238969c8fa1f96c04242ae0b021c7675 大家都很了解 AMD 發表簡報的能力,關於代號 Carrizo 的 APU 特性早在去年就有規格資訊傳出,今年 Computex 則是正式發表。導入 GCN 1.2 繪圖架構之後,Carrizo 算是旗下第一款完整支援 HAS 1.0 異質運算架構的 APU。

首先複習一下 AMD 第六代 APU「Carrizo」的基本資訊,Carrizo 將使用 28 奈米製程製造,封裝改為 FP4 BGA,處理器核心最多 2 組 4 顆 Excavator 微架構,繪圖核心採用 GCN 1.2 架構。

採用的 GCN 1.2 規格為 8 組運算單元、2 組光柵單元、512 組 Stream Processor,Carrizo 也將是 APU 系列中第一款完整支援 HAS 1.0 異質運算架構,同時 UVD 將硬體解碼 HEVC/H.265 功能加入,過去擔任南橋功能的 Fusion Control Hub 也會整合進 APU。

新公布的訊息部分,28 納米製程將採用 Bulk high density,相較先前的 APU,電晶體密度提升 29%,因此雖然 Carrizo 的電晶體數量提升至 31 億,面積卻僅有 250.04mm^2,前代 Kaveri 電晶體數量為 24.1 億、面積 245mm^2。


▲Carrizo 晶粒的相關資訊。

多螢幕支援 3 組 4K 解析度,額外提供 PCIe 3.0 x8 連接獨立顯示卡,以及 PCIe 3.0 x4 供其它周邊裝置連結。USB 3.0 連接埠提供 4 組,USB 2.0 也提供 4 組,SATA 連接埠為 2 組 6Gbps。記憶體維持支援 DDR3,雙通道有效時脈 2133MHz。


▲Carrizo 功能方塊圖。

Excavator 的分支目標緩衝區由 512 個 entry 提升至 768 個,提供更好的分支預測能力。L1 快取從 16KB 提升至 32KB,預取的效能更高、延遲更低,浮點運算單元沖刷的速度加快,指令新增支援 AVX2、MOVBE、SMEP、BMI1/2 等,總體來說每時脈週期指令可成長 4~15%。


▲處理器核心 Excavator 的新功能。

本次 AMD 簡報大書特書有關省電性的進步,Carrizo 將繪圖處理核心的電壓獨立,不再與北橋、I/O、多媒體部分共用,繪圖核心可進入 idle 狀態,喚醒則由獨立的系統管理處理器進行。繪圖核心的時脈分成 8 檔,最低為 300MHz,消耗功率約為 6W,最高為 900MHz、約 32W。


▲繪圖處理核心電壓獨立。


▲繪圖處理核心將依據耗電量和時脈,分成 8 檔自動調節。

色彩快取沖刷回寫至記憶體時,繪圖色彩壓縮技術就把資料壓縮,讀回時再解壓縮處理,可減少記憶體頻寬需求,也就是減少存取時的能量消耗。此功能對於驅動程式為透明,繪圖效能也會隨之提升 5~7%。


▲節省記憶體頻寬的繪圖色彩壓縮。

多媒體影像處理部分,UVD 獲得升級,加入 H.265/HEVC 硬體解碼支援,比軟體解碼少了一半的耗電量,H.264 部分也強化至 4K 解析度解碼,解碼部分快取容量同時加大,減少對記憶體的存取需求。編碼器現在能夠即時壓縮 4K/30FPS H.264 影像,或是 1080p/60FPS。


▲UVD 新增 H.265/HEVC 硬體解碼。

在 Carrizo 中的 UVD 導入動態關閉功能,於影片畫面速率 30FPS 的情況下,每格影像約占據 33ms,先前的 APU 處理完畢 1 張畫面後還是維持開啟狀態,Carrizo 則是能夠在處理完畢後關閉 UVD,無謂的漏電量比前代 Steamroller 少了許多。


▲UVD 現在於畫面運算完成時,能夠動態關閉。

影像解碼器導入動態時脈調整,藉由計算前 1 張畫面的運算時間和待機時間的比例,決定解碼器的時脈。運算時間的占比越高,時脈就提升得越多;待機時間佔比越多,就降低時脈增加省電性。


▲藉由前 1 張畫面的運算時間,調整解碼器的運作時脈。

影像圖層合併部分,AMD 在電路部分也做了最佳化處理,藉由減少繪圖的後處理需求,可省掉 200mW 以上的電力消耗,記憶體子系統也因為減少了頻寬需求,電力消耗能夠解省掉 300mW 以上。


▲圖層合併疊覆最佳化,可省電 500mW 以上。

被整合的南僑 Fusion Control Hub 當然也要記上 1 筆,過去與 Fusion Control Hub 相互連接的 PCIe x4 線路移除,額外供應電力給 Fusion Control Hub 的電壓調整模組也不復存在。


▲Fusion Control Hub 由外部移入 Carrizo,降低整個平台的耗電量。

這些節省電力消耗的措施,林林總總加起來,待機時從 Kaveri 的 4.5W 降到 Carrizo 的 2.7W,播放 1080p 影片的電力消耗,也從 Kaveri 的 9W 出頭降至 Carrizo 的 4W 出頭,影片續航力直接提升 1 倍多,能源效率比更是前代的 2.4 倍。


▲Carrizo 與前代 Kaveri 的耗電量比較。

資料來源

AMD Details Carrizo APUs Energy Efficient Design at Hot Chips 2015 – 28nm Bulk High Density Design With 3.1 Billion Transistors, 250mm2 Die

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