AMD Accelerated Processing Unit

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
(Przekierowano z Accelerated Processing Unit)
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

AMD Accelerated Processing Unit (wcześniej jako AMD Fusion) – platforma procesorowa zaprojektowana wspólnie przez inżynierów AMD i dawnego ATI.

Historia[edytuj | edytuj kod]

Projekt AMD Fusion rozpoczął się w 2006 roku w celu opracowania układu scalonego, który łączy procesor z kartą graficzną na jednej matrycy. AMD uczyniło kluczowy krok w kierunku realizacji takiej wizji, kiedy w 2006 r. nabyło producenta chipsetu graficznego ATI[1]. Projekt wymagał trzech wewnętrznych iteracji koncepcji Fusion, aby stworzyć produkt uznany za warty wydania[1]. Przyczyny opóźnienia projektu obejmują trudności techniczne związane z połączeniem procesora i karty graficznej na tej samej matrycy w technologii 45 nm oraz sprzeczne poglądy na temat roli procesora i karty graficznej w projekcie[2].

APU pierwszej generacji do komputerów stacjonarnych i laptopów o nazwie kodowej Llano ogłoszono 4 stycznia 2011 r. na wystawie CES w 2011 roku w Las Vegas, a wkrótce potem nastąpiło jej wydanie[3][4]. Platforma zawierała rdzenie procesora K10 i procesor graficzny Radeon z serii HD 6000 na tej samej matrycy w gnieździe FM1. APU dla urządzeń małej mocy ogłoszono jako platformę Brazos, opartą na mikroarchitekturze Bobcat i procesorze graficznym z serii Radeon HD 6000 na tej samej matrycy[5].

Na konferencji w styczniu 2012 r. Phil Rogers ogłosił, że AMD dokona Rebrandingu platformy Fusion na Heterogeneous System Architecture (HSA), stwierdzając: "pasowałoby, aby nazwa tej rozwijającej się architektury i platformy była reprezentatywna dla całej społeczności technicznej, która jest liderem w tym bardzo ważnym obszarze rozwoju technologii i programowania.”[6] Jednak później ujawniono, że AMD miało wytoczony proces o naruszenie znaku towarowego przez szwajcarską firmę Arctic, która używała nazwy „Fusion” dla linii produktów zasilających,[7]

APU do komputerów stacjonarnych i laptopów drugiej generacji, o nazwie kodowej Trinity, zostało ogłoszone podczas Dnia Analityków Finansowych w 2010[8][9] i wydane w październiku 2012 r.[10] Ta platforma zawierała rdzenie procesorów Piledriver i rdzenie GPU z serii Radeon HD 7000 na gnieździe FM2[11]. AMD wydało nową APU w oparciu o mikroarchitekturę Piledriver 12 marca 2013 r. (dla laptopów i telefonów komórkowych) oraz 4 czerwca 2013 r. (dla komputerów stacjonarnych), a nazwa robocza brzmiała Richland[12]. APU drugiej generacji dla urządzeń o niskiej mocy, Brazos 2.0, używał dokładnie tego samego układu APU, ale działał z większą częstotliwością zegara i zmienił nazwę GPU na Radeon HD7000 i zastosował nowy układ kontrolera IO.

Układy półniestandardowe zostały wprowadzone w konsolach do gier Microsoft Xbox One i Sony PlayStation 4[13][14].

Trzecia generacja technologii została wydana 14 stycznia 2014 r., oferując lepszą integrację procesora z kartą graficzną. Wersja na komputery stacjonarne i laptopy nosi nazwę kodową Kaveri i została oparta na architekturze Steamroller, natomiast warianty małej mocy, o nazwie kodowej Kabini i Temash, bazują na architekturze Jaguar[15]. W listopadzie 2017 r. firma HP wydała Envy x360 z APU Ryzen 5 2500U, pierwszym APU czwartej generacji, z procesorem opartym na architekturze Zen i grafiką opartej na architekturze Vega[16].

Opis[edytuj | edytuj kod]

W skład platformy wchodzą wielordzeniowe procesory przeznaczone do:

  • netbooków "Ontario", "Wichita"
  • subnotebooków "Zacate", "Krishna"
  • notebooków i desktopów "Llano", "Trinity".
  • desktopów "Bulldozer".

