AMD Accelerated Processing Unit (APU), ранее известный как Fusion (), является маркетинговым термином для серии 64-разрядных гибридных микропроцессоров от Advanced Micro Devices (AMD), предназначенных для работы в качестве центрального процессора (CPU) и графического процессора (GPU) на одном кристалле.
История разработки Разработка технологии «Fusion» стала возможной после покупки компанией AMD канадской компании ATI, известного производителя видеопроцессоров, которая состоялась 25 октября 2006 года. Изначально предполагалось, что эта технология будет дебютировать во второй половине 2009 года, как преемник последней процессорной архитектуры.
В июне 2006 года сотрудник AMD Генри Ричард () дал интервью сайту DigiTimes, в котором намекнул на будущую разработку нового процессора:
Вопрос: Каковы ваши перспективы в разработке новой процессорной архитектуры на следующие три-четыре года?
Ответ: Как прокомментировал Дирк Мейер () на нашей встрече аналитиков, мы не остановимся. Мы говорили об обновлении текущей архитектуры K8, которое состоится в 2007 году. Мы планируем следующие усовершенствования новой архитектуры: производительность операций с целыми числами, производительность операций с вещественными числами, полоса пропускания памяти, соединения и так далее. Вы знаете, что наша платформа всё ещё крепко стоит, но, конечно, мы не остановимся, и у нас уже есть ядро нового поколения, над которым мы работаем. Я не могу предоставить вам сейчас больше подробностей, но я думаю, что важно то, что мы чётко установили, что это — гонки двух лошадей. И, как это бывает в лошадиных забегах, даже если одна лошадь немного обгоняет другую, то это полностью меняет ситуацию. Но важно то, что это — гонка.
В интервью Марио Риваса () с CRN.com он заявляет: «С программой Fusion компания AMD надеется предоставить многоядерные продукты, используя разные типы процессорных блоков. Например, GPU будет выделяться во многих задачах с параллельным вычислением, в то время как центральный процессор возьмёт на себя тяжёлую работу по перемалыванию чисел. Fusion-процессоры с CPU и GPU, интегрированными в одной архитектуре, должны сделать жизнь системных программистов и разработчиков приложений намного проще».
В апреле 2009 года появилась новость о том, что AMD собрала пробную версию модели «Llano» и довольна результатами. Впоследствии AMD перенесла выпуск процессора Fusion на 2011 год. Ранее считалось, что калифорнийский разработчик представит процессор с интегрированным ядром на основе 45-нанометрового техпроцесса уже в начале 2010 года, однако новый роадмап AMD отодвинула появление Fusion на целый год, до освоения 32-нанометрового техпроцесса.
Тогда AMD планировала две модификации Fusion — Llano, с четырьмя ядрами и 4 Мб кэш-памяти, и Ontario, с двумя ядрами и 1 Мб кэш-памяти. «Llano», построенные на архитектуре AMD Fusion, будут состоять из четырёх ядер класса Phenom II с 4 Мб кэш-памяти L3 и контроллером DDR3 1600 МГц, а также с графическим ядром с поддержкой Direct3D 11 и шиной PCI Express 2.0 для внешней видеокарты; данные микропроцессоры будут производиться по 32-нм техпроцессу.
Особенности архитектуры APU от AMD имеют уникальную архитектуру: они имеют модули ЦП AMD, кэш-память и графический процессор дискретного класса, все на одном кристалле с использованием одной и той же шины. Эта архитектура позволяет использовать графические ускорители, такие как OpenCL, со встроенным графическим процессором. Цель состоит в том, чтобы создать «полностью интегрированный» APU, который, по мнению AMD, в конечном итоге будет содержать «гетерогенные ядра», способные автоматически обрабатывать работу как CPU, так и GPU, в зависимости от требований рабочей нагрузки.
Интеграция GPU дает существенное увеличение пропускной способности для графической подсистемы, снижение энергопотребления и конечной стоимости продуктов. В отличие от дискретных видеокарт, интегрированные GPU не имеют собственной памяти и вынуждены использовать общую память.
Преимущества APU перед классической моделью интеграции GPU в системную логику материнских плат в видении AMD: Пропускная полоса между GPU и памятью увеличилась в три раза; Отпадает необходимость в некоторых коммутационных узлах; Существенное уменьшение необходимой разводки; Уменьшается размер GPU; Уменьшаются задержки и энергопотребление.
