AMD onthulde op de prestigieuze International Solid State Circuits Conference (ISSCC) dat de aanstaande A-Series Accelerated Processing Unit (APU), met codenaam 'Carrizo', voor notebooks en low-power desktops een schat aan nieuwe, geavanceerde energiebeheertechnologieën zal leveren, terwijl bereiken substantiële prestaties door middel van nieuwe "Excavator" x86 CPU-kernen en een nieuwe generatie AMD Radeon GPU-kernen. Door gebruik te maken van een echt System-on-Chip (SoC) -ontwerp, verwacht AMD dat Carrizo het stroomverbruik van alleen de x86-cores met 40 procent zal verminderen, terwijl het ook aanzienlijke verbeteringen in CPU-, grafische en multimediaprestaties oplevert ten opzichte van de vorige generatie APU.

"Als onderdeel van onze voortdurende focus op het bouwen van geweldige producten, zullen de geavanceerde stroom- en prestatie-optimalisaties die we hebben ontworpen in onze aankomende 'Carrizo'-APU de grootste generatie-prestatie-per-watt winst ooit opleveren voor een reguliere AMD APU" Sam Naffziger, AMD Corporate Fellow en co-auteur van de AMD-presentatie op ISSCC.

“Sinds de geboorte van de moderne microprocessor is er opmerkelijke vooruitgang geboekt op het gebied van prestaties en energie-efficiëntie in computers. De energiegerelateerde voordelen die voortvloeien uit nieuwe productieprocessen zijn echter vertraagd, waardoor een tijdperk is aangebroken waarin alternatieve manieren nodig zijn om de prestaties en efficiëntie van de processor te verbeteren. AMD streeft naar Heterogeneous System Architecture (HSA) en gepatenteerde energiebeheertechnologieën om voortdurende winst te boeken. De aanstaande 'Carrizo'-APU zet een grote stap in de richting van het AMD 25 × 20-doel voor energie-efficiëntie en bevat een schat aan nieuwe functies die in de toekomst in onze volledige productlijn zullen worden toegepast. "

Nieuwe Carrizo-onthullingen bij ISSCC:

  • 29% meer transistors in bijna dezelfde matrijsgrootte als zijn voorganger, "Kaveri";
  • Nieuwe “Excavator” x86-kernen zorgen voor een verhoging van de instructies per klok bij 40% minder vermogen;
  • Nieuwe Radeon GPU-kernen met speciale voeding;
  • Speciale H.265-videodecodering op de chip;
  • Percentage dubbele cijfers in zowel prestaties als batterijduur;
  • Southbridge voor het eerst geïntegreerd op een AMD high-performance APU.

Details zullen vandaag worden gepresenteerd tijdens de AMD ISSCC-sessie, "Een 28 nm x86 APU geoptimaliseerd voor energie- en oppervlakte-efficiëntie", door AMD Fellow en Design Engineer Kathy Wilcox. De presentatie behandelt de technologie, implementatie en energiebeheerfuncties van de Carrizo APU.

Architecturale vooruitgang

Dankzij nieuwe ontwerpbibliotheken met hoge dichtheid kon AMD 29 procent meer transistors op Carrizo plaatsen - 3.1 miljard - in bijna dezelfde chipgrootte als de vorige generatie, Kaveri APU. Deze toename van de dichtheid heeft een groter gebied mogelijk gemaakt voor graphics, multimedia-offload en integratie van de "Southbridge" -systeemcontroller op een enkele chip. De verhoogde ondersteuning voor multimedia omvat de nieuwe, krachtige H.265-videostandaard en dubbele videocompressie-engines van zijn voorganger. De opname van H.265 in hardware ondersteunt echte 4K-resoluties, helpt de levensduur van de batterij te verlengen en vermindert de bandbreedtevereisten bij het bekijken van compatibele videostreams.

Dankzij het extra transistorbudget kan Carrizo ook de eerste processor in de branche worden die is ontworpen om te voldoen aan de HSA 1.0-specificatie die is ontwikkeld door de HSA Foundation. HSA maakt programmeerversnellers zoals de GPU veel eenvoudiger, wat idealiter leidt tot betere applicatieprestaties bij een laag stroomverbruik.

De belangrijkste ontwerpvoordelen voor HSA zijn de heterogene Unified Memory Access (hUMA) binnen Carrizo. Met hUMA delen de CPU en GPU dezelfde geheugenadresruimte. Beide hebben toegang tot al het geheugen van het platform en kunnen gegevens toewijzen aan elke locatie in de geheugenruimte van het systeem. Deze architectuur met coherent geheugen vermindert het aantal instructies dat nodig is om veel taken uit te voeren aanzienlijk, waardoor zowel de prestaties als de energie-efficiëntie worden verbeterd.

Nieuwe energiezuinige functies

Verschillende nieuwe energiezuinige technologieën maken hun debuut op de Carrizo APU. Om het hoofd te bieden aan tijdelijke spanningsdalingen, die bekend staan ​​als droop, leveren traditionele microprocessorontwerpen een overtollige spanning in de orde van grootte van tien tot vijftien procent om ervoor te zorgen dat de processor altijd de juiste spanning heeft. Maar overspanning is duur in termen van energie omdat het vermogen verspilt met een snelheid die evenredig is met het kwadraat van de spanningsstijging. (dwz 10% overspanning betekent ongeveer 20% verspild vermogen).

AMD heeft een aantal technologieën ontwikkeld om de spanning te optimaliseren. De nieuwste processors vergelijken de gemiddelde spanning met hellingen in de orde van nanoseconden, of miljardste van een seconde. Beginnend met de Carrizo APU, functioneert deze spanningsadaptieve werking in zowel de CPU als de GPU. Omdat de frequentie-aanpassingen worden gedaan op het niveau van een nanoseconde, is er bijna geen compromis in de computerprestaties, terwijl de stroom tot 10 procent wordt verlaagd op de GPU en tot 19% op de CPU.

Een andere energietechnologie die in Carrizo debuteert, wordt adaptieve spannings- en frequentieschaling (AVFS) genoemd. Deze technologie omvat de implementatie van unieke, gepatenteerde sensoren voor siliciumsnelheid en spanningssensoren naast traditionele temperatuur- en vermogenssensoren. De snelheids- en spanningssensoren stellen elke afzonderlijke APU in staat zich aan te passen aan zijn specifieke siliciumkenmerken, platformgedrag en bedrijfsomgeving. Door zich in realtime aan deze parameters aan te passen, kan AVFS tot 30 procent energiebesparing opleveren.

Naast het helpen verminderen van het stroomverbruik op de CPU door het kerngebied te verkleinen, werkte AMD aan het optimaliseren van de 28nm-technologie voor energie-efficiëntie, en stemde de GPU-implementatie af voor een optimale werking in scenario's met beperkt vermogen. Dit maakt een stroomvermindering van 20% mogelijk ten opzichte van de Kaveri-graphics bij dezelfde frequentie. Gecombineerd streven AMD's innovaties op het gebied van energie-efficiëntie naar energiebesparing in de orde van een productietechnologie die krimpt terwijl ze in een goed gekarakteriseerd, kostengeoptimaliseerd 28nm-proces blijven.