三劍合璧全面升級(jí) KaveriAPU早知道

AMD的APU升級(jí)受限于工藝拖累，速度已經(jīng)大為放緩。本來(lái)2013年上市的28nm APU，由于工藝和設(shè)計(jì)的問(wèn)題，只能推遲。2013年依舊只能靠工藝小改的Richland來(lái)維持市場(chǎng)份額。不過(guò)，全新的Kaveri在2013年底到2014年就將全面上市，這次AMD挾全新設(shè)計(jì)的CPU、GPU和工藝，帶來(lái)APU發(fā)布后真正的第三次革命。

AMD在APU的推廣上是非常努力的，不過(guò)APU這款產(chǎn)品目前還存在很多問(wèn)題。比如CPU和GPU的架構(gòu)都比較老舊，工藝方面也不算先進(jìn)，因此整個(gè)產(chǎn)品線總感覺(jué)缺了點(diǎn)什么。顯然AMD也意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題，準(zhǔn)備徹底解決困擾APU許久的架構(gòu)和工藝問(wèn)題。在2013年底或者2014年初，AMD將發(fā)布新的Kaveri APU。這一次，AMD準(zhǔn)備了CPU、GPU和工藝方面的三重升級(jí)，整個(gè)APU的架構(gòu)也將由于HSA等技術(shù)的加入而變得有所不同。

1 28nm終于來(lái)臨

AMD在32nm制程上停留了太久太久。在這段時(shí)間中，英特爾從32nm升級(jí)到22nm后，又額外推出了一代新的架構(gòu)。對(duì)現(xiàn)代CPU來(lái)說(shuō)，制約性能的除了架構(gòu)設(shè)計(jì)就是工藝。晶體管越多、工藝越先進(jìn)，性能就越強(qiáng)大。在Kaveri APU上，AMD終于開(kāi)始使用28nm Bulk制程。

AMD之前使用的工藝是來(lái)自IBM陣營(yíng)的SOI，也就是絕緣體上硅技術(shù)，而新的28nm Bulk目前應(yīng)用比較廣泛，技術(shù)成熟度也非常高。之前AMD在32nm SOI的應(yīng)用上不算很成功，主要是功耗和良率控制都比較困難。因此AMD在新的APU上主動(dòng)放棄了使用多年的SOI技術(shù)，轉(zhuǎn)而使用比較主流的28nm Bulk技術(shù)。在使用了28nm這樣的半代工藝以后，APU的晶體管密度會(huì)得到一定程度的提高。相比英特爾22nm的全代工藝而言，28nm半代工藝肯定在晶體管密度、功耗方面難以趕上，但對(duì)AMD來(lái)說(shuō)，只要有一定程度的改善，就應(yīng)該值得慶幸了，畢竟AMD沒(méi)有晶圓設(shè)計(jì)公司。這樣一來(lái)，AMD就可以在Kaveri APU中使用更多的晶體管，提供更高的性能輸出。

2 全新壓路機(jī)架構(gòu)

AMD在進(jìn)入推土機(jī)時(shí)代后，CPU架構(gòu)基本上沒(méi)有重大改進(jìn)，隨后的打樁機(jī)也只是小修小補(bǔ)，性能幾乎沒(méi)有革命性的變化。不過(guò)在推土機(jī)的第三代壓路機(jī)上，AMD終于開(kāi)始大刀闊斧地改進(jìn)CPU架構(gòu)。Kaveri APU的CPU部分也正好是基于這個(gè)架構(gòu)。

目前的推土機(jī)和打樁機(jī)在性能上的瓶頸除了整個(gè)CPU體系內(nèi)的延遲比較高外，在架構(gòu)設(shè)計(jì)上也存在一些問(wèn)題。比如模塊化設(shè)計(jì)的CPU核心，每?jī)蓚€(gè)核心使用一個(gè)彈性浮點(diǎn)單元，每?jī)蓚€(gè)整數(shù)單元使用一個(gè)整數(shù)解碼器。如果說(shuō)彈性浮點(diǎn)單元還可以應(yīng)付多個(gè)線程的并行的話，那么每個(gè)模塊只有一個(gè)整數(shù)解碼器的設(shè)計(jì)在面對(duì)多個(gè)并行任務(wù)來(lái)臨時(shí)效率就明顯不夠。AMD為了解決這個(gè)問(wèn)題，在壓路機(jī)中為每個(gè)整數(shù)單元都配備了一個(gè)整數(shù)解碼器，這樣理論上每周期線程執(zhí)行能力可以提升25%，整數(shù)能力也會(huì)得到相應(yīng)的大幅度提升。

不僅如此，AMD在緩存設(shè)計(jì)上也做出了大幅度改進(jìn)，根據(jù)AMD的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)的存取上，壓路機(jī)相比之前的設(shè)計(jì)會(huì)更有效率，數(shù)據(jù)未命中帶來(lái)的損失也會(huì)大幅度降低。在打樁機(jī)的單核心性能上，AMD也做出了一些改進(jìn)，增強(qiáng)CPU在單線程執(zhí)行狀態(tài)下的效能?？偟膩?lái)看，壓路機(jī)目前估計(jì)相比最早的推土機(jī)，最多可以提升30%的綜合性能。

