы – как мы уже видели в случае AMD A10-7800 ранее. "Carrizo" может работать с максимальным тепловым пакетом 35 Вт, который можно ограничить вплоть до 15 Вт. Новые APU выйдут на рынок в виде моделей AMD FX, A10 и A8. Более подробную информацию о тактовых частотах и отличиях AMD пока не представила.