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AMD APU

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AMD Accelerated Processing Unit (APU), anteriormente conhecida como Fusion, é uma série de microprocessadores de 64 bits da Advanced Micro Devices (AMD), combinando uma unidade de processamento central (CPU) AMD64 de uso geral e uma unidade de processamento gráfico integrado 3D (IGPU) em um único chip.

Factos rápidos Informações gerais, Data de lançamento ...

A AMD anunciou a primeira geração de APUs, Llano para alto desempenho e Brazos para dispositivos de baixo consumo, em janeiro de 2011. A segunda geração Trinity para alto desempenho e Brazos-2 para dispositivos de baixo consumo foram anunciadas em junho de 2012. A terceira geração Kaveri para dispositivos de alto desempenho foi lançada em janeiro de 2014, enquanto Kabini e Temash para dispositivos de baixo consumo foram anunciados no verão de 2013. Desde o lançamento da microarquitetura Zen, as APUs Ryzen e Athlon foram lançadas no mercado global como Raven Ridge na plataforma DDR4, após Bristol Ridge um ano antes.

A AMD também forneceu APUs semi-personalizadas para consoles a partir do lançamento dos consoles de videogame de oitava geração Sony PlayStation 4 e Microsoft Xbox One.

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História

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Perspectiva

O projeto AMD Fusion começou em 2006 com o objetivo de desenvolver um sistema em um chip que combinasse uma CPU com uma GPU em um único chip. Esse esforço foi impulsionado pela aquisição da fabricante de chipsets gráficos ATI pela AMD[1] em 2006. O projeto supostamente exigiu três iterações internas do conceito Fusion para criar um produto considerado digno de lançamento.[1] Os motivos que contribuíram para o atraso do projeto incluem as dificuldades técnicas de combinar uma CPU e uma GPU no mesmo chip em um processo de 45 nm e visões conflitantes sobre qual deveria ser o papel da CPU e da GPU no projeto.[2]

A primeira geração de APUs para desktop e laptop, codinome Llano, foi anunciada em 4 de janeiro de 2011 na Consumer Electronics Show de 2011 em Las Vegas e lançada logo depois.[3][4] Ela apresentava núcleos de CPU K10 e uma GPU Radeon HD série 6000 no mesmo chip no soquete FM1. Uma APU para dispositivos de baixo consumo foi anunciada como a plataforma Brazos, baseada na microarquitetura Bobcat e uma GPU Radeon HD série 6000 no mesmo chip.[5]

Em uma conferência em janeