Дизайн Trinity
В соответствии с оригинальной концепцией любой APU состоит из трёх основных частей. В этом плане Trinity не привносит никаких изменений: гибридные процессоры нового поколения включают процессорные ядра, интегрированный графический ускоритель и небольшой, но очень важный компонент – объединённый северный мост. Именно он превращает сумму разнородных ядер в единую систему и, включая контроллер DDR3 SDRAM, отвечает за взаимодействие вычислительных и графических ядер между собой и с системной памятью, обеспечивая возможность их совместной работы с одними и теми же данными.
В целом общая структура Trinity осталась точно такой же, как и у Llano, но вот на более низком уровне все составляющие переработаны. При этом все изменения сделаны таким образом, чтобы не раздувать полупроводниковый кристалл: производственная технология у AMD не обновилась, компания продолжает использовать 32-нм процесс Globalfoundries с SOI, а поднимать себестоимость APU, позиционируемых в качестве достаточно доступных предложений, производитель не собирается. В результате площадь кристалла Trinity по сравнению с Llano возросла лишь на 8 процентов – до 246 мм2. Количество транзисторов изменилось также весьма незначительно и достигло 1,303 млрд штук (было – 1,178 млрд). Более того, не сильно трансформировалось даже деление транзисторного бюджета между вычислительными и графическими ресурсами: они занимают на кристалле примерно одинаковую площадь и в том, и в другом случае.
Тем не менее на этом разговоры о похожести Llano и Trinity можно и закончить. Вычислительные ядра, например, с выходом нового поколения APU изменены кардинально. Теперь в основе гибридных процессоров используется (и будет использоваться в дальнейшем) микроархитектура Bulldozer, а конкретнее, её второе поколение – Piledriver. Двухъядерники и четырёхъядерники Trinity включают в себя один или два условно называемых двухъядерными модуля, которые, напомним, содержат по два набора исполнительных устройств и могут обрабатывать по два потока одновременно, но при этом имеют общие на модуль кеш-память, блок выборки инструкций, их декодер и блок операций с плавающей точкой. При этом в Trinity по сравнению с основанными на микроархитектуре Bulldozer процессорами класса FX без встроенной графики не только уменьшено количество ядер, но и отсутствует кеш третьего уровня.
Зато используемое в новых APU второе поколение микроархитектуры Bulldozer, пока что не представленное ни в одном другом семействе процессоров, предлагает целый ряд небольших усовершенствований, направленных на увеличение производительности, уменьшение токов утечки и обеспечение стабильности на высоких тактовых частотах. Фронтальная часть конвейера получила более точный предсказатель ветвлений, а также окно инструкций увеличенного размера. Исполнительные устройства обрели улучшенный планировщик, а сами они научились немного быстрее выполнять отдельные инструкции, например целочисленное и вещественночисленное деление. Кроме того, разработчики говорят об увеличении ёмкости L1 TLB и о совершенствовании алгоритмов арбитража и предварительной выборки данных L2-кеша. Всё это оценено в примерно 25-процентное превосходство (по расчётам производителя) процессоров Trinity над Llano в вычислительной производительности.
Кардинальные изменения затронули и объединённый северный мост. В первую очередь инженеры пересмотрели систему приоритетов доступа к разделяемой памяти, отдав первенство вычислительным ядрам, которые, как показывает практика, генерируют относительно небольшую часть запросов. Помимо этого, AMD позаботилась и о поддержке новых типов памяти, включая DDR3-1866 в штатном режиме или DDR3-2400 при разгоне. Внутренние шины данных были расширены, в частности, графическое ядро получило возможность работать с контроллером памяти по 256-битной специализированной шине Radeon Memory Bus, а вне чипа все соединения теперь используют протокол PCI Express, пришедший на смену Hyper-Transport.
Однако наибольший интерес вызывают изменения, произошедшие с графическим ядром. Дело в том, что без существенного увеличения транзисторного бюджета и без коренной переработки архитектуры у AMD получилось заметно поднять его быстродействие, то есть фактически нарастить плотность полезных блоков в GPU за счёт упразднения каких-то излишков. Эта находка, пожалуй, заслуживает отдельного разговора, тем более что именно интегрированная в Trinity графика сегодня находится в фокусе нашего внимания.
Графическое ядро Devastator
Самый интригующий факт, касающийся дизайна Devastator, – а именно такое кодовое имя получил GPU, встроенный в процессоры Trinity, – это то, что он основывается на архитектуре VLIW4. Если учесть, что графическое ядро Llano базировалось на архитектуре VLIW5, такой ход AMD кажется несколько странным, и мы бы скорее ожидали увидеть в Trinity архитектуру CGN, характерную для последних версий дискретных ускорителей. Однако на самом деле именно VLIW4 позволяет увеличить удельную эффективность графического ядра, искусственно ограниченного числом транзисторов. Такой трюк AMD уже «проворачивала» с собственными видеокартами серии Radeon HD 6900, и тогда его результаты были более чем удовлетворительными.
Суть в том, что предусмотренная VLIW5 группировка ALU по пять штук на потоковый VLIW-процессор оказывается не очень эффективной, и один из ALU в большом числе случаев просто простаивает. Поэтому VLIW4-компоновка Devastator, предполагающая наличие четырёх ALU в потоковом VLIW-процессоре, влечёт за собой более рациональное задействование имеющихся ресурсов. Конечно, обратной стороной выступает уменьшение суммарного числа исполнительных устройств и снижение теоретической пиковой производительности ядра, однако практическая удельная производительность в пересчёте на квадратный миллиметр растёт. А для кристалла гибридного процессора, на котором, помимо графического ядра, находятся вычислительные ядра, это – наиболее правильный путь оптимизации.
В общей сложности в графическом ядре Trinity предусмотрено шесть SIMD-движков, каждый из которых состоит из четырёх текстурных блоков и шестнадцати потоковых VLIW-процессоров. В сумме это даёт наличие в ядре 384 ALU, и это – на 16 штук меньше, чем имелось в распоряжении графического ядра Sumo процессоров Llano. Однако простая арифметика здесь не вполне уместна, ALU-блоки Devastator обычно загружены работой сильнее, чем их предшественники, а, кроме того, относительная простота потоковых VLIW-процессоров выставлять графическому ядру более высокие тактовые частоты. Например, в то время как в старшей версии Llano графика работала на частоте 600 МГц, у Trinity скорость видеоядра может достигать 800 МГц.
Если учесть, что в распоряжении Devastator есть 24 блока текстурирования (по 4 TMU на каждый SIMD-движок) и 8 блоков растровых операций (ROP), то можно заключить, что это графическое ядро фактически представляет собой примерно одну четверть GPU класса Radeon HD 6970. Что даже с учетом поправки на немного более низкую рабочую частоту и на отсутствие выделенной шины памяти с высокой пропускной способностью – очень неплохо. Иными словами, говоря, что процессоры Trinity оснащены интегрированной графикой «дискретного» класса, AMD совсем не лукавит. От гибридных процессоров нового поколения действительно можно ожидать очень неплохой 3D-производительности.
Вряд ли кого-то удивит то, что графическое ядро Trinity совместимо с современными программными интерфейсами DirectX 11, OpenCL 11 и DirectCompute 11. Эти возможности были и у видеокарт Radeon HD 6900, основанных на той же архитектуре, и у предшественников Trinity – процессоров Llano. Но при этом в новой встроенной графике унаследованы и некоторые черты совсем современных решений, в которых нашла своё место архитектура CGN. В частности, в Devastator имеется усовершенствованный блок тесселяции, а также поддержка всех актуальных типов полноэкранного сглаживания: SSAA, EQAA и MLAA.
Отдельное внимание в графике Trinity уделено актуальным для гибридных процессоров медийным возможностям. Графическое ядро располагает позаимствованным из свежих версий GPU специализированным блоком AMD HD Media Accelerator, который включает в себя движки для аппаратного декодирования видео (UVD3) и аппаратного кодирования видеоконтента в формат H.264 (VCE). Последняя возможность очень важна для успешной конкуренции Trinity с интеловскими гибридными процессорами, давно получившими технологию Quick Sync для высокоскоростного транскодирования видео высокого разрешения. Теперь нечто подобное есть и в процессорах AMD, однако на данный момент мы так и не смогли убедиться в работоспособности движка VCE по причине проблем с его поддержкой в драйверах и в существующем программном обеспечении.
Выводя на рынок настольных систем свой новый гибридный процессор, в AMD задумались и над тем, чтобы его пользователи не чувствовали себя обделёнными по сравнению с владельцами дискретных видеокарт в части возможностей подключения мониторов. Выражается это в том, что к интегрированной системе с процессором Trinity можно подключить до четырёх независимых дисплеев одновременно, при этом поддерживаются все типы соединений: аналоговый — VGA — и цифровые: DVI, HDMI и Display Port 1.2, а также четыре независимых аудиопотока. Правда, при этом количество физических выводов ограничено тремя, а для подключения четырёх дисплеев потребуется соединение пары мониторов «цепочкой» через Display Port.
Что впечатляет ещё сильнее, графика Trinity поддерживает и технологию Eyefinity. Конечно, для того чтобы найти какую-нибудь игру, способную работать с приемлемым уровнем FPS на подключенных к Devastator трёх-четырёх мониторах, придётся потрудиться, но само наличие такой возможности говорит о том внимании, с которым разработчики AMD подошли к оснащению APU второго поколения перед его выводом на массовый рынок.
Модельный ряд Trinity
Говоря о графическом ядре десктопных процессоров Trinity, необходимо коснуться и состава их модельного ряда. Дело в том, что различные представители A-серии с дизайном Trinity могут быть снабжены различающимися вариантами ядра Devastator. Их различия образуются стандартно: пытаясь ввести сегментирование своих продуктов по различным ценовым категориям, производитель в младших модификациях отключает один или несколько SIMD-движков. В результате подробно описанным в предыдущем разделе набором ресурсов, включающим 384 исполнительных устройства, обладают лишь старшие модификации APU.
Номенклатура моделей Trinity при этом выглядит следующим образом. Наиболее скоростные модели с полноценным ядром Devastator, которое имеет маркетинговое название Radeon HD 7660D, относятся исключительно к новой флагманской серии A10. Все же остальные модификации с графическими ядрами с урезанным количеством потоковых процессоров и с пониженными частотами принадлежат к более «простым» сериям A8, A6 и A4, заменяя в них процессоры со старым дизайном Llano.
Полный состав линейки APU, основанной на дизайне Trinity, приводится в таблице:
| Спецификации APU Trinity |
|---|
| Модел. номер | A10-5800K | A10-5700 | A8-5600K | A8-5500 | A6-5400K | A4-5300 | | Встроен. графика | HD 7660D | HD 7660D | HD 7560D | HD 7560D | HD 7540D | HD 7480D | | TDP, Вт | 100 | 65 | 100 | 65 | 65 | 65 | | Число унифицир. шейдер. процес. | 384 | 384 | 256 | 256 | 192 | 128 | Частота
GPU, МГц | 800 | 800 | 760 | 760 | 760 | 723 | Кол.
ядер | 4 | 4 | 4 | 4 | 2 | 2 | Частота
CPU,
ГГц (базовая
/турбо) | 3,8 / 4,2 | 3,4 / 4,0 | 3,6 / 3,9 | 3,2 / 3,7 | 3,6 / 3,8 | 3,4 / 3,6 | | L2-кеш, Мб | 4 | 4 | 4 | 4 | 1 | 1 | Макс.
частота памяти | DDR3
1866 | DDR3
1866 | DDR3
1866 | DDR3
1866 | DDR3
1866 | DDR3
1600 |
Даже версия графического ядра, устанавливаемая в процессоры класса A8, чисто теоретически медленнее полноценного Devastator более чем на 35 процентов. Что уж говорить о ещё более медлительных A6 и A4. А это значит, что для использования в качестве игрового решения интерес представляют в первую очередь процессоры A10-5800K и A10-5700. Именно их можно пытаться представить себе в геймерских системах начального уровня, лишённых дискретной видеокарты. Процессоры же младших серий, пожалуй, для универсальных игровых компьютеров подходят совсем плохо, поэтому их рекомендуется применять в мультимедийных центрах или в домашних развлекательных системах, не нацеленных на запуск ресурсоёмких игровых 3D-приложений.
Именно поэтому в данном материале мы сосредоточились на тестировании самого старшего гибридного процессора — A10-5800K, со встроенным в него графическим ядром Radeon HD 7660D. Этот процессор имеет в своём распоряжении два модуля Piledriver, благодаря чему распознаётся диагностическими утилитами и операционной системой как четырёхъядерный. Однако отметим и существование альтернативного мнения, согласно которому этот процессор – двухъядерный, но с возможностью выполнения четырёх потоков. Собственно, это мнение, хотя и противоречит заявлениям самой AMD, как раз более точно отражает позиционирование A10-5800K. По своей стоимости этот APU попадает в ту же ценовую категорию, что и интеловские Core i3, которые, как известно, двухъядерники, но с поддержкой технологии Hyper-Threading.
Рабочая частота рассматриваемого процессора, с учетом поддержки им технологии Turbo Core 3.0, должна колебаться в пределах от 3,8 до 4,2 ГГц. Однако на практике мы видели, что под нагрузкой большую часть времени A10-5800K проводит в промежуточном состоянии – при частоте 4,0 ГГц.
Встроенное в A10-5800K графическое ядро Radeon HD 7660D работает на частоте 800 МГц, причём в моменты отсутствия 3D-нагрузки она снижается до 300 МГц. Несмотря на то, что AMD обещала функционирование турборежима и для графического ядра, в реальности выше заложенных в спецификациях 800 МГц его частота не поднимается.
|
