AMD Kaveri – nové, slibně vypadající APU

22. 1. 2014 08:00    Rubrika: Technologie    Autor: Jakub Pavlis

AMD s velkou slávou a také ohlasem v médiích představilo novou generaci svých APU, zatím ovšem pouze modely pro desktopy. S mobilními nápady ještě několik měsíců počká, ale použité technologie a celá filosofie za procesory stojící je i pro nás zajímavá už teď. Dokáže AMD alespoň trošku umazat náskok Intelu nebo si najít vlastní proluku na trhu?

Nejprve k terminologii – APU (Acelerated Processing Unit) je nazýván čip, který má v sobě kombinovaná jádra CPU a GPU zároveň, patří sem tedy i všechny mobilní procesory Intelu, které to či ono grafické jádro vždy mají a nezáleží na tom, zda pomocí nějaké technologie umí připojit i dedikovanou grafickou kartu nebo mají dokonce přímo grafické jádro vyplnuté (což se už dnes prakticky vůbec nepoužívá). AMD se tedy snaží a bude snažit, minimálně na mobilním poli, soupeřit s Intelem „na stejném písečku“. I když Kaveri znamená, jak si ještě řekneme, slušný posun vpřed, výkonově se setrvale pohybuje o generaci nebo dvě za Intelem, minimálně tedy v CPU výkonu. A pokud vezmeme v úvahu i grafické jádro Iris Pro (které se ovšem v mobilním nasazení vyskytuje opravdu sporadicky), nemá AMD nijak zásadní náskok ani v grafice. Bohužel i bohu dík, to hodně záleží na úhlu pohledu, tak bojuje AMD hlavně cenou. A u toho nejspíše zůstane i v roce 2014.

APU Kaveri od AMD je takovou „půlgenerací“. Není třeba se kvůli tomu nějak hněvat, novinek i posunu vpřed je opravdu dost, ale APU stále vychází z architektury Bulldozer, což nese určitá omezení. Oproti předchůdci si ale AMD nechalo u svého dvorního dodavatele, Global Founderies, vytvořit nový výrobní proces, označuje ho Super High Performance, protože slučuje některé výhody (a bohužel i nevýhody) jak SOI, tak bulk způsobu výroby. Rozměrově mluvíme o 28nm procesu, SHP metoda je optimalizována především pro co největší tranzistorovou hustotu, takže v APU bylo možné zvýšit počet tranzistorů z 1,3 miliardy na 2,4 miliardy (o 85%!), přičemž dokonce snížilo plochu procesoru o 1 mm?! Cena za to však nebyla nízká – AMD muselo dost výrazně snížit takty procesorů (tedy minimálně u již představených desktopových modelů), což mělo za následek pohlcení většiny výhod a benefitů inovovaného designu. Ve výsledku jsou tedy nové APU ve své CPU části jen o málo výkonnější oproti svým bezprostředním předchůdcům.

To je samozřejmě pouze jedna strana mince, tou druhou je snížení energetické náročnosti. Toho chce AMD využít především v chystaných APU Mullins pro tablety a pasivně chlazené notebooky, případně Beema pro Thin-and-light notebooky. Dlaší novou technologií je v rámci AMD APU konfigurovatelné TDP, které umožňuje na úrovni BIOSu nastavit požadovanou hodnotu, samozřejmě s dopadem na celkový výkon. Podle dostupných údajů (viz obrázek s porovnáním desktopových modelů A8-6500 (65 W), A8-6700T (45 W, oba Richlandu) a A8-7600 (Kaveri s rozdílně nastavenými hodnotami TDP). Zajímavý je jen minimální posun ve výkonu Kaveri APU, pravděpodobné je, že „normální“ TDP se pohybuje někde kolem úrovně 55 W a minimální posuny v této hodnotě výkon procesoru ještě neovlivní, při výraznějším posunu by pravděpodobně byl výkon odlišnější.

AMD Kaveri je v CPU části sestaveno z modulů, každý obsahuje dvě jádra, která sdílí jednotku FP a 2 MB cache druhé úrovně. Cílem optimalizovaného jádra Steamroller B bylo navýšit jednojádrový výkon, zvýšit efektivitu na Watt a vylepšit předvídání (prefetch). Dalšími vylepšeními je zvýšení L1 cache na 96 kB a propojení AVX pipelines tak, aby dokázaly zpracovat 256bitové AVX instrukce. L2 zůstává stejná, tedy 2 MB. Procesory Kaveri samozřejmě zvládají i moderní instrukční sety jako FMA 4/3, AVX, AES nebo XOP.

Grafická část Radeon R7 zabírá 47% plochy procesoru a využívá více než polovinu všech tranzistorů. Jak už bylo řečeno, Výkonem už příliš nepřesahuje nejlepší řešení od Intelu, ale zásadní výhodu přeci jen má. Intel svou Iris Pro vybavuje jen své špičkové procesory, zatímco integrované Radeony najdeme i v nejobyčejnějších a cenově dostupných APU. Mimochodem, AMD tvrdí, že grafický výkon, který nabídne ve velmi zajímavém desktopovém procesoru A10-7850K, je vyšší, než má k dispozici třetina uživatelů služby Steam (největší internetové distribuce počítačových her).

