AMD Kaveri zbliża pecety do Playstation 4

AMD świadome możliwości nie stara się bezpośrednio rzucać rękawicy Intelowi, hegemonowi tego rynku. Zamiast tego tworzy nowe kategorie produktów, które ze względu na dobry stosunek wydajności do ceny mogą spodobać się ogromnej grupie zwykłych użytkowników. Osób, które nie są entuzjastami, ale w przerwie od pracy i przeglądania sieci chcą czasami włączyć nową grę, niekoniecznie w najwyższych ustawieniach grafiki. Tak powstały APU, czyli procesory x86 wyposażone w zintegrowane karty graficzne oparte o układy Radeon. AMD wydało już trzy generacje swoich APU, a najnowszą z nich są układy AMD Kaveri, które miały swoją premierę dzisiaj.

Jedną z najważniejszych cech układów AMD Kaveri jest obsługa techniki HSA. Polega one na tym, że różnego rodzaju procesory zamknięte w obrębie jednego układu mają równorzędny dostęp do pamięci operacyjnej i mogą razem, a nie po kolei wykonywać zadania. Obecnie tyczy się to przede wszystkim rdzeni x86 (procesora) oraz graficznych. Do tej pory to rdzenie procesora priorytetowo miały dostęp do RAMu, a zintegrowany układ graficzny miał wydzieloną bardzo małą jej część. Według materiałów AMD technika ta ma przynieść zysk wydajności rzędu 500%. Wydaje się to niewiarygodne i z całą pewnością sprawdzimy to w odpowiednich testach.

Na HSA składają się dwie techniki: hUMA oraz hQ. Pierwsza z nich to jednolita przestrzeń adresowa i oznacza ona w skrócie, że wszystkie, logiczne i fizyczne, procesory widzą jedną pamięć i z niej korzystają. Nie jest ona już w żaden sposób dzielona na sztuczne obszary, a dane nie muszą być między nimi przenoszone. Znacznie przyspiesza to wykonywanie różnych zadań, gdyż procesor i układ graficzny mogą pracować na pamięci niemal jednocześnie oraz nie trzeba będzie tracić czasu na dodatkowe operacje, takie jak kopiowanie danych.

Możliwe jest, że z hUMA lub podobnych rozwiązań będą korzystać też inne firmy. Po pierwsze jest to standard otwarty, a po drugie Intel zdecydował się na podobne, choć nie tak drastyczne rozwiązanie. Procesory Sandy Bridge, Ivy Bridge i Haswell pozwalają rdzeniom CPU oraz GPU pracować na pamięci podręcznej trzeciego poziomu. Co prawda to nie jest to samo co pamięć operacyjna, ale wskazuje pewien kierunek rozwoju całego rynku procesorów.

Drugi element HSA to hQ, Heterogenous Queuing, która zapewnia komunikację wszystkich procesorów na tym samym poziomie priorytetu. Ponadto zarówno procesor centralny, jak też układ graficzny będą mogły sobie nawzajem, bez pośrednictwa systemu operacyjnego, przekazywać dane. Dzięki temu wydajność powinna wzrosnąć, a przez zastosowanie jednej kolejki programowanie powinno stać się łatwiejsze. Przynajmniej w teorii, bo… HSA jest rewolucją. Taką samą jak wprowadzenie układów Bulldozer. Przez to procesor, który był piękny na papierze, znacznie tracił w testach, gdyż w dniu premiery nie istniało oprogramowanie odpowiednio dostosowane do pracy z nim. Teraz to się zmieniło, ale przez pierwsze kilka miesięcy sytuacja może wyglądać podobnie, przynajmniej na rynku programów.

Zupełnie innym przypadkiem jest rynek gier. Obie konsole nowej generacji zostały wyposażone w układy AMD korzystające z HSA. Oznacza to, że przy tworzeniu gier, zwłaszcza korzystających z autorskiego API AMD, Mantle. Rozwiązanie to opisaliśmy wcześniej na łamach Spider’s Web. Jeśli wielu twórców gier zdecyduje się z niego korzystać, a coraz więcej na to wskazuje, gry będą wykorzystywać dodatkowe możliwości układów AMD. Dlaczego? Bo jeśli programiści zdecydują się przeportować jedno rozwiązanie AMD w celu poprawy wydajności, wątpię, że zdecydują się pominąć drugą, równie ciekawą technikę.

AMD postanowiło znacznie zmienić budowę swoich nowych układów. W tym celu zdecydowano się na zastosowanie zupełnie nowych i od dawna zapowiadanych rdzeni o nazwie kodowej „Steamroller”. Mają one sprawić to samo, co wszystkie implementacje nowych rdzeni, czyli zwiększyć wydajność ogólną i pojedynczego wątku, a oprócz tego zmniejszyć pobór energii. Patrząc na schematy starych i nowych rdzeni widać jedną, podstawową różnicę, a mianowicie dodanie drugiego dekodera rozkazów. Teraz na każdą jednostkę obliczeniową przypada jeden dekoder, dzięki temu nie będzie on wąskim gardłem układu, a cały procesor będzie cechował się większą wydajnością.

Kolejne zmiany to zwiększenie z 64 kB to 96 kB pamięci podręcznej pierwszego poziomu oraz dodanie do niej nowego portu dostępu. Oprócz tego jest ona trójdrożna, dzięki czemu może sprawniej komunikować się z trzema jednostkami planującymi. AMD chwali się też zwiększoną o 20% liczbą przewidzianych skoków. Poza tym układ nie zmienił się zbyt bardzo względem Piledrivera, co oznacza, że obsługuje większość niezbędnych instrukcji (poza AVX2 znanymi z nowych procesorów Intela). Tyle w kwestii wydajności.

Jeśli chodzi o oszczędzeni energii, to zdecydowano się na zmniejszenie wielkości niektórych części układu oraz możliwość wyłączania czwartej części każdego modułu pamięci podręcznej drugiego poziomu, gdy ta nie jest potrzebna. Pamięć podręczna pierwszego poziomu również została ulepszona. AMD jednak nie chce zdradzać wszystkich swoich sztuczek i w dokumentacji technicznej nie podzieliło się informacją, w jaki sposób to zrobiło.

Jednak największą zmianą jest zmniejszenie procesu technologicznego z 32 do 28 nm. Dodatkowo zdecydowało się na użycie procesu typu bulk, a nie SOI, dzięki czemu tranzystory są umieszczone na podłożu wykonanym z krzemu. Używa ich między innymi główny konkurent AMD, Intel. A jako że niedługo standardem stanie się wykorzystanie tranzystorów 3D stosowanych przez Intela, z trójstronną bramką, warto przerzucić się na proces, który jest już do tego przystosowany i co za tym idzie, tańszy w produkcji.

AMD umożliwia też w niektórych swoich układach zmianę TDP. Dzięki temu można łatwo zmienić taktowanie, wydajność oraz pobór i wydzielanie energii. Zmiany trybu pracy dokonuje się w UEFI i może przydać się ludziom, którzy zamiast korzystać z najwyższej wydajności, chcą zaoszczędzić nieco pieniędzy i wybrać większe oszczędzanie energii.

Po raz pierwszy jednostki APU doczekały się też po raz pierwszy zastosowania karty graficznej o architekturze Graphic Core Next w najnowszej wersji, która jest stosowana między w nowych kartach AMD, takich jak Radeon R9 290X. Oczywiście nie oznacza to, że nagle zintegrowane karty graficzne zastosowane w AMD Kaveri będą mieć wydajność oddzielnych układów za 2000 zł. Nie stanie się tak z powodu zastosowania znacznie mniejszej liczby jednostek obliczeniowych? Jakiej konkretnie? To już zależy od konkretnego modelu układu.

Jednak zastosowanie tego właśnie rodzaju architektury da nam znacznie więcej korzyści niż wydajność. Jest to między innymi obsługa Mantle, dzięki której wydajność w odpowiednio przystosowanych grach na nowego rodzaju Radeonach może wzrosnąć blisko o połowę. Z kolei zintegrowany cyfrowy procesor dźwięku spowoduje, że komputer będzie obsługiwał fenomenalną technikę True Audio, która w połączeniu z Oculusem Rift prezentuje się wprost obłędnie. Do tego układ graficzny będzie wspiera dekodowanie wideo 4K. Krótko mówiąc, obsługuje wszystko, czego potrzeba większości użytkowników.

Oto dostępne modele sprzętu. Będą one działać na podstawce FM2+, ale niestety nie ze starszą podstawką FM2.  Na razie nie możemy przeprowadzić ich testów ze względu na małą liczbę próbek testowych. Gdy te tylko do nas trafią, pokażemy Wam, na co tym razem było stać AMD.