Особенности архитектуры APU Kaveri
По сравнению с гибридными процессорами предыдущего поколения в Kaveri было сделано столько изменений, что в пору говорить о настоящей революции! Прежде всего, изменился процесс производства, в то время как Richland выпускаются по 32-нм нормам с применением технологии SOI (Silicon on isolator), кристаллы новейших APU изготавливаются с 28-нм детализацией. От SOI было решено отказаться в пользу технологического процесса SHP (Super High Performance), который позволяется добиться значительного повышения плотности элементов ценою некоторого снижения тактовой частоты. Кремниевый кристалл Kaveri состоит из 2410 млн. транзисторов и занимает при этом площадь 245 кв. мм. Для сравнения, полупроводниковое ядро Richland площадью 246 кв. мм насчитывает «всего» 1300 млн. транзисторов, а для четырехъядерных Intel Haswell аналогичные показатели составляют 177 кв. мм и 1400 млн. соответственно, так что, производство новейших гибридных процессоров на фабриках GlobalFoundries обходится AMD вряд ли дороже, чем моделей предыдущего поколения.
Около половины площади полупроводникового кристалла занимает интегрированное графическое ядро Radeon R7, содержащее до восьми вычислительных модулей GCN (Graphics Core Next), подобных тем, что лежат в основе самых современных видеоакселераторов AMD Hawaii. Помимо высокого быстродействия в 3D-играх микроархитектура GCN отлично подходит для неграфических вычислений. Для этого в составе APU имеются восемь блоков ACE (Asynchronous Compute Engines), отвечающие за распределение заданий. Каждый из восьми вычислительных модулей GCN состоит из 64 потоковых процессоров, одного блока растеризации и четырех текстурных юнитов. В максимальной конфигурации графическое ядро Radeon R7, встроенное в APU Kaveri, может иметь до 512 потоковых процессоров, 32 TMU и 8 ROP. Видеоускоритель поддерживает API DirectX 11.2, OpenCL 1.2 и технологию аппаратной обработки звуковых эффектов AMD TrueAudio. В состав графического акселератора входит блок VCE (Video Coding Engine), отвечающий за кодирования видео высокой четкости, а также блок UVD (Unified Video Decoder), призванный разгрузить вычислительные модули при воспроизведении видеопотока.
Еще одной инновацией, реализованной в новейших APU, стала поддержка API Mantle. Этот низкоуровневой программный интерфейс, продвигаемый AMD в качестве альтернативы DirectX и OpenGL, разработан с учетом сильных сторон архитектуры GCN и позволяет оптимально использовать гетерогенный дизайн гибридных процессоров. С помощью Mantle разработчики могут создавать кросс-платформенные продукты, одинаково хорошо работающие как на игровых консолях, так и на персональных компьютерах. При использовании нового API чипмейкер обещает существенный рост быстродействия, правда, на сегодняшний день существует единственная игра с поддержкой Mantle — Battlefield 4, но, как говорится, это только начало.
Что касается процессорной части, то APU Kaveri получил обновленную микроархитектуру Steamroller, которая стала логическим развитием дизайна Piledriver и призвана исправить некоторые его недостатки. Структурной единицей микроархитектуры является модуль, состоящий из одного блока вычислений с плавающей точкой (FPU), двух юнитов для целочисленных вычислений (ALU) и массива кэш-памяти второго уровня размером 2 МБ. Как и раньше пара ALU делят общий блок выборки, но теперь каждый из целочисленных блоков получил собственный декодер инструкций, кроме того, изменения в механизме выборки позволили уменьшить на 30% количество ошибочно предсказанных переходов. Также, были внесены доработки в сами блоки ALU, а емкости кэшей L1 для инструкций были увеличена до 96 КБ, в результате чего возросла эффективность выполнения некоторых целочисленных операций.
Весьма значимые изменения коснулись и модели взаимодействия отдельных узлов гибридного процессора. Важнейшим шагом на пути к развитию гетерогенных вычислений стало внедрение hUMA (heterogeneous Memory Unified Access) и hQ (heterogeneous Queue). Технология hUMA обеспечивает процессорным и графическим ядам равноправный доступ ко всей области системной памяти, а hQ позволяет гибко распределять задания между различными типами вычислительных модулей. Особенность hUMA и hQ заключается в их аппаратной реализации, что вместе с использованием оптимизированного программного обеспечения дает формальное право называть гибридные процессоры Kaveri… 12-ядерными, если под «ядрами» подразумевать вычислительные модули любых типов.
Технологии управления энергоэффективностью в Kaveri получили дальнейшее развитие. Динамическое управление частотой отдельных узлов в зависимости от нагрузки было реализовано еще в APU Trinity, а в новейших гибридных процессорах появилась возможность ручной настройки TDP. Например, для А10-7850К пользователи могут самостоятельно задать тепловой пакет на уровне 45 Вт или 65 Вт, либо оставить параметр TDP в значении по умолчанию 95 Вт, тем самым выбирая между максимальным быстродействием или энергоэффективностью.
Таким образом, новейшие AMD A-Series выглядят очень многообещающе, по сравнению с APU предыдущих поколений прогресс заметен по всем фронтам: в архитектуре вычислительных и графических ядер, в улучшении поддержки гетерогенных вычислений, а также управлении энергопотреблением. Насколько хороши Kaveri в сравнении с предшественниками и конкурентами — вы узнаете совсем скоро, а пока предлагаю взглянуть на платформу Socket FM2+ и модельный ряд AMD A-Series.
Платформа Socket FM2+
Очередное поколение APU получило новый процессорный разъем Socket FM2+, который обратно совместим с гибридными процессорами Trinity и Richland, тогда как поддержки Kaveri на платах Socket FM2, увы, не будет. Все дело в разном количестве контактов: у Socket FM2 их 904, тогда как у версии «плюс» — 906, а также ином расположении направляющих ключей. Хорошо, что крепление системы охлаждения осталось прежним, то есть можно ставить кулеры, предназначенные для Socket AM3+ и Socket FM2.
Для новой платформы AMD предлагает три версии системной логики: A88X для старших материнских плат, A78 для продуктов среднего ценового диапазона и А55 для решений начального уровня. По своим возможностям чипсеты А88Х и А78 в точности наследуют модели предыдущих поколений — А85Х и А75 соответственно, а между собой микросхемы FCH (Fusion Communication Hub) отличаются количеством поддерживаемых портов USB 3.0 и SATA 6 Гбит/с. Единственное заметное отличие новой платформы — официальная поддержка шины PCI Express 3.0, и та доступна только в случае установки APU нового поколения.
На момент анонса продуктовая линейка Kaveri состоит всего из двух наименований: A10-7850 и А10-7700К, но в течение первого квартала 2014 года ассортимент будет расширен за счет экономичной модели А8-7600. Спецификации семейства новейших AMD A-Series в сравнении с предшественниками представлены в следующей таблице:
| Процессор | A10-7850K | A10-7700К | A8-7600 | A10-6800K | A10-6790K | A10-6700 | A10-6700T | A8-6600K | A8-6500 | A8-6500T |
| Ядро | Kaveri | Kaveri | Kaveri | Richland | Richland | Richland | Richland | Richland | Richland | Richland |
| Разъем | FM2+ | FM2+ | FM2+ | FM2 | FM2 | FM2 | FM2 | FM2 | FM2 | FM2 |
| Техпроцесс, нм | 28 | 28 | 28 | 32 | 32 | 32 | 32 | 32 | 32 | 32 |
| Число ядер | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Номинальная частота, МГц | 3700 | 3400 | 3300 | 4100 | 4000 | 3700 | 2500 | 3900 | 3500 | 3500 |
| Частота Turbo Core, МГц | 4000 | 3800 | 3800 | 4400 | 4300 | 4300 | 3500 | 4200 | 4100 | 4100 |
| L1-кеш, Кбайт | 16 x 4 + 96 x 2 | 16 x 4 + 96 x 2 | 16 x 4 + 96 x 2 | 16 x 4 + 64 x 2 | 16 x 4 + 64 x 2 | 16 x 4 + 64 x 2 | 16 x 4 + 64 x 2 | 16 x 4 + 64 x 2 | 16 x 4 + 64 x 2 | 16 x 4 + 64 x 2 |
| L2-кеш, Мбайт | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Графическое ядро | Radeon R7 series | Radeon R7 series | Radeon R7 series | Radeon HD 8670D | Radeon HD 8670D | Radeon HD 8670D | Radeon HD 8670D | Radeon HD 8570D | Radeon HD 8570D | Radeon HD 8570D |
| Число унифицированных шейдерных процессоров | 512 | 384 | 384 | 384 | 384 | 384 | 384 | 256 | 256 | 256 |
| Частота графического ядра, МГц | 720 | 720 | 720 | 844 | 844 | 844 | 720 | 844 | 800 | 800 |
| Поддерживаемый тип памяти | DDR3-2133 | DDR3-2133 | DDR3-2133 | DDR3-2133 | DDR3-1866 | DDR3-1866 | DDR3-1866 | DDR3-1866 | DDR3-1866 | DDR3-1866 |
| TDP, Вт | 95* | 95* | 45/65 | 100 | 100 | 65 | 45 | 100 | 65 | 45 |
| Рекомендованная стоимость, $ | 173 | 152 | 119 | 142 | 122 | 142 | 142 | 97 | 97 | 112 |
Помимо разницы в тактовых частотах и количеству потоковых процессоров встроенных видеокарт между APU разных поколений бросается в глаза увеличившаяся стоимость гибридных процессоров AMD. Так старший A10-7850K стоит дороже любого двухъядерного процессора Intel Core i3, но несколько дешевле младших модификаций Core i5, поэтому, прямых конкурентов у него нет, тогда как A10-7700К предстоит соперничать с Intel Core i3-4330, имеющим аналогичную стоимость. Зато, оба APU обладают разблокированным на повышение множителем, следовательно, их быстродействие можно повысить путем разгона, а что касается TDP, то пользователи смогут самостоятельно выбрать требуемое значение в диапазоне от 45 Вт, 65 Вт или 95Вт.