AMD rende noti ulteriori dettagli in merito alla nuova generazione di APU A-Series, nome in codice “Carrizo”, svelando i più recenti dettagli all’International Solid State Circuits Conference.
Si tratta dei processori integrati progettati per notebook e PC desktop a basso consumo, caratterizzati da nuove tecnologie per la gestione dei consumi e da interessanti incrementi delle prestazioni. L’architettura incorpora infatti i core CPU x86 “Excavator” e la nuova generazione di GPU AMD Radeon e si distingue per la maggiore capacità di elaborazione.
Parliamo di un progetto nato sin dall’inizio come System-on-Chip (SoC) e, perciò, particolarmente ottimizzato per la riduzione del consumo dei core x86, che raggiunge il 40% rispetto alla generazione di APU precedente.
Sam Naffziger, AMD Corporate Fellow
A fronte del nostro continuo impegno di realizzare prodotti innovativi, le migliorie in termini di potenza e prestazioni che abbiamo progettato per le nuove APU ‘Carrizo’ permetteranno di ottenere il più elevato incremento nel rapporto performance-per-watt mai registrato nelle nostre APU mainstream. Dalla nascita dei moderni microprocessori, abbiamo assistito a importanti miglioramenti in termini di prestazioni e di efficienza energetica. Tuttavia, i benefici derivanti dai miglioramenti nel processo produttivo hanno subito un rallentamento, dando inizio a un’era in cui sono necessari modi alternativi per migliorare le prestazioni e l’efficienza. AMD ha sostenuto lo sviluppo dell’architettura HSA (Heterogeneous System Architecture) e di tecnologie proprietarie per la gestione dei consumi, in modo da permettere miglioramenti prestazionali continuativi. Le APU ‘Carrizo’ rappresentano un grande passo in avanti nel raggiungimento dell’obiettivo di efficienza energetica 25×20 fissato da AMD, e includono una serie di nuove caratteristiche che verranno in futuro estese alla nostra intera linea di prodotti.
In particolare, i Soc “Carrizo” vantano il 29% di transistor in più all’interno di un die di dimensioni simili a quelle del suo precedessore, “Kaveri”, e i nuovi core x86 “Excavator”, che offrono un incremento in termini di istruzioni-per-clock a fronte di consumi del 40% inferiori.
La disponibilità aggiuntiva di transistor permette a Carrizo di diventare il primo processore progettato per rispettare le specifiche HSA 1.0 sviluppate dall’HSA Foundation. HSA semplifica sensibilmente la programmazione di acceleratori come la GPU, aprendo la via a maggiori prestazioni a fronte di consumi energetici più contenuti.
Ora, i core GPU Radeon sfruttano una alimentazione dedicata e sono affiancati da un decoder video H.265 dedicato. L’inclusione di un motore H.265 nell’hardware permetterà di supportare realmente la risoluzione 4K, incrementare l’autonomia e ridurre le richieste di bandwidth durante lo streaming dei contenuti video compatibili.
Per la prima volta in una APU AMD ad alte prestazioni, tutta la logica di gestione southbridge è integrata nel SoC, fattore che contribuisce a raggiungere incrementi prestazionali e di autonomia misurabili nell’ordine della doppia cifra.
Il principale vantaggio di progettazione che riguarda Carrizo è tuttavia legato al supporto alla tecnologia hUMA (heterogeneous Unified Memory Access). Grazie a hUMA, la CPU e la GPU condividono la stessa memoria indirizzabile. Entrambe possono infatti accedere a tutta la memoria e allocare i dati in qualsiasi punto all’interno dello spazio disponibile. Questa architettura permette quindi di ridurre in modo sensibile il numero di istruzioni richiesto per completare un singolo compito, incrementando sia le prestazioni che l’efficienza energetica.
Non solo, la nuova APU Carrizo vede il debutto di diverse nuove tecnologie pensate per ottenere una maggiore efficienza energetica. Per far fronte a eventuali cali di tensione, i processori forniscono tradizionalmente un voltaggio nell’ordine del 10-15% superiore, in modo da assicurare che il processore disponga sempre del voltaggio corretto. Un eccessivo voltaggio è tuttavia costoso in termini di consumo energetico, in una proporzione che corrisponde al doppio dell’incremento percentuale dell’aumento di voltaggio (il 10% di sovra-voltaggio corrisponde a uno spreco del 20% circa).
Per ottimizzare il comportamento del sistema in queste condizioni, AMD ha sviluppato una serie di tecnologie per ottimizzare la gestione del voltaggio. A partire dall’APU Carrizo, questa funzione adattiva di voltaggio è operativa sia sulla CPU sia sulla GPU e, dal momento che le regolazioni vengono effettuate nell’ordine dei nanosecondi, non vi è praticamente alcun compromesso in termini di prestazioni di elaborazione, mentre il consumo energetico è ridotto fino al 10% nella GPU e fino al 19% nella CPU.
Un’altra tecnologia che fa il suo debutto con Carrizo è AVFS (Adaptive Voltage And Frequency Scaling), e riguarda l’implementazione di sensori brevettati in silicio che rilevano la velocità e il voltaggio, insieme a quelli tradizionali dedicati alla temperatura e ai consumi. I sensori di velocità e voltaggio permettono quindi a ogni APU di adattarsi alle caratteristiche specifiche del proprio silicio, al comportamento della piattaforma e all’ambiente operativo. Grazie alla possibilità di adattarsi in tempo reale a questi parametri, la tecnologia AVFS può portare a un risparmio energetico fino al 30%.
Infine, oltre alla riduzione della dimensione dei core CPU allo scopo di contenere i consumi, AMD ha lavorato sull’ottimizzazione del processo produttivo a 28 nm per ottenere una maggiore efficienza energetica e regolato l’implementazione della GPU per un funzionamento ottimale nei casi in cui l’energia a disposizione è limitata. Il risultato, a parità di frequenza, è una riduzione dei consumi del 20% rispetto a Kaveri. Nel complesso, le innovazioni di AMD per il miglioramento dell’efficienza energetica sono state progettate per permettere una riduzione dei consumi insieme a un miglioramento del processo produttivo, ottimizzando quindi i costi relativi al processo a 28 nm che viene comunque conservato.
