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AMD 发表 Carrizo 低功耗 APU,整合南桥晶片



    AMD 于国际固态电路会议中(International Solid-State Circuits Conference;ISSCC),揭露即将推出的新款A系列APU。先前代号为「Carrizo」的A系列APU,专为笔记型电脑和低功耗桌上型电脑设计,不仅将带来多项崭新的先进电源管理技术,更藉由搭载全新「Excavator」x86 CPU核心,与新一代AMD Radeon GPU核心,发挥卓越效能。採用真正的系统单晶片(SoC)设计,AMD预计Carrizo x86核心功耗将降低40%,同时CPU、绘图与多媒体效能表现较前一代APU大幅提升。

    AMD 发表 Carrizo 低功耗 APU,整合南桥晶片



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    AMD院士同时也是本次ISSCC会议中AMD演讲的共同作者Sam Naffziger表示,AMD持续开发顶尖产品,即将推出的Carrizo APU拥有先进电源和优化效能设计,为主流级AMD APU打造有史以来最佳的性价比。自现代微处理器诞生以来,运算效能和能源效率已取得显着的进步。然而,新製程演进所带来的节能优势提升速度减缓,未来势必将寻求其他方式以提高处理器性能和效率。AMD持续透过异质运算架构(HSA)和专门电源管理技术以提升效能。即将推出的Carrizo APU象徵着AMD向「25x20」计画迈出重要一步,除拥有丰富的崭新功能外,未来也将应用于AMD全系列产品线。

    在ISSCC上公开的全新Carrizo细节包括:
    ‧与前一代「Kaveri」几乎相同的晶片面积,其电晶体数量增加29%;
    ‧全新「Excavator」x86核心架构,功耗降低40%,每时脉週期指令数(instructions-per-clock)提升
    ‧配有专属电源供应的新款Radeon GPU核心;
    ‧建置于晶片上的专属H.265高效率视讯解码功能;
    ‧效能与电池续航力皆有高达两位数百分比的提升;
    ‧首次将南桥晶片整合在AMD的高效能APU内。

    今日在ISSCC会议中AMD议程中揭露许多细节,AMD院士暨设计工程师Kathy Wilcox发表主题为「专为效能与使用面积优化的28nm製程x86核心APU」演讲,阐述Carrizo APU的崭新技术、应用和电源管理功能。


    ``架构进展
    新款高密度设计元件库,让AMD能于Carrizo上放置多出29%的电晶体(数量约31亿个),且晶片尺寸几乎和前一代Kaveri APU相同。密度提高后,便能腾出更多的晶片区域来分担绘图与多媒体方面的处理作业,甚至还有多余的空间纳入南桥控制器,整合成单一晶片。强化的多媒体支援,包括全新高效能H.265视讯标準,视讯压缩引擎数量也增加至前一代的两倍。整合至硬体层级的H.265压缩功能可支援真正4K解析度,不仅有助延长电池续航力,在观看高解析串流影片时也能减少对频宽的需求。

    另外,额外的电晶体额度使Carrizo成为业界首款符合HSA异质系统架构基金会(HSA Foundation)HSA 1.0规範的处理器。HSA可大幅简化业界为GPU这类加速器编写程式的工作负载,在低功耗模式下也能发挥更佳的应用效能。

    HSA在设计上最大的优势,就是Carrizo採用的异质性统合记忆体存取(hUMA)。藉由hUMA技术,CPU与GPU可以共用记忆体位址空间,两者不仅能存取所有平台记忆体,还能将资料分配至系统记忆体空间的任何位置。这种一致性记忆体架构大幅降低达成工作所需的指令数量,有助于提升效能与能源效率。

    ``全新节能特色
    Carrizo APU纳入许多业界首创的新电源效率技术。为解决电晶体的电压降问题,传统的微处理器设计是额外供应10%至15%的超额电压,以确保处理器可维持在适当的电压下,但此种作法不利于省电设计,因为浪费的电力会和电压增量的平方成正比注1(例如10%的超额电压意味着约20%的电力浪费)。

    为此AMD研发许多技术来优化电压,其最新处理器会在数奈秒或十亿之一秒中,持续比对平均电压与电压降。从Carrizo APU开始,这种电压调适运作功能会整合在CPU与GPU内。由于频率调整作业于奈秒内完成,运算效能几乎毫无减损,其GPU可减少高达10%的电力耗损,CPU部分更是减少19%。

    Carrizo首创的另一项电源技术名为调适性电压与频率调整(Adaptive Voltage and Frequency Scaling;AVFS),除了传统的温度与电源感测器外,它还纳入独特的专利硅晶片速度能力感测器与电压感测器。速度与电压感测器让每个APU能针对硅元件特性、平台行为及运作环境进行调适。藉由这些参数进行即时调适,AVFS可协助省下高达30%的电力。

    除了透过缩小核心区域降低CPU耗电,AMD还着手优化28奈米製程技术的省电效率,另外也藉由调校GPU,让GPU可在电源有限的情况下发挥最佳的运作。结果是在相同时脉频率下,耗电比前一代Kaveri绘图核心减少20%。综合以上,所有AMD在能源效率的创新,皆是为了在持续微缩的製程技术发展上不断地提升省电效率,并在规划完善且成本优化的28奈米製程中延续这样的优势。