AMD Fusion

Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела. Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон.

AMD Fusion (от англ. fusion — рус. слияние) — кодовое наименование микропроцессорной архитектуры, которая была разработана американской компанией AMD. Суть проекта «AMD Fusion» заключается в объединении центрального многозадачного универсального процессора с графическим параллельным многоядерным процессором в одном кристалле. Процессоры, создаваемые по такой микроархитектуре, называются APU — Accelerated Processing Unit (ускоренное обрабатывающее устройство^[1]), по аналогии с CPU (Central Processing Unit, центральное обрабатывающее устройство).

История разработки

Разработка технологии «Fusion» стала возможной после покупки канадской компании ATI компанией AMD, которая состоялась 25 октября 2006 года. Изначально предполагалось, что эта технология будет дебютировать во второй половине 2009 года как преемник последней процессорной архитектуры.^[2]

В июне 2006 года сотрудник AMD Генри Ричард (англ. Henri Richard) дал интервью сайту DigiTimes, в котором намекнул на будущую разработку нового процессора:^[3]

Вопрос: Каковы ваши перспективы в разработке новой процессорной архитектуры на следующие три-четыре года?

Ответ: Как прокомментировал Дирк Мейер (англ. Dirk Meyer) 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.

Оригинальный текст  (англ.)  

Question: What is your broad perspective on the development of AMD processor technology over the next three to four years?

Answer: Well, as Dirk Meyer commented at our analysts meeting, we're not standing still. We've talked about the refresh of the current K8 architecture that will come in '07, with significant improvements in many different areas of the processor, including integer performance, floating point performance, memory bandwidth, interconnections and so on. You know that platform still has a lot of legs under it, but of course we're not standing still, and there's a next-generation core that's being worked on. I can't give you more details right now, but I think that what's important is that we're establishing clearly that this is a two-horse race. And as you would expect in a race, sometimes, when one horse is a little bit in front of the other, it reverses the situation. But what's important is that it is a race.

В интервью Марио Риваса (англ. Mario Rivas) 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.»^[4]

Компания AMD перенесла выпуск гибридного 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 отодвигает появление Fusion на целый год, до появления 32-нанометровой продуктовой линейки. В данный момент AMD планирует две модификации Fusion – Llano с четырьмя ядрами и 4 Мб кэш-памяти и Ontario с двумя ядрами и 1 Мб кэш-памяти.^[5]

В апреле 2009 года появилась новость о том, что AMD собрала пробную версию модели «Llano» и довольна результатами. Микропроцессоры «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-нанометровому техпроцессу.^[6]

Спецификация

• Гетерогенная многоядерная микропроцессорная архитектура, которая комбинирует процессорные ядра общего назначения с последовательной обработкой данных и многопоточные графические ядра с параллельной обработкой данных в одном процессорном кристалле.
• Четыре платформы сосредотачиваются на четырёх аспектах использования:^[7]
  • универсального назначения (англ. General Purpose);
  • данные (англ. Data Centric);
  • графика (англ. Graphics Centric);
  • медиа (англ. Media Centric);
• Процессоры серии Fusion увидят новую модульную методологию дизайна, которая называется «M-SPACE». В этой будущей многоядерной микропроцессорной архитектуре будет широкий диапазон комбинаций, а также улучшенная гибкость, что приведёт к минимизации архитектурных изменений между различными комбинациями компонентов. Встроенное графическое ядро может быть изменено без необходимости редизайна целого процессорного кристалла.
• Продукты Fusion будут включать, по крайней мере, 16 линий шины PCI Express (версии 2.0).
• Аппаратная реализация блока UVD3 (англ. Unified Video Decoder — рус. Унифицированный видеодекодер), который обеспечит поддержку полного аппаратного декодирования видеопотоков форматов MPEG2, VC-1 и H.264 на поддерживаемом программном обеспечении.^[8]
• Был разработан и показан новый набор процессорных инструкций и библиотек разработки для Fusion. Он будет новой итерацией SSE, называемой SSE5, о которой объявили 30 августа 2007 года.
• В отличие от конкурентных используются в кристалле цифровые, а не аналоговые датчики температуры и силы тока.

Процессоры Fusion будет предназначен для установки на различные сокеты (разъёмы)^[9], каждый из которых предназначен для своего сегмента рынка:

• для настольных компьютеров — Socket FM1 (PGA, 905 pin);
• для мобильных версий — Socket FS1 (μPGA, 722 pin) и исполнение в корпусе BGA (хотя для них почему-то также указывается разъём — FP1 и FT1^[10]).

Модели с индексом «K» в названии имеют разблокированный множитель.

Реализации

Falcon и Swift

В июле 2008 на AMD Technology Analyst Day компания публично анонсировала две реализации процессора Fusion^[11][12][13]:

• 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 дожны 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

Основная статья: Llano (процессор)

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 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.^[14][15][16]

• 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.
• Ядро Bobcat, в отличие от Intel Atom, обладает внеочередным исполнением команд и является основой для Ontario (TDP 9 Вт) и Zacate (TDP 18 Вт) APU, доступные в одно- и двухъядерных вариантах.