Łączą one w sobie tradycyjną architekturę mikroprocesora CPU oraz karty graficznej GPU w jednym układzie scalonym APU.

Mostek północny "Hudson M2" obsługuje pamięci DDR3 1600 MHz, USB 3.0, 4X PCIe, 6SATA z RAID i CIR.

Premiera miała miejsce 4 stycznia 2011 roku, nowa platforma zastąpiła starszą AMD Eagle.

Parametry techniczne[edytuj | edytuj kod]

W tabeli przedstawiono parametry techniczne jednostek APU AMD.

Nazwa kodowa Serwer Podstawowy Toronto
Micro Kyoto
urządzenia stacjonarne Mainstream Carrizo Bristol Ridge Raven Ridge Picasso
Entry Llano Trinity Richland Kaveri
Podstawowy Kabini
urządzenia mobilne Performance Renoir
Mainstream Llano Trinity Richland Kaveri Carrizo Bristol Ridge Raven Ridge Picasso
Entry Dalí
Podstawowy Desna, Ontario, Zacate Kabini, Temash Beema, Mullins Carrizo-L Stoney Ridge
Wbudowany Trinity Bald Eagle Merlin Falcon,
Brown Falcon
Great Horned Owl Ontario, Zacate Kabini Steppe Eagle, Crowned Eagle,
LX-Family
Prairie Falcon Banded Kestrel
Platforma Wysoka, standardowa oraz niska moc Niska oraz ultraniska moc
Wydany sierpień 2011 październik 2012 czerwiec 2013 styczeń 2014 czerwiec 2015 czerwiec 2016 październik 2017 styczeń 2019 marzec 2020 styczeń 2011 Maj 2013 Q2 2014 Maj 2015 luty 2016 kwiecień 2019
mikroarchitektura CPU K10 Piledriver Steamroller Excavator "Excavator+"[17] Zen Zen+ Zen 2 Bobcat Jaguar Puma Puma+[18] "Excavator+" Zen
Zestaw instrukcji GPU x86-64 x86-64
Gniazdo urządzenia stacjonarne Hi-end N/A N/A
Mainstream N/A AM4
Entry FM1 FM2 FM2+[19] N/A
Podstawowy N/A N/A AM1 N/A
Inne FS1 FS1+, FP2 FP3 FP4 FP5 FP6 FT1 FT3 FT3b FP4 FP5
Wersja PCI Express 2.0 3.0 2.0 3.0
Technologia wykonania (nm) GF 32SHP
(HKMG SOI)
GF 28SHP
(HKMG bulk)
GF 14LPP
(FinFET bulk)
GF 12LP
(FinFET bulk)
TSMC N7
(FinFET bulk)
TSMC N40
(bulk)
TSMC N28
(HKMG bulk)
GF 28SHP
(HKMG bulk)
GF 14LPP
(FinFET bulk)
Powierzchnia matrycy (mm2) 228 246 245 245 250 210[20] 156 75 (+ 28 FCH) 107 ? 125
Minimalna wartość TDP (W) 35 17 12 10 4.5 4 3.95 10 6
Maksymalna wartość TDP (W) 100 95 65 54 18 25
Maksymalna częstotliwość bazowa zegara APU (GHz) 3 3.8 4.1 3.7 3.8 3.6 3.7 3.3 1.75 2.2 2 2.2 3.2 3.3
Maksymalna liczba APU na węzeł[21] 1 1
Maksymalna liczba rdzeni Procesora na APU[22] 4 8 2 4 2
Maksymalna liczba wątków na rdzeń 1 2 1 2
struktura całkowita 3+3 2+2 4+2 4+2+1 1+1+1+1 2+2 4+2
i386, i486, i586, CMOV, NOPL, i686, PAE, NX bit, CMPXCHG16B, AMD-V, RVI, ABM oraz 64-bit LAHF/SAHF Tak Tak
IOMMU[23] N/A Tak
BMI1, AES-NI, CLMUL oraz F16C N/A Tak
MOVBE N/A Tak
AVIC, BMI2 and RDRAND N/A Tak
ADX, SHA, RDSEED, SMAP, SMEP, XSAVEC, XSAVES, XRSTORS, CLFLUSHOPT oraz CLZERO N/A Tak N/A Tak
WBNOINVD, CLWB, RDPID, RDPRU oraz MCOMMIT N/A Tak N/A
Ilość Koprocesorów na rdzeń 1 0.5 1 1 0.5 1
Liczba szyn na FPU 2 2
Szerokość szyny FPU 128-bit 256-bit 80-bit 128-bit
zestaw instrukcji (poziom SIMD) SSE4a AVX AVX2 SSSE3 AVX AVX2
3DNow! 3DNow!+ N/A N/A
PREFETCH/PREFETCHW Tak Tak
FMA4, LWP, TBM oraz XOP N/A Tak N/A N/A Tak N/A
FMA3 Tak Tak
Ilość L1 na rdzeń (KiB) 64 16 32 32
Asocjatywność instrukcji L-1 cache 2 4 8 8
Liczba instrukcji na rdzeń (L-1) 1 0.5 1 1 0.5 1
Maksymalny rozmiar instrukcji APU (L-1) (KiB) 256 128 192 256 64 128 96 128
Asocjatywność instrukcji L-1 cache 2 3 4 8 2 3 4
Ilość L-2 na rdzeń 1 0.5 1 1 0.5 1
Maksymalny całkowity rozmiar L-2 cache APU (MiB) 4 2 4 1 2 1
Asocjatywność L-2 cache 16 8 16 8
Całkowity rozmiar APU L-3 cache (MiB) N/A 4 8 N/A 4
Asocjatywność APU L3 cache 16 16
Schemat L3 cache Victim N/A Victim Victim
Obsługa DRAM DDR3-1866 DDR3-2133 DDR3-2133, DDR4-2400 DDR4-2400 DDR4-2933 DDR4-3200, LPDDR4-4266 DDR3L-1333 DDR3L-1600 DDR3L-1866 DDR3-1866, DDR4-2400 DDR4-2400
Maksymalna Ilość kanałów DRAM na APU 2 1 2
Maksymalne pasmo przenoszenia danych DRAM (GB/s) na APU 29.866 34.132 38.400 46.932 68.256 10.666 12.800 14.933 19.200 38.400
Mikroarchitektura GPU TeraScale 2 (VLIW5) TeraScale 3 (VLIW4) GCN 2nd gen GCN 3rd gen GCN 5th gen[24] TeraScale 2 (VLIW5) GCN 2nd gen GCN 3rd gen[24] GCN 5th gen
Zestaw instrukcji GPU zestaw instrukcji TeraScale Zestaw instrukcji GCN zestaw instrukcji TeraScale Zestaw instrukcji GCN
Maksymalna częstotliwość bazowa zegara APU (MHz) 600 800 844 866 1108 1250 1400 1750 538 600 ? 847 900 1200
Maksymalna moc GPU (GFLOPS)[25] 480 614.4 648.1 886.7 1134.5 1760 1971.2 1792 86 ? ? ? 345.6 460.8
Silnik 3D[26] Up to 400:20:8 Up to 384:24:6 Up to 512:32:8 Up to 704:44:16[27] Up to 512:?:? 80:8:4 128:8:4 Up to 192:?:? Up to 192:?:?
IOMMUv1 IOMMUv2 IOMMUv1 ? IOMMUv2
Dekoder Video UVD 3.0 UVD 4.2 UVD 6.0 VCN 1.0[28] UVD 3.0 UVD 4.0 UVD 4.2 UVD 6.0 UVD 6.3 VCN 1.0
Koder Video N/A VCE 1.0 VCE 2.0 VCE 3.1 N/A VCE 2.0 VCE 3.1
Technologia oszczędzania mocy GPU PowerPlay PowerTune PowerPlay PowerTune[29]
TrueAudio N/A Tak[30] N/A Tak
FreeSync 1
2
1
2
HDCP[31] ? 1.4 1.4
2.2
? 1.4 1.4
2.2
PlayReady[31][32][33] N/A 3.0 not yet N/A 3.0 not yet
Liczba obsługiwanych monitorów[34][35] 2–3 2–4 3 3 (urządzenia stacjonarne)
4 (urządzenia mobilne, embedded)
4 2 3 4
/drm/radeon[36][37][33] Tak N/A Tak N/A
/drm/amdgpu[36][38] N/A Tak[39] Tak N/A Tak[39] Tak

Platformy APU[edytuj | edytuj kod]

Jednostki APU AMD mają unikalną architekturę: mają moduły CPU AMD, pamięć podręczną i dyskretny procesor graficzny, wszystkie na tej samej matrycy przy użyciu tej samej magistrali. Ta architektura pozwala na użycie akceleratorów graficznych, takich jak OpenCL, ze zintegrowanym procesorem graficznym[40]. TCelem jest stworzenie „w pełni zintegrowanego” APU, który według AMD ostatecznie będzie posiadał „heterogeniczne rdzenie” zdolne do automatycznego przetwarzania zarówno CPU, jak i GPU, w zależności od wymagań obciążenia[41]

Procesory graficzne oparte na architekturze TeraScale[edytuj | edytuj kod]

Architektura K10 (2011): Llano[edytuj | edytuj kod]

AMD A6-3650 (Llano)

APU pierwszej generacji, wydany w czerwcu 2011 roku, był używany zarówno na komputerach stacjonarnych, jak i laptopach. Został oparty na architekturze K10 i zbudowany w technologii 32 nm, obejmującej od dwóch do czterech rdzeni procesora o wartości TDP rzędu 65-100 W, oraz zintegrowaną grafikę opartą na serii Radeon HD6000 z obsługą DirectX 11, OpenGL 4.2 i OpenCL 1.2. Po porównaniu wydajności z podobnie wycenionym procesorem Intel Core i3-2105, Llano został skrytykowany za słabą wydajność procesora[47] lecz otrzymał chwały za lepszą wydajność GPU[48][49]. AMD zostało później skrytykowane zarezygnację z Socket FM1 po jednej generacji[50].

Architektura Bobcat (2011): Ontario, Zacate, Desna, Hondo[edytuj | edytuj kod]

Platforma AMD Brazos została wprowadzona 4 stycznia 2011 r. i jest skierowana na rynki takich urządzeń jak: subnotebooki, netbooki i urządzenia o małej mocy[51] Zawiera 9-watową jednostkę APU AMD C-Series (nazwa kodowa: Ontario) dla netbooków i urządzeń o niskiej mocy, a także 18-watową jednostkę APU AMD E-Series (nazwa kodowa: Zacate) dla popularnych i cenionych notebooków, komputerów typu "All-in-one" i małych komputerów stacjonarnych. Oba APU mają jeden lub dwa rdzenie Bobcat x86 i procesor graficzny Radeon Evergreen Series z pełną obsługą DirectX11, DirectCompute i OpenCL, w tym akceleracją UVD3 dla wideo HD, w tym 1080p[51].

AMD rozszerzyło platformę Brazos w dniu 5 czerwca 2011 r., Wprowadzając 5,9-watową jednostkę APU AMD Z-Series (nazwa kodowa: Desna) zaprojektowaną na rynek tabletów[52]. Desna APU oparta jest na 9-watowej jednostce APU Ontario. Oszczędności energii uzyskano poprzez obniżenie napięcia procesora, karty graficznej i mostka północnego, zmniejszenie bezczynności zegarów procesora i karty graficznej oraz wprowadzenie sprzętowego trybu kontroli termicznej[52]. Wprowadzono również dwukierunkowy tryb AMD Turbo Core.

AMD ogłosiło platformę Brazos-T 9 października 2012 r. Składała się z 4,5-watowej jednostki APU AMD Z-Series (o nazwie kodowej Hondo) i z mostka południowego (FCH) ) A55T, zaprojektowanego z myślą o rynku tabletów[53][54]. Hondo APU to przeprojektowana APU Desna. AMD obniżyło zużycie energii poprzez optymalizację APU i FCH dla tabletów[55][56].

Platforma Deccan, w tym APU Krishna i Wichita, została anulowana w 2011 r. AMD pierwotnie planowało wydać je w drugiej połowie 2012 r.[57]

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. a b The rise and fall of AMD: A company on the ropes (ang.). 23 kwietnia 2013.
  2. William Van Winkle: AMD Fusion: How It Started, Where It’s Going, And What It Means (ang.). 13 sierpnia 2012.
  3. AMD: AMD Fusion APU Era Begins (ang.). 4 stycznia 2011.
  4. Jon Stokes: AMD reveals Fusion CPU+GPU, to challenge Intel in laptops (ang.). Ars Technica, 8 lutego, 2010. [zarchiwizowane z tego adresu (10 lutego 2010)].
  5. A closer look at AMD's Brazos platform (ang.).
  6. AMD ditches Fusion branding (ang.).
  7. AMD targeted by Arctic over Fusion brand (ang.).
  8. Cyril Kowaliski: AMD begins shipping Brazos, announces Bulldozer-based APUs (ang.). The Tech Report, 9 listopada 2010.
  9. Rick Bergman: AMD 2010 Financial Analyst Day (ang.). Advanced Micro Devices, Inc., 9 listopada 2010. [zarchiwizowane z tego adresu (18 stycznia 2016)].
  10. AMD reveals its 2012-2013 roadmap, promises 28 nm chips across the board by 2013 (ang.). Engadget, 2012-02-02.
  11. Adrian Kingsley-Hughes: Building an AMD 'Trinity' desktop PC - ZDNet (ang.).
  12. AMD launches "Richland" A-Series APUs: slight speed bump, better power management - TechSpot, www.techspot.com [dostęp 2020-01-05] [zarchiwizowane z adresu 2013-07-19] (ang.).
  13. John Taylor: AMD and The Sony PS4. Allow Me To Elaborate. (ang.). 2013-02-21. [zarchiwizowane z tego adresu (2013-05-26)].
  14. XBox One Revealed (ang.). Wired, 2013-05-21.
  15. Darren Murph: AMD announces Temash, Kabini, Richland, and Kaveri APUs at CES 2013 (video) (ang.).
  16. Jacob Ridley: AMD Raven Ridge - Ryzen Mobile release date, specs, and performance (ang.). 15 listopada 2017. [dostęp 2017-11-30].
  17. AMD Announces the 7th Generation APU: Excavator mk2 in Bristol Ridge and Stoney Ridge for Notebooks (ang.). 31 maja 2016.
  18. AMD urządzenia mobilne "Carrizo" Family of APUs Designed to Deliver Significant Leap in Performance, Energy Efficiency in 2015 (ang.). 20 listopada 2014.
  19. modele APU: A8-7680, A6-7480. Modele CPU: Athlon X4 845.
  20. The mobile CPU Comparison Guide Rev. 13.0 Page 5 : AMD urządzenia mobilne CPU Full List. TechARP.com. [dostęp 13 grudnia 2017].
  21. Komputer w tym wypadku jest pojedynczym węzłem.
  22. APU to połączenie CPU i GPU. Każdy z nich posiada rdzenie.
  23. Wymagana obsługa firmware'a
  24. a b AMD VEGA10 and VEGA11 GPUs spotted in OpenCL driver. VideoCardz.com. [dostęp 6 czerwca 2017].
  25. Wydajność jest obliczana na podstawie bazowej (lub podwyższonej) częstotliwości taktowania rdzenia na podstawie operacji FMA.
  26. Zunifikowane modele modułów cieniujących, jednostki mapowania tekstur, jednostki renderujące
  27. Ian Cutress: Zen Cores and Vega: Ryzen APUs for AM4 – AMD Tech Day at CES: 2018 Roadmap Revealed, with Ryzen APUs, Zen+ on 12nm, Vega on 7nm. Anandtech, 1 lutego 2018. [dostęp 7 lutego 2018].
  28. Michael Larabel: Radeon VCN Encode Support Lands in Mesa 17.4 Git. Phoronix, 17 listopada 2017. [dostęp 20 listopada 2017].
  29. Tony Chen, Jason Greaves, AMD's Graphics Core Next (GCN) Architecture, [w:] AMD [online] [dostęp 2016-08-13].
  30. A technical look at AMD's Kaveri architecture. Semi Accurate. [dostęp 6 lipca 2014].
  31. a b Do odtwarzania chronionej zawartości wideo wymagana jest także obsługa karty, systemu operacyjnego, sterownika i aplikacji. Do tego potrzebny jest również kompatybilny wyświetlacz z technologią HDCP. HDCP jest obowiązkowy do odtwarzania niektórych formatów audio, co nakłada dodatkowe ograniczenia na konfigurację multimediów.
  32. DisplayPort supported by KMS driver mainlined into Linux kernel 2.6.33 (ang.). 26 listopada 2009.
  33. a b Radeon feature matrix. W: freedesktop.org [on-line]. [dostęp 10 stycznia 2016].
  34. Aby zasilać więcej niż dwa monitory, dodatkowe panele muszą mieć natywną obsługę DisplayPort. Alternatywnie można zastosować przejściówki z DisplayPort na DVI / HDMI / VGA.
  35. How do I connect three or More Monitors to an AMD Radeon™ HD 5000, HD 6000, and HD 7000 Series Graphics Card? (ang.). AMD.
  36. a b DRM (Direct Rendering Manager) jest składnikiem jądra Linuxa. Dane zawarte w tabeli dot. obsługi najnowjszej wersji
  37. David Airlie: DisplayPort supported by KMS driver mainlined into Linux kernel 2.6.33. 26 listopada 2009. [dostęp 16 stycznia 2016].
  38. Alexander Deucher: XDC2015: AMDGPU. 16 września 2015. [dostęp 16 stycznia 2016].
  39. a b Michel Dänzer: [ANNOUNCE xf86-video-amdgpu 1.2.0]. W: lists.x.org [on-line]. 17 listopada 2016.
  40. APU101_Final_Jan 2011.pdf
  41. Anand Lal Shimpi: AMD Outlines HSA Roadmap: Unified Memory for CPU/GPU in 2013, HSA GPUs in 2014 (ang.). AnandTech.
  42. CPU w laptopach - mobilne procesory. Mobilne APU AMD, www.benchmark.pl [dostęp 2020-07-11] (pol.).
  43. AMD Llano core (ang.). Cpu-world.com, 2014-03-17.
  44. a b c d e f g h The programmer's guide to the APU galaxy (ang.).
  45. a b c d e f g h AMD Outlines HSA Roadmap: Unified Memory for CPU/GPU in 2013, HSA GPUs in 2014 (ang.).
  46. a b c d AMD Fusion Architecture and Llano (ang.).
  47. Anand Lal Shimpi: The AMD A8-3850 Review: Llano on the Desktop (ang.). Anandtech, 30 czerwca 2011.
  48. Conclusion - AMD A8-3850 Review: Llano Rocks Entry-Level Desktops (ang.). 30 czerwca 2011.
  49. Anand Lal Shimpi: The AMD A8-3850 Review: Llano on the Desktop (ang.). AnandTech.
  50. Anand Lal Shimpi: AMD A10-5800K & A8-5600K Review: Trinity on the Desktop, Part 1 (ang.). AnandTech.
  51. a b AMD: AMD Fusion APU Era Begins. 4 stycznia 2011. [dostęp 24 sierpnia 2013].
  52. a b Sorin Nita: AMD Releases More Details Regarding the Desna Tablet APU. 1 June 2011.
  53. AMD: New AMD Z-Series APU for Tablets Enables Immersive Experience for Upcoming Microsoft Windows 8 Platforms. 9 października 2013.
  54. Shvets, Anthony (10 października 2012). "AMD announces Z-60 APU for tablets".
  55. Joel Hruska: AMD's Hondo Z-Series APU To Challenge Intel's Atom In Windows 8 Tablet Market. 9 października 2012.
  56. Anton Shilov: AMD Introduces Its First Accelerated Processing Unit for Media Tablets. 9 października 2012. [zarchiwizowane z tego adresu (9 lutego 2013)].
  57. Charlie Demerjian: Exclusive: AMD kills Wichita and Krishna. SemiAccurate.