Co to jest Richland?
Już szybkie spojrzenie na „rozkład jazdy” na ten rok sporo nam wyjaśnia:
Richland to rodzina APU zbudowanych z rdzeni Piledriver i układu graficznego DX11 drugiej generacji. Pierwszą generacją DX11 była rodzina HD 5000, drugą – HD 6000, czyli architektura VLIW4. Całe APU zostało przez AMD zakwalifikowane do drugiej generacji, tak samo jak obecne na rynku od roku układy Trinity – a to znaczy, że różnice między nimi nie są zasadnicze.
I faktycznie, Richland to właściwie to samo krzemowe jądro co Trinity, oczywiście z pewnymi usprawnieniami. Nie wiemy jeszcze, czy jest to nowy stepping, czy różnice techniczne wynikają po prostu z innej konfiguracji tego samego jądra. Ale zacznijmy od ogólnego spojrzenia na całą platformę.
Obaj producenci procesorów x86 sprzedają właściwie nie same czipy, ale właśnie platformy, zawierające APU, chipset, oprogramowanie układowe (BIOS) i oprogramowanie użytkowe. Coraz częściej od tego oprogramowania zależy funkcjonalność nowej platformy. Jakie są zatem nowe programowe funkcje platformy Richland, skoro krzem jest niemal ten sam?
Oprócz znanych Quick Stream i Steady Video dostaniemy więcej funkcji wykorzystujących zintegrowany układ graficzny. AMD Gesture Control ma umożliwić sterowanie komputerem za pomocą gestów. Wbudowane GPU ma pomóc analizować obraz z kamery wbudowanej w laptop. Sterowanie gestami ma działać nie tylko w programach ze specjalnie przygotowanym GUI – wymieniono m.in. Windows Media Playera, PowerPointa i Acrobat Readera. Oczywiście, nie każde narzędzie będzie rozumieć polecenia wprowadzane gestami – dopóki w nasze ręce, a raczej przed nie, nie trafi odpowiedni laptop, nie możemy powiedzieć, jak to się sprawdzi w praktyce.
AMD Face Login to kolejne zastosowanie GPGPU do przetwarzania obrazów: laptop będzie rozpoznawał twarz siedzącej przed nim osoby i pozwoli logować się „na gębę” do Windows i na stronach internetowych. Podobne lepiej czy gorzej działające rozwiązania od dawna pojawiają się w laptopach ze średnio dobrej i dobrej półki, ale AMD twierdzi, że żadne nie jest równie funkcjonalne. Poza tym Face Login jako część platformy będzie dostępny we wszystkich laptopach z Richlandem i nadchodzącymi procesorami Temash (połowa tego roku – tablety i ultraprzenośne laptopy), bez względu na to, do jakiej kategorii zaliczy dany model jego producent.
AMD Screen Mirror ma transmitować kopię obrazu z ekranu laptopa na dowolne urządzenie kompatybilne z DLNA i obsługujące formaty H.264 i AAC. Tych drugich jest zapewne więcej niż odbiorników Intelowskiego WiDi, ale dopóki nie sprawdzimy tego w praktyce, nie możemy porównać funkcjonalności tych dwóch rozwiązań.
Czym Richland różni się od Trinity?
Jak wspomnieliśmy, krzem jest niemal ten sam. Większość zmian dotyczy zarządzania taktowaniem i zużyciem energii.
Gdzie dwóch się bije...
...o budżet energetyczny, tam jest potrzebny naprawdę dobry arbiter. APU Trinity i Richland mają dwa szczególnie głodne energii komponenty: rdzenie x86 i układ graficzny. W laptopach taki układ ma ograniczoną ilość energii do dyspozycji, nie może też wydzielać zbyt dużo ciepła, bo możliwości systemu chłodzenia są ograniczone. W Trinity specjalny mikrokontroler w procesorze czuwał nad tym, żeby moc trafiła tam gdzie trzeba. Gdy była potrzebna wyższa wydajność układu graficznego, to on dostawał większą część budżetu energetycznego do rozdysponowania, a rdzenie x86 nie mogły pracować z najszybszym taktowaniem – i na odwrót. Decyzja, która część układu ma dostać więcej mocy, była podejmowana w bardzo prosty sposób: mikrokontroler zliczał instrukcje napływające do CPU i GPU i ta część, która była zajęta dłużej, dostawała priorytet.
To proste rozwiązanie, ale nie zawsze skuteczne: w niektórych zastosowaniach oddanie większej części energii GPU powoduje, że CPU nie może pracować dość szybko i nie nadąża „karmić” tego drugiego danymi. Powstaje wąskie gardło, które można by zlikwidować, stosując bardziej płynne sterowanie mocą i taktowaniem.
To właśnie zaimplementowano w Richlandzie. Kontroler mocy i taktowania nie tylko sprawdza, który układ jest bardziej zajęty, monitoruje też komunikację między dwoma częściami APU i próbuje wykrywać przypadki, gdy wydajność jednej ogranicza drugą. Dzięki temu w sytuacjach, gdy obciążony jest i CPU, i GPU, Richland powinien mniej czasu spędzać w którymś z dwóch skrajnych stanów z ilustracji powyżej, a więcej w jednym z pośrednich.
Więcej stanów energetycznych CPU
Następnym krokiem w kierunku oszczędzania energii jest zwiększona liczba P-stanów, czyli kombinacji napięcia zasilania i taktowania, między którymi procesor przełącza się w zależności od obciążenia. AMD na podstawie testów twierdzi, że Trinity miało P-stany niedopasowane do wielu scenariuszy użytkowania. To znaczy, że zdarzały się sytuacje, gdy jeden P-stan zapewniał wydajność większą, niż była konieczna do danego zadania (i zużywał zbyt wiele energii, niż to było potrzebne), a następny, niższy P-stan był bardziej energooszczędny, ale nie zapewniał wymaganej wydajności. W takich przypadkach procesor oscylował między jednym a drugim stanem. Pamiętajmy, że zanim procesor zmieni taktowanie, musi poczekać, aż układ zasilania na płycie głównej poda nowe napięcie. Zatem każde przejście do niższego stanu powoduje, że układ zasilania z opóźnieniem obniża napięcie, a przy przejściu do wyższego stanu procesor czeka z przyspieszeniem na układ zasilania. Żeby uniknąć tych marnotrawiących zasoby przełączeń, w Richlandzie wprowadzono dodatkowe stany energetyczne o parametrach pośrednich między P-stanami Trinity. To usprawnienie to dobry przykład na to, że procesory w fazie projektowania dostosowuje się do programów, które będą uruchamiane z ich użyciem.
Nowe Turbo
Tryby Turbo, przyspieszające taktowanie, gdy warunki cieplne i energetyczne na to pozwalają, również przeszły wygładzanie zmarszczek. Przypomnijmy, że do tej pory Turbo w procesorach AMD było systemem całkowicie deterministycznym. Taktowanie (a co za tym idzie – wydajność) było dobierane wyłącznie na podstawie warunków wewnętrznych. Liczniki w różnych częściach APU badały, jak wiele cykli konkretny podsystem spędza na obliczeniach, a jak długo odpoczywa. Na podstawie danych o zajętości każdej jednostki i zaprogramowanych fabrycznie parametrów elektrycznych tych jednostek mikrokontroler przewidywał ilość ciepła, jaką wydzieli cały układ. Działanie trybu Turbo zależało tylko od uruchomionego oprogramowania.
Takie podejście, choć przewidywalne i łatwe do przetestowania, nie pozwala wykorzystać całego potencjału układów chłodzenia. Fabrycznie zaprogramowane algorytmy muszą być dość zachowawcze, żeby zapewnić prawidłowe działanie w najgorszym możliwym przypadku. O ile system chłodzenia laptopa nie jest zupełnie niewydolny, można przyspieszać taktowanie dużo częściej, niż to sugerują zachowawcze wyliczenia. Dlatego kontroler zasilania i taktowania w Richlandzie bierze pod uwagę temperaturę. Wykorzystuje odczyty z kilkunastu czujników wbudowanych w krzemową strukturę układu w ocenie, czy można skorzystać z okazji i przyspieszyć taktowanie, czy lepiej polegać na ostrożnych wyliczeniach stosowanych w Trinity. To oznacza, że w najgorszym razie (słabe chłodzenie laptopa) Turbo powinno działać tak jak w Trinity, a w każdym innym – załączać się znacznie częściej.
I co to daje?
Skutki wprowadzenia wymienionych usprawnień w niektórych przypadkach są imponujące:
Energooszczędność w spoczynku i podczas przeglądania stron internetowych nieco się poprawiła, ale największy zysk zaobserwowano w trakcie odtwarzania filmów: czas działania na zasilaniu akumulatorowym może być o jedną trzecią dłuższy.
Nowy sposób działania Turbo w połączeniu z dojrzałym procesem produkcyjnym też dał widoczne efekty: APU Richland mają fabryczne częstotliwości taktowania do kilkuset megaherców wyższe niż Trinity.
Zauważmy, że w Richlandzie inżynierowie mieli do dyspozycji te same techniki co w Trinity, w końcu to to samo krzemowe jądro. Wbudowane czujniki temperatury, programowalny kontroler zasilania i taktowania, P-stany – te wszystkie narzędzia znalazły się już w poprzedniej generacji APU. Po prostu dodatkowy czas na rygorystyczne testy, których wymagają producenci laptopów i systemów operacyjnych, oraz doświadczenie z niedostatkami platformy Trinity pozwoliły lepiej wykorzystać te narzędzia.
Lista nowych APU
Na początek do sklepów trafią cztery modele laptopowych Richlandów:
Moduły/ wątki | Taktowanie | GPU | Taktowanie GPU | Pamięć podr. L2 | Kontroler pamięci | |
---|---|---|---|---|---|---|
A10-5750M | 2/4 | 2,5 GHz ▲ 3,5 GHz | HD 8650G 384 SP | 533 MHz ▲ 720 MHz | 2 × 2 MB | DDR3-1866 DDR3L-1600 DDR3U-1333 |
A8-5550M | 2/4 | 2,1 GHz ▲ 3,1 GHz | HD 8550G 256 SP | 515 MHz ▲ 720 MHz | 2 × 2 MB | DDR3-1600 DDR3L-1600 DDR3U-1333 |
A6-5350M | 1/2 | 2,9 GHz ▲ 3,5 GHz | HD 8450G 192 SP | 533 MHz ▲ 720 MHz | 1 MB | DDR3-1600 DDR3L-1600 DDR3U-1333 |
A4-5150M | 1/2 | 2,7 GHz ▲ 3,3 GHz | HD 8350G 128 SP | 515 MHz ▲ 720 MHz | 1 MB | DDR3-1600 DDR3L-1600 DDR3U-1333 |
Wszystkie mają TDP w wysokości 35 W. Modele niskonapięciowe, o TDP 25 W i 17 W, mają być dostępne nieco później, ale jeszcze w pierwszej połowie roku. Laptopy z nowymi APU będzie można poznać po naklejce z nowym logo:
Na różnorodne konstrukcje z tymi APU nie powinniśmy długo czekać. APU Richland są kompatybilne (po aktualizacji BIOS-u) z płytami głównymi dla Trinity; do tego producenci laptopów mogą w pewnym stopniu konfigurować taktowanie, napięcia zasilania i tryby Turbo każdego APU (podobnie jak jest to możliwe w laptopowych procesorach Intela), żeby dostosować układy do cienkich obudów. To sprawia, że produkcja laptopów z Richlandem jest stosunkowo prosta i powinny się one pojawić na rynku szybciej, niż się to udało urządzeniom z Trinity. Pozostaje nam tylko czekać na egzemplarz testowy, a Wam – na pierwsze Richlandy na półkach sklepowych.
Nie mamy na razie konkretnych wieści o desktopowych układach Richland. AMD zapowiada je na pierwszą połowę roku, a plotki mówią, że wielcy producenci komputerów i płyt głównych już otrzymują pierwsze dostawy. O nowych pewnych informacjach będziemy donosić na bieżąco.