2010年可能是近10年来PC核心架构发生变化最大的一年,Intel率先在1月推出了集成了GPU(图形逻辑)的全新酷睿处理器i5及i3,而更早实行了PC核心融合战略"Fusion"的AMD,也迫不及待的宣布了全新“APU”产品,虽然问世时间会较晚,但APU的CPU+GPU融合方式更为彻底。就让我们来一起看看AMD高级副总裁兼技术事业部总经理Chekib Akrout先生是如何诠释APU的。
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2010年2月1日下午,北京融科中心AMD公司的会议室内,AMD高级副总裁兼技术事业部总经理Chekib Akrout先生给国内的媒体带来了处理器产品线上的最新进展--“APU”,APU是AMD将于2011年投向市场的全新产品类型,它是现有CPU和GPU产品的深度融合,AMD计划用APU来开创桌面、移动以及企业多个领域的全新格局。Chekib认为:“从APU开始,AMD将引领行业新计算的纪元,扮演非常重要的角色。”
全新的异构计算时代
Chekib Akrout把现代CPU发展划分为三个时代:单核时代、多核时代和正在开始的异构时代。
单核时代重点是CPU频率,希望它越来越快带来越来越强的性能。但随着功耗和复杂性要求越来越高,拉升频率遭遇暂时不能克服的困难,提升性能的手段变为增加核心数量,CPU发展随之进入多核时代。多核时代历经了双核、四核和目前的更多核心阶段,但性能也因软件对核心数利用率总体不足而上升乏力,因此AMD将率先进入CPU的机构计算时代。
Chekib Akrout指出,AMD是业内唯一可以同时提供CPU和GPU的公司,异构时代的产品将是CPU和GPU融合型产品APU,它能够完美融合CPU在复杂顺序计算和GPU在大规模并行计算的双重优势,通过硬件调度逻辑和软件层完美均衡CPU和GPU的负载,把性能从目前多核CPU的水平基础上明显提高一个档次。“最好的CPU和最好的GPU组成了APU!”Chekib这样评价APU。AMD的APU将使用业内的通用接口进行应用层面的构建,包括OpenCL和DirectXCompute,AMD已经推出了支持前者的AMD Stream SDK v2.0;而唯一完全支持后者的API是DX11,现在只有AMD的GPU支持DX11。Chekib称在2010年正式上市的产品中,技术人员在不需要了解APU技术特性的情况下,按照现在的经验继续开发新的内容。
如何做到CPU和GPU的真正融合
我们知道,CPU和GPU性能的发挥很大程度上依赖于自身或外部的内存控制器,而目前市场上的CPU内存控制器+内存使用和GPU相比,各自的性能侧重和构建方式都有很大不同。但Chekib信心满满的表示,未来的APU内部的CPU和GPU逻辑将共享同一内存控制器!
Chekib说,目前独立的CPU、GPU甚至是封装在同一基板上的CPU+GPU,都是有独立的内存控制器,数据沟通需要通过I/O,而AMD就是要把它们真正融合起来,而不是简单的把CPU和GPU攒在一起。当笔者问及这样极具挑战的设计下,全新的内存控制器是否能带来APU性能的提升时,Chekib变得保守和严谨起来,他说:“我们的设计目标是提升性能。”看来这一步真的不是那么容易的事。
全新的x86 CPU逻辑:Bulldozer和Bobcat
在具体产品层面,Chekib没有给出APU完整的信息,但还是带来了其中x86 CPU逻辑部分的内容,与之配对的GPU逻辑还要看这一年GPU部门的最新进展。AMD下一代x86核心有2款:高性能的Bulldozer和轻量级的Bobcat。
Bulldozer是一款高端产品,通过紧密相连的两个核心共资源,从而极大的提高了效率。Bulldozer每条并行的线程独享一个专用的整数核心,具有可独享或共享的浮点单元,并共享缓存。Bulldozer有两个执行单元,但可以共享一个浮点的调度程序,使它可以更好地对资源进行优化。处理器采用了高K金属栅级的32纳米SOI技术制造并在2011年上市。Bulldozer核心将在台式机和服务器上使用。 Bulldozer是AMD在x86处理器中首创多核心共享浮点单元,这样的设计也许是AMD要把大规模浮点计算交由GPU承担的一种思路,当然产品实现的细节目前还不得而知。
Bobcat非常小巧、高效,而且功耗非常低,能够在低于一瓦的情况下工作。Bobcat以不到目前处理器核心一半的面积实现了当前主流处理器90%的性能。这款核心将在2011年随着代号为Brazos的笔记本APU问世。它的设计非常灵活,高度可合成,可重新组合CPU使用。Bobcat的目标市场显然是超轻薄以及平面手持设备。
APU的产品规划和功耗控制
如果CPU和GPU完美融合,那么评判其性能可能就需要2个指标,CPU性能和GPU性能,AMD将如何规划具体产品呢?Chekib认为这并不会带来产品上的混乱:"我们会把CPU和GPU部分按不同性能进行合理的规划组合,APU产品仍然像现在CPU一样因不同性能规划成多个系列,多款型号,购买起来很简单。"这听起来似乎还很有道理,不过相信届时肯定不会有很强CPU+入门GPU这样组合的APU产品,想要APU达到独立CPU+独立GPU的性能定制还是不太现实的事情。
APU的在功耗部分,Chekib承认如果把CPU、GPU集成到一个芯片中,电源管理、功耗确实是一个大非常重要的事情。他继续解释APU内部将有非常先进的功耗控制机构:使用一个资源的时候把它打开,其他不使用的资源就让它暂时休眠。我们要不断对电源进行管理,当然散热问题确实面临一些挑战,但解决这些问题,正是AMD创新之所在。
2010年AMD如何支撑高端
Chekib描述了很多2011年AMD会发布的APU产品的强大和优势,但在已经开始的2010年,AMD将如何扭转目前在高端产品缺乏竞争力的现状同样是媒体和AMD忠实用户关注的部分。
Chekib正面回应了笔者的疑问:AMD在2010年内虽然不会引入APU,但在CPU上还是会有相当大的动作。台式机上AMD将和全新的主板芯片组一同推出6核CPU。在服务器产品上也正在加大努力,8到12核CPU很快就会面世。对于高性能产品,AMD的GPU已经得到了HPC行业的多次认可。
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Chekib Akrout最后强调,2011年面世的APU的一切技术,最终受益还是用户,我们要让用户获得最佳的体验,不是为纯技术而开发技术。异构计算环境,计算性能不断提升就是为了让客户享受到更多的媒体应用,对技术支持的最终受益者依然是客户。
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