Расширенный интерфейс между центральным процессором и графическим ускорителем открывает новые возможности: Расширенное управление напряжением для CPU и GPU; Поддержка GPU высокоуровневых языков программирования; Единое адресное пространство для CPU и GPU; Страничное использование памяти для GPU; Новые возможности для общих вычислений (GPGPU).
Платформы
GPU на основе TeraScale
Falcon и Swift В июле 2008 года на AMD Technology Analyst Day компания публично анонсировала две реализации процессора FusionAMD Financial Analyst Day 2007 presentation , presented by Mario Rivas, page 16 of 28. Retrieved December 14, 2007 HKEPC report , retrieved March 4, 2008 HKEPC report , retrieved August 20, 2008: Серия Falcon целевой рынок процессора Bulldozer из серии Falcon — настольные системы с энергопотреблением от 10 Вт до 100 Вт. Bobcat, процессор из серии Falcon, ориентирован на рынок мобильных телефонов, UMPC и карманных устройств с энергопотреблением от 1 Вт до 10 Вт. Серия Swift Процессоры серии Swift базируются на основе архитектуры K10 (Stars) и выполнены на 45-нм техпроцессе и нацелены на рынок ноутбуков. Заявлена поддержка стандарта памяти DDR3. Процессоры серии Swift должны были иметь полностью DirectX 10-совместимое графическое ядро на основе чипа Radeon RV710. Также присутствует полная поддержка технологий PowerXpress и Hybrid CrossFireX. TDP: 5-8 Вт (под нагрузкой), 0,6-0,8 Вт (в режиме простоя). Две версии процессоров Swift: White Swift (основан на 1-м ядре) и Black Swift (основан на 2-х ядрах).
Llano и Bobcat Позже план выпуска процессоров изменили и Swift был полностью отменён (причина была связана с плохим выходом годных чипов на 45-нм техпроцессе). Вместо него в июне 2010 года в Абу-Даби (где расположена штаб-квартира владельцев GlobalFoundries) были анонсированы Llano («Ллэ́но») и Bobcat, которые и стали в 2011 году первыми APU Fusion (А-серия), ориентированными на различные сегменты рынка.AMD рассказывает о будущих процессорах // overclockers.ru, 11 ноября 2010AMD Financial Analyst Day presentation, стр. 29-31 | 3 декабря 2010AMD Llano: обзор архитектуры нового поколения APU Fusion // 3dnews.ru Llano основан на модифицированном ядре поколения K10 (Stars). Выпускается на мощностях GlobalFoundries по 32-нм SOI техпроцессу с использованием материалов, имеющих высокое значение диэлектрической константы (high-k) и транзисторов с металлическим затвором (metal gate). Llano доступен в двух-, трёх- и четырёхъядерных вариантах. «Мобильное» ядро Bobcat, в отличие от Intel Atom, обладает внеочередным исполнением команд и является основой для APU Ontario (TDP 9 Вт) и Zacate (TDP 18 Вт), доступные в одно- и двухъядерных вариантах.
Спецификация: 2-4 ядра K12 (улучшенное K10); GPU класса HD 5000усовершенствованный вариант GPU Redwood архитектуры VLIW5, схожий c Radeon HD 5570/5600, полностью совместимое с DirectX 11, OpenGL 4.1 и OpenCL 1.1;
Процессорные и графические ядра находятся на одной подложке; 0,5-1 Мб кэша L2 на ядро (кэш L3 отсутствует) двухканальный контроллер памяти с поддержкой модулей до DDR3-1600, но лишённый за ненадобностью поддержки ECC; интегрированный контроллер PCI Express 2.0; процессоры А-серии поддерживают «расщепление» линий PCIe, то есть возможна работа как в режиме х16, так и х8+х8; Dual Graphics (ранее это называлось Hybrid CrossFireX) — спаривание с одним или двумя внешним(и) GPU 6000-й серии для совместной работы и увеличения числа подключаемых мониторов (поддерживаются карты на чипах Radeon HD 6450, HD 6570 и HD 6670). поддержка GPGPU;
По предварительным данным, трёх- и четырёхъядерные процессоры Llano будут называться «Beavercreek», а двухъядерные — «Winterpark».Информация о разновидностях процессоров Zambezi и Llano // overclockers.ruAMD Llano: последние соки Атлона // IXBT.com
Brazos AMD Brazos — самая первая платформа Fusion на двухъядерных процессорах Bobcat, разработанная для мобильных решений (ноутбуков и нетбуков).