在功耗方面，AMD宣稱壓路機(jī)會(huì)非常重視每瓦特性能，AMD使用了很多的動(dòng)態(tài)負(fù)載和功耗控制技術(shù)來(lái)提升壓路機(jī)的能耗比情況，使得壓路機(jī)要么能運(yùn)行在更高的頻率上，要么會(huì)有相當(dāng)不錯(cuò)的性能表現(xiàn)?？傊?，壓路機(jī)架構(gòu)在新一代APU中的表現(xiàn)將遠(yuǎn)比現(xiàn)在的推土機(jī)和打樁機(jī)更為令人滿意。

3 GCN全面來(lái)襲

AMD本來(lái)打算在2012年底到2013年初的時(shí)候就在APU上使用GCN架構(gòu)，不過(guò)可惜的是AMD的工藝問(wèn)題沒(méi)有解決，28nm工藝一再推遲，因此AMD不得不臨時(shí)使用Richland來(lái)救場(chǎng)，并閉口不談Richland的GPU架構(gòu)問(wèn)題。在新的Kaveri APU上，AMD終于開(kāi)始確定使用GCN架構(gòu)的GPU了，借由新工藝帶來(lái)了更高密度晶體管，新的APU在GPU部分的性能也有大幅度提升。

根據(jù)業(yè)內(nèi)資料，AMD在Kaveri APU的GPU部分設(shè)計(jì)了8組CU核心，共計(jì)512個(gè)流處理單元，這和目前AMD入門級(jí)的Radeon HD 7750的流處理器核心基本相同。根據(jù)AMD的數(shù)據(jù)，Kaveri APU最高可以提供1TFLOPS的計(jì)算性能，這和幾年前Radeon HD 4870計(jì)算能力基本相當(dāng)，已經(jīng)完全可以滿足目前絕大部分游戲的計(jì)算需求了。

當(dāng)然，從絕對(duì)數(shù)量來(lái)看，Kaveri APU的512個(gè)流處理單元和之前Richland的384個(gè)流處理單元相比沒(méi)有提高太多，只有33%而已，但Kaveri APU的GCN架構(gòu)使得所有的流處理單元不再被限制在4D或者5D架構(gòu)內(nèi)，可以完全發(fā)揮全部計(jì)算實(shí)力，雖然數(shù)量上只有33%的提升，但是性能方面卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此。

而除了性能提升外，Kaveri APU還能支持統(tǒng)一內(nèi)存尋址，CPU和GPU可以通過(guò)虛擬的統(tǒng)一內(nèi)存尋址空間共享數(shù)據(jù)，這對(duì)APU中的CPU和GPU的發(fā)展來(lái)說(shuō)是非常重要的。AMD可以藉此推廣自己的HSA技術(shù)。HSA技術(shù)的目的在于讓類似AMD這樣的異構(gòu)處理器能夠在應(yīng)用中獲得非常明顯的性能優(yōu)勢(shì)，支持HSA技術(shù)的程序可以自行選擇加速模塊，在CPU和CU單元中自動(dòng)切換，使用最有效率的計(jì)算方法來(lái)執(zhí)行計(jì)算任務(wù)。HSA是AMD未來(lái)發(fā)展的核心技術(shù)，而APU又是這項(xiàng)技術(shù)的具體體現(xiàn)，因此Kaveri APU對(duì)AMD的重要性就不言而喻了。

4 A88X芯片組和FM2+接口

為了更好地支持Kaveri APU，AMD還決定升級(jí)APU的芯片組和接口。目前的消息是AMD準(zhǔn)備了A88X芯片組來(lái)搭配Kaveri APU。A88X采用Socket FM2+接口，支持DDR3 2400，支持PCI-E 3.0 X16，支持SATA 6Gbps，支持USB 3.0等主流技術(shù)，當(dāng)然也能支持Kaveri APU和GCN架構(gòu)的GPU進(jìn)行交火。不過(guò)目前暫時(shí)沒(méi)有太多消息，因此對(duì)A88X的具體詳細(xì)信息還不是很清楚。但根據(jù)AMD最近幾代的發(fā)展情況來(lái)看，由于APU本身集成了北橋功能，因此A88X這樣的芯片組最多只能起到南橋的作用，整個(gè)產(chǎn)品的技術(shù)也僅限于擴(kuò)展接口方面。相比A85X，升級(jí)的地方最多只能是接口數(shù)量等，不會(huì)有革命性的跨越。

新的Kaveri APU的接口由FM2升級(jí)到FM2+。FM2+相比FM2多了兩個(gè)針腳，因此目前的消息是FM2+主板可以兼容FM2 CPU，但是FM2主板不能使用FM2+ CPU。不過(guò)AMD也沒(méi)有說(shuō)明FM2+是否能夠向下兼容，即使向下兼容，更換主板而不換CPU的用戶也不太多，因此意義也不算太大。而隨著Kaveri APU上市日期的臨近，A88X主板也接連曝光。

5 遲來(lái)的升級(jí) 值得期待

總的來(lái)看，在延遲了頗久之后，AMD的Kaveri APU終于要粉墨登場(chǎng)了。相比前代所有產(chǎn)品，Kaveri APU可謂是AMD推出APU以來(lái)變革最大的一次，無(wú)論是CPU架構(gòu)還是GPU架構(gòu)，再加上統(tǒng)一內(nèi)存尋址和HSA技術(shù)等，Kaveri APU都是AMD在APU發(fā)展中的里程碑。有消息稱AMD將在2013年年底先發(fā)布Kaveri APU的A10和A8版本，然后在2014年開(kāi)始大批量出貨。希望AMD能借著Kaveri APU扭轉(zhuǎn)自己目前自己在市場(chǎng)上的頹勢(shì)，為消費(fèi)者帶來(lái)更多的實(shí)惠產(chǎn)品。