Grafická část je postavena na architektuře GCN a do značné míry kopíruje koncept desktopových grafických karet řady Hawaii. Velkou novinkou má být podpora rozhraní Mantle. To je určitou obdobou DirectX, výhodou je jednak mnohem větší efektivita, která by bez změny hrubého výkonu měla výrazně snížit náročnost výpočtů grafických efektů pro hry, které ho budou podporovat. Obzvláštní výhodou pak je fakt, že Mantle nebude závislé na nainstalované verzi Windows, jako je tomu u zmiňovaného DirectX. V současnosti již avizovaly podporu hra jako Star Citizen nebo Thief a Battlefield 4, další budou následovat. Podpora ale není masová a trochu se bojím vytvoření začarovaného kruhu, kdy se vývojáři her budou odvolávat na nízké rozšíření hardwaru s podporou Mantle, zatímco hardwaráři budou nízké rozšíření svalovat na malou podporu programů. Uvidíme, jak se s tímto AMD vyrovná.

Grafické jádro obstarává i práci se zvukem, AMD nazvalo tuto technologii AMD TrueAudio. Jde o licenční záležitost, kdy do grafické části APU byl implementován koprocesor od Tensilica HIFI EP. To by mělo vytvořit větší možnosti ve vytváření zvukových efektů, vše ovšem bude podmíněno i kvalitním ozvučením – a to notebooky obvykle nenabídnou, a to jak v rámci vlastních reproduktorů, tak možnosti vyvést kvalitní audio do externích měničů (pokud se výrobci PC audiotechniky více neskamarádí s DispleyPortem apod.). Nechybí ani řada technologií pro zpracování 2D videa, například AMD Fluid Motion Video slouží ke konverzi Blu-ray 24 fps videa na 60Hz TV dopočítáváním chybějících snímků. Obdobná předchozím generacím je podpora akcelerace videa UVD a převody jednotlivých formátů nebo i podpora více monitorů Eyefinity.

Co se týče herních výkonů, AMD i bez Mantle hlásí slušný nárůst, situaci v mobilní sféře ale budeme moci prozkoumat až po vydání mobilních APU. Ale vypadá to slibně.

Asi největší a nejočekávanější novinkou je paměťový řadič HUMA, který umožňuje přístup do paměti jak CPU, tak GPU. Prozatím by měl umožňovat použití pamětí DDR3 do rychlostí 2133 MHz. Velikost řadiče vyvolala spekulace ohledně čtyřkanálového řadiče, ovšem to vyvrátilo použití socketu FM2+ kvůli nedostatku pinů. Zdá se, že APU Kaveri tedy nevyužívá všechny své plošné možnosti, protože v nevyužité části by snad měl být alternativní řadič pro GDDR5 paměti. AMD původně plánovalo výrazné rozšíření pamětí GDDR5M od společnosti ELPIDA, ta však zbankrotovala a technologie levnějších M-verzí pamětí na trhu zatím není. Pokud je GDDR5 řadič připravený k aktivaci, mohlo by to být řešení a zásadní výhoda pro mobilní APU – výkon integrované grafiky by velmi výrazně stoupl, ale použití dražších pamětí by pořád bylo levnější než celá dedikovaná karta. V noteboocích by tak APU od AMD byla celkově levnější i výkonnější než kombinace Intel + základní NVIDIA. Jde však pouze o spekulaci a jak to dopadne se dozvíme až v průběhu následujícího roku.

Poslední výraznou inovací je podpora výpočtů HSA. HSA je aliance několika velkých firem, které chtějí vytvořit standard pro výpočty pomocí heterogenních systémů (CPU+GPU) pomocí programovacích jazyků C++ a OpenCL (a dalších HSAL jazyků). Využití je zatím spíš minimální, ale podpora se objevuje – HSA využijete jak v opensource projektech jako LibreOffice, free grafickém programu Gimp, ale i v etalonu komerční grafiky – Photoshopu. A do budoucna může mít HSA dost dalších zajímavých aplikací včetně distribuovaných výpočtů.

Zhodnocení APU Kaveri není nic lehkého, zejména pro „mobilní redakci“, jako je notebook.cz. AMD má vlastní zajímavou cestu, které se drží a která přináší zajímavé vize i realizace. Velká míra paralelizace výpočtů i hardwaru je správným směrem a AMD v tomto překonává Intel. Ekonomická situace nebo výkony ale AMD příliš nenahrávají a i přes povedené Kaveri se ztráta na Intel spíše zvětšuje. A to je mi líto, konkurence je nejzdravější věc pro trh a s tímto přesvědčením držím AMD palce (ale v notebooku mám Intel+NVIDIA).