Athlon II и Sempron Отбракованные по видеоядру экземпляры Llano продаются под торговой маркой Athlon II, позволяя владельцу по привлекательной стоимости построить 4-ядерную систему, выбрав при этом желаемую дискретную видеокарту. AMD Athlon II X4 651 (3,0 ГГц, 4 МБ кэш-памяти) AMD Athlon II X4 641 (2,8 ГГц, 4 МБ кэш-памяти) AMD Athlon II X4 631 (2,6 ГГц, 4 МБ кэш-памяти)
Trinity и Enhanced-Bobcat
APU Trinity пришёл на смену Llano. В Trinity окончательно устаревшие ядра K10 будут заменены на ядра Piledriver (развитие микроархитектуры Bulldozer). Как и Llano, Trinity производится по 32-нм SOI техпроцессу. APU Fusion на основе Bobcat (Ontario/Zacate), заменено на Enhanced-Bobcat в вариантах (Krishna/Wichita), производимых по 28-нм bulk техпроцессу. Для десктопов/ноутбуков Zacate будет заменён на Krishna (в двух- и четырёхъядерных вариантах). Для изделий с низким энергопотреблением и ультратонких ноутбуков Ontario заменён на Wichita. Как ожидается, будет доступен с количеством ядер от одного до четырёх. Выпуск Trinity начат в октябре 2012 года.
APU release process TDP CPU cores GPU SPUs Ontario Q1 2011 40 nm bulk 9W 1-2 Bobcat 16 (80) VLIW5 Zacate Q1 2011 40 nm bulk 18W 1-2 Bobcat 16 (80) VLIW5 Llano Q2-Q3 2011 32 nm SOI 25W~95W 2-4 Stars+ 80 (400) VLIW5 Wichita H1 2012 28 nm bulk ~9W 1-2 Bobcat+ 16+(64) VLIW4(?) Krishna H1 2012 28 nm bulk ~18W 2-4 Bobcat+ 16+(64) VLIW4(?) Trinity H2 2012 32 nm SOI 17W-95W 2-4 Piledriver VLIW4 Model Radeon TDP CPU Cores CPU Clock (Max/Base) L2 Cache Radeon Cores GPU Clock (Max/Base) Max DDR3 A10-4600M HD 7660G 35W 4 3.2 GHz/2.3 GHz 4MB 384 686 MHz/497 MHz DDR3-1600 DDR3L-1600 DDR3U-1333 A8-4500M HD 7640G 35W 4 2.8 GHz/1.9 GHz 4MB 256 655 MHz/497 MHz DDR3-1600 DDR3L-1600 DDR3U-1333 A6-4400M HD 7520G 35W 2 3.2 GHz/2.7 GHz 1MB 192 686 MHz/497 MHz DDR3-1600 DDR3L-1600 DDR3U-1333 A10-4655M HD7620G 25W 4 2.8 GHz/2.0 GHz 4MB 384 497 MHz/360 MHz DDR3-1333 DDR3L-1333 DDR3U-1066 A6-4455M HD7500G 17W 2 2.6 GHz/2.1 GHz 2MB 256 424 MHz/327 MHz DDR3-1333 DDR3L-1333 DDR3U-1066
GPU на основе Graphics Core Next
Архитектура Jaguar (2013): Kabini и Temash Процессор на основе Jaguar Графическое ядро Next (GCN) 2-го поколения на основе GPU Настольные ПК (Kabini 2013) R3 (HD 8240) — 2 исполнительных устройства, базовая частота 400 МГц R3 (HD 8280) — 2 исполнительных устройства, базовая частота 450 МГц R3 (HD 8400) — 2 исполнительных устройства, базовая частота 600 МГц Ультрамобильный (Kabini и Temash 2013)
Kabini HD 8180 — базовая частота 225 МГц HD 8210 — базовая частота 300 МГц HD 8250 — базовая частота 300 МГц, Turbo 400 МГц Temash HD 8210 — базовая частота 300 МГц HD 8240 — базовая частота 400 МГц HD 8280 — базовая частота 450 МГц HD 8330 — базовая частота 497 МГц HD 8400 — базовая частота 600 МГц HD 8240 — базовая частота 400 МГц Поддержка Socket AM1 и Socket FT3 Целевой сегмент: настольный и мобильный