Огляд архітектури центрального процесора AMD Kaveri

Випуск процесорів Kaveri (рис.1.15) – це, поза всяких сумнівів, найголовніший анонс AMD в цьому році.

Рисунок 1.15. Центральний процесор AMD (Kaveri) A10-7850K

Разом з новим поколінням прискорювальних (гібридних) процесорів, що гармонійно об'єднують ресурси паралельних графічних і скалярних обчислювальних ядер, компанія представляє і більш досконалу стратегію їх спільного використання. З цієї точки зору Kaveri дуже далеко пішли від першого покоління прискорювальних (гібридних) процесорів, Llano, яке було представлено в 2011 році. Зробивши ставку на створення високоінтегрованих гібридних пристроїв, AMD змогла розробити новий клас процесорів, які, якщо все буде йти за наміченим компанією планом, можуть захопити лідерство як мінімум в сегменті масових рішень. Саме тому запуск Kaveri має таке значення: у цій новинці знаходять застосування всі ключові інновації – HSA, hUMA та інші, що роблять з комбінації представлених в гібридних процесорах різнорідних ядер єдиний сплав.

HSA об’єднує центральний і графічний процесори в єдину систему із загальною обчислювальною концепцією, що дозволяє розробнику вирішувати більшу кількість складних проблем більш легко.

hUMA – розподілення загальної системної пам'яті між обчислювальними і графічними ядрами. Відмінною особливістю роботи Kaveri з системною пам'яттю стане можливість узгодженого і незалежного звернення центрального і графічного процесорів до загального пулу фізичної та віртуальної пам'яті.

На кристалі площею 245 вмістилося 2,41 млрд. транзисторів, 47% яких бере участь в роботі графічного ядра. Це означає, що за питомою щільності розміщення транзисторів Kaveri помітно перевершує Haswell і наближається до сучасних графічних прискорювачів. Однак такий підхід до проектування зажадав від AMD знизити тактові частоти процесорної частини. Номінальною частотою для старшої моделі Kaveri, A10-7850K, стала 3,7 ГГц, що на 400 МГц нижче частоти, досягнутої в APU покоління Richland.

Мікроархітектура AMD Kaveri зображена нижче (рис. 1.16).

Рисунок 1.16. Кристал 4-ядерного AMD Kaveri

Нижче наведене зображення кристалу процесора Kaveri та деякі його характеристики (розмір, кількість транзисторів, технологічний процес) (рис. 1.17).

Рисунок 1.17. Кристал процесора Kaveri та деякі його характеристики (розмір, кількість транзисторів, технологічний процес)

У новому поколінні своїх процесорів компанія AMD пропонує перехід на 28-нанометрову мікроархітектуру AMD Steamroller для процесорних ядер і AMD GCN для графічної частини. Також слід виділити підтримку HSA-функцій, контролера оперативної пам'яті DDR3-2133 МГц, API AMD Mantle і DirectX 11.2, технології AMD TrueAudio та інтерфейсу PCI Express 3.0.

Падіння обчислювальної продуктивності, викликане зниженням частоти, AMD компенсувала мікроархітектурними поліпшеннями, впровадженими в Steamroller. Інженери ліквідували найбільш критичні вузькі місця двоядерних модулів Piledriver. Найголовніше: кожне з ядер отримало власний незалежний декодер інструкцій, в той час як в Piledriver на двоядерний модуль припадав один декодер. В результаті мікроархітектура Steamroller збільшила свою ефективність за рахунок кращого завантаження виконавчих пристроїв, особливо цілочисельних, власний комплект яких є в кожному ядрі. Принагідно були виконані і інші оптимізації: об'єм кешу інструкцій збільшився з 64 до 96 Кбайт; а якість роботи блоку передбачення переходів покращилась на 20 відсотків за рахунок зростання обсягу буферів. Крім того, в Steamroller подвоєна пропускна здатність ядер на операціях збереження даних.

Графічна частина процесорів Kaveri переведена на найсучаснішу архітектуру GCN 1.1. При цьому максимальна версія графічного ядра, яка реалізована в A10-7850K, отримала в своє розпорядження 512 шейдерів, які розділені по восьми обчислювальним кластерам. За рахунок цього продуктивність графічного движка в черговий раз зросла, так як в старших версіях Richland були присутні не більше 384 шейдерів. З точки ж зору потужності графічного ядра процесор A10-7850K можна порівнювати з Radeon HD 7750, і це дозволяє сподіватися, що цей гібридний процесор дасть можливість будувати інтегровані ігрові системи з прийнятною для багатьох користувачів продуктивністю.

Процесори серії AMD Kaveri FX кидають виклик уже процесорам серії Intel Core i7. У цьому випадку порівнювалися рівні продуктивності версій AMD FX-7500 (4 процесорних ядра (2,1 - 3,3 ГГц) + 6 графічних ядер (553 МГц), 19 Вт TDP) і Intel Core i7-4500U (2 x 1,8 - 3,0 ГГц + Intel HD Graphics 4400 (200 - 1100 МГц), 15 Вт). Результати порівняння наведені нижче (рис. 1.18).

Рисунок 1.18. Результати порівняння моделі AMD FX-7500 і Intel Core i7-4500U

Звичайно, для повноти порівняння не вистачає аналізу вартості даних процесорів. Офіційно відомо лише, що рекомендована ціна Intel Core i7-4500U – $393. Тому якщо кінцева вартість зазначених процесорів AMD Kaveri буде помітно нижчою, то в них є всі шанси на комерційний успіх, а в нас – на можливість одержати продуктивні та більш доступні ноутбуки.

Нижче наведена порівняльна характеристика цього процесора з попередніми флагманськими гібридними процесорами A10-6800K та A10-5800K покоління Richland і Trinity (рис. 1.19).

Рисунок 1.19. Порівняльна характеристика моделей гібридних центральних процесорів

На завершення давайте подивимося на весь модельний ряд (рис. 1.20) представлених мобільних гібридних процесорів лінійки AMD Kaveri.

Рисунок 1.20. Модельний ряд процесорів лінійки AMD Kaveri

Вони зручно розбиті на три групи. З самого низу розмістилися бізнес-рішення серії AMD Kaveri PRO (AMD PRO A6-7050B, AMD PRO A8-7150B і AMD PRO A10-7350B).

Трохи вище наведені повні характеристики енергоефективних моделей: AMD A8-7100, AMD A10-7300 і AMD FX-7500, показник коефіцієнту тепловіддачі яких заявлений на рівні 19 Вт. А на вершині представлені найпродуктивніші APU: AMD A8-7200P, AMD A10-7400P і AMD FX-7600P, тепловий пакет яких досягає 35 Вт. Як бачимо, у найбільш продуктивних моделях також заявлена підтримка більш швидкісної оперативної пам'яті (DDR3-1866 / 2133 МГц) та інтегрований контролер інтерфейсу PCI Express 3.0.