AMD Carrizo: w nowych APU priorytetami są mobilność i efektywność energetyczna

AMD nareszcie kontratakuje i wiele wskazuje na to, że w będzie to atak udany. Na konferencji ISSCC 2015 przedstawiono nowości dotyczące nowych układów APU Carrizo. Zgodnie z wcześniejszymi zapowiedziami na początku trafią one do urządzeń mobilnych, całość została więc stworzona tak, aby zapewnić możliwie jak największą efektywność energetyczną, bo walka o długi czas pracy jest istotna, ale i pozwala na wdrożenie podobnych rozwiązań w układach desktopowych.

Układy Carrizo będą stanowić połączenie modułów Excavator, czyli następców Steamrollerów z Kaveri, układów graficznych R-Series, a także nowości jaką jest tzw. Fusion Controller Hub. Ten układ to tak naprawdę zintegrowany w APU mostek południowy, którego nie znajdziemy już na płycie głównej w laptopie. Całość będzie zamknięta w jednym układzie, co ma przynieść wymierne korzyści: dzięki temu można było usunąć zbędne połączenia, łatwiejsze stało się także sterowanie zasilaniem mostka południowego. Diametralnie zmienił się jego proces technologiczny, bo z wcześniej stosowanych 65 lub 45 nm do zaledwie 28 nm, w jakich zostaną wykonane nowe APU. Oznacza to dodatkowe oszczędności, zarówno na etapie produkcji jak i pod względem zużywanej energii ze względu na mniejsze wymagane napięcie. Intel w swoich najnowszych procesorach również integruje mostek południowy, ale jest to oddzielny układ wykonany w innym procesie niż właściwy CPU.

Oczywiście w życiu nie ma nic za darmo i przeniesienie mostka do APU musiało oznaczać, że będzie ono zużywać więcej energii, a fizycznie będzie również większe przez zastosowanie większej ilości tranzystorów, tym bardziej, że AMD nie zmienia procesu technologicznego. Tak się jednak nie stało, a wskaźnik TDP nowych procesorów będzie wynosił od 15 do maksymalnie 35 W. Jak to możliwe? Projektanci AMD postanowili zastąpić dotychczas stosowane obwody wysokiej wydajności przez te pozwalające na zwiększenie gęstości układu. Nowe układy zaprojektowano biorąc pod uwagę doświadczenia uzyskane przy tworzeniu kart graficznych, dzięki czemu moduły Excavator są mniejsze o 23% w porównaniu do Steamrollerów pomimo tego samego procesu technologicznego. Efekt to 29% więcej tranzystorów na takiej samej powierzchni. W przypadku układów 20 W pozwoliło to na „upchanie” 8 rdzeni GCN 1.2, zamiast stosowanych do tej pory 6. Przykłada się to bezpośrednio na wyższą wydajność przy tym samym zużyciu energii. Optymalizacje nowych modułów i zwiększenie ilości pamięci L1 pozwoliły z kolei na wykonywanie około 5% operacji więcej w tym samym czasie.

Nie jest to wszystko, co AMD zrobiło z myślą o oszczędzaniu energii. Ulepszono adaptacyjne dopasowywanie napięcia, dzięki czemu zmniejszono zużycia energii o około 10-20%. Taktowanie procesora jest dostosowywane do aktualnego obciążenia, zrywając z koniecznością utrzymywania napięcia na poziomie na tyle wysokim, aby dostępny był odpowiedni jego zapas niezbędny do stabilnej pracy. W APU pojawiły się również czujniki Adaptive Voltage-Frequency Scaling (po 10 na każdy moduł Excavator), które monitorują i regulują pracę poszczególnych komponentów w zależności od aktualnych wymagań. Wprowadzono również stan energetyczny S0i3, który podobnie do rozwiązania znanego z Haswelli pozwala na uśpienie niemal całego procesora, a następnie bardzo szybkie jego wybudzenie. Według AMD poczynione w kierunku zwiększenia efektywności energetycznej kroki pozwoliły na zmniejszenie poboru energii o nawet 40-50% na 10 W, lub zwiększenie częstotliwości o 29% przy zachowaniu tego samego poboru.

Carrizo jest istotne również dlatego, że to pierwsze APU, które w pełni spełnia wymagania specyfikacji Architektury Systemów Heterogenicznych (HSA). Według producenta pozwoli to lepiej wykorzystać te jednostki jako akceleratory programistyczne. Istotna nowość to także zintegrowany sprzętowy dekoder H.265. Nowe układy zapewnią wsparcie dla Mantle, DirectX 12, Dual Graphics, Freesync, TrueAudio i ARM Trustzone. Zastosowane w nich GCN 1.2 najprawdopodobniej pozwolą na kompresję danych znaną już z desktopowych kart graficznych – pierwsze wyciekłe do sieci testy wskazują na to, że pod względem wydajności grafiki nowe APU są szybsze niż karta Intel Iris Pro 5200.