Спецификация:

• 2–4 ядра K12 (улучшенное K10);
• GPU класса HD 5000^[17], 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, т. е. 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».^[18][19][20]

Brazos

AMD Brazos — самая первая платформа Fusion на двухъядерных процессорах Bobcat, разработаная 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.^[21]

• 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

Основная статья: Trinity (процессор)

• APU Trinity прийдет на смену Llano. В Trinity окончательно устаревшие ядра ЦП K10 будут заменены на ядра Piledriver (развитие микроархитектуры Bulldozer). Как и Llano, Trinity будет производиться по 32-нм SOI техпроцессу.

• APU Fusion на основе Bobcat (Ontario/Zacate), будет заменен на Enhanced-Bobcat в вариантах (Krishna/Wichita), производимых по 28-нм bulk техпроцессу.
  • Для десктопов/ноутбуков Zacate будет заменён на Krishna. Как ожидается, будет доступен в двух- и четырёхъядерных вариантах.
  • Для изделий с низким энегопотреблением и ультратонких ноутбуков Ontario будет заменён на Wichita.

Как ожидается, будет доступен с количеством ядер от одного до четырёх. Начало выпуска Trinity ожидается в октябре 2012 года.

Roadmap^[22]

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	H2 2011[23]	28 nm bulk	~9W	1-2 Bobcat+	16+(64) VLIW4(?)
Krishna	H1 2012	28 nm bulk	~18W	2-4 Bobcat+	16+(64) VLIW4(?)
Trinity[24]	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	3.2GHz/2.3GHz	4MB	384	686MHz/497MHz	DDR3-1600 DDR3L-1600 DDR3U-1333
A8-4500M	HD 7640G	35W	4	2.8GHz/1.9GHz	4MB	256	655MHz/497MHz	DDR3-1600 DDR3L-1600 DDR3U-1333
A6-4400M	HD 7520G	35W	2	3.2GHz/2.7GHz	1MB	192	686MHz/497MHz	DDR3-1600 DDR3L-1600 DDR3U-1333
A10-4655M	HD7620G	25W	4	2.8GHz/2.0GHz	4MB	384	497MHz/360MHz	DDR3-1333 DDR3L-1333 DDR3U-1066
A6-4455M	HD7500G	17W	2	2.6GHz/2.1GHz	2MB	256	424MHz/327MHz	DDR3-1333 DDR3L-1333 DDR3U-1066

Чипсеты

Чипсеты для платформы Fusion состоят их одной микросхемы и называются Fusion controller hubs (FCH).

Выпущены следующие модели: AMD A45, A50M, A55T, A60M, A68M, A70M, A75, A85X (Socket FM1)

A50M

A50M — первый серийный FCH линейки Hudson, вышел зимой 2011. Предназначен для AMD Brazos, имел некоторые странности: предназначенный для использования в нетбуках и неттопах, имел явно избыточную для данной сферы деятельности функциональность (хотя пользователи нетбуков тоже вряд ли отказались бы от контроллера USB 3.0 или поддержки гигабитной проводной сети), а при сравнении с «полноценными» настольными решениями её функциональность была столь же явно недостаточной. Но с основными своими задачам вполне удовлетворял, хотя для недавно вышедшей линейки процессоров Llano, очевидно, не подходил — специально для них компания выпустила два новых FCH A-серии.

• поддержка 100 Мбит/с Ethernet-контроллера

A55

Хотя номер данного FCH по сравнению с мобильным предшественником изменился не сильно, на деле это два совсем разных чипсетах. В частности, вдвое увеличена пропускная способность шины UMI, представляющей собой модифицированный интерфейс PCIe x4, за счет перехода с первой на вторую версию стандарта. Кое-что осталось похожим на А50М и на более ранние продукты компании — собственно южный мост снабжен ограниченным количеством линий PCIe для периферии, поскольку в этом ему помогает северный, встроенный в процессор (у Brazos на это имеются четыре линии, которые чаще всего объединяют в один слот, а у Llano линий уже 20, но в этом ничего удивительного нет — позиционирование у платформ совершенно разное). Предназначен для бюджетных систем.

• поддержка всех процессоров для Socket FM1;
• до четырех портов PCIe 2.0 х1;
• до трех слотов PCI;
• шесть портов Serial ATA с поддержкой скоростей до 300 МБ/с, режима AHCI и функций вроде NCQ, с возможностью индивидуального отключения, а также с поддержкой eSATA и разветвителей портов;
• возможность организации RAID-массива уровней 0, 1 и 0+1 (10);
• 8 портов USB 2.0 (один хост-контроллер EHCI) с возможностью индивидуального отключения;
• два дополнительных порта USB 1.1 (на отдельном UHCI-контроллере) для подключения низкоскоростной периферии;
• High Definition Audio (7.1);
• встроенный SD-контроллер;
• обвязка для низкоскоростной и устаревшей периферии.

А55 полностью лишен встроенной поддержки Parallel ATA и сети Ethernet (последнее решение перестает казаться странным, если учесть, что ныне бюджетные контроллеры LAN для PCIe стоят практически столько же, сколько и PHY-контроллеры).

A75

A75 аналогичен A55, но в нём добавлены следующие опции:

• 4 порта USB 3.0 (один xHCI-контроллер) — первый чипсет на рынке, обладающий данной функциональностью;
• 10 портов USB 2.0 (на двух хост-контроллерах EHCI)
• шесть портов Serial ATA с поддержкой скоростей до 600 МБ/с;
• разветвители портов с поддержкой FIS-based (frame information structure) switching, что в первом приближении позволяет работать со всеми подключенными к порту дисками параллельно;

Тепловыделение чипсетов: А55 ограничен 7,6 Вт, А75 — 7,8 Вт.

Платформы

• Lynx (для десктопных систем на Socket FM1)

• Sabine (для мобильных систем)

Помимо APU Llano в состав платформы Sabine входит также контроллер ввода-вывода FCH. Кроме того, системы, построенные на базе Sabine, могут оснащаться дополнительным внешним (по отношению к APU) графическим контроллером серии Vancouver. Достаточно широкий ряд модификаций APU, FCH и дополнительных графических контроллеров позволяет создавать большое количество комбинаций.

Сами по себе мобильная и десктопная платформа принципиально мало чем отличаются, но характеризуются существенно разным уровнем энергопотребления, а также разными рабочими частотами и производительностью. Если APU мобильного сегмента серии A ограничены уровнем TDP в 35 и 45 Вт, то тепловой пакет настольных APU достигает 65 Вт для экономичных решений и 100 Вт для наиболее производительных.

См. также

• Intel Sandy Bridge — процессоры от Intel имеющие от 1 до 8 ядер, с интегрированным графическим ядром с поддержкой DirectX 10.1
• Intel Ivy Bridge — преемник Sandy Bridge
• Intel Larrabee
• VIA CoreFusion — продукт компании VIA, нацелен на рынок компьютеров с низким энергопотреблением

• Socket FM1

Ссылки

• Официальный сайт AMD
• Процессорное трио AMD
• DailyTech - AMD анонсировала программу "Fusion" CPU/GPU
• AMD Llano Tech Day Презентация «мейнстримовой» мобильной платформы на APU-процессорах второго поколения
• AMD A8-3500M: обзор APU Llano // THG
• Маркировка графических процессоров в линейке Llano // — THG
• FCH для APU, или Чипсеты А55 и А75 для процессоров AMD A-серии // ixbt.com

Примечания

1. ↑ iXBT.com: AMD Zacate. Предварительный обзор первого APU
2. ↑ AMD's 2007 analyst day: Platforms and the glass half full, techreport.com (13 декабря 2007).
3. ↑ http://www.digitimes.com/news/a20060628VL201.html
4. ↑ AMD sees Vista driving demand for graphics horsepower, crn.com (14 декабря 2006).
5. ↑ Павел Шубский AMD отложила Fusion. Игромания (журнал) (14 ноября 2008 года). Архивировано из первоисточника 20 марта 2012. Проверено 14 ноября 2008.
6. ↑ Павел Шубский AMD довольна первыми экземплярами Fusion. Игромания (журнал) (22 апреля 2009 года).(недоступная ссылка — история) Проверено 22 апреля 2009.
7. ↑ AMD ATI merger - Official Investor PresentationPDF (846 KiB), retrieved July 24, 2006
8. ↑ The Inquirer report.(недоступная ссылка — история) Проверено 12 сентября 2007.
9. ↑ Информация о типах конструктивного исполнения процессоров AMD нового поколения
10. ↑ GIGABYTE — BGA FT1
11. ↑ AMD Financial Analyst Day 2007 presentation, presented by Mario Rivas, page 16 of 28. Retrieved December 14, 2007
12. ↑  (кит.) HKEPC report, retrieved March 4, 2008
13. ↑  (кит.) HKEPC report, retrieved August 20, 2008
14. ↑ AMD рассказывает о будущих процессорах // overclockers.ru, 11 ноября 2010
15. ↑ AMD Financial Analyst Day presentation, стр. 29-31 | 3 декабря 2010
16. ↑ AMD Llano: обзор архитектуры нового поколения APU Fusion // 3dnews.ru
17. ↑ усовершенствованный вариант GPU Redwood архитектуры VLIW5, cхожий c Radeon HD 5570/5600
18. ↑ Настольные процессоры Llano выйдут в июле 2011 года
19. ↑ Информация о разновидностях процессоров Zambezi и Llano // overclockers.ru
20. ↑ AMD Llano: последние соки Атлона // IXBT.com
21. ↑ Процессоры AMD Athlon II X4 для Socket FM1
22. ↑ AMD Fusion Release Dates
23. ↑ AMD начнёт поставки 28 нм процессоров Krishna в 2011 году
24. ↑ AMD Trinity: поколение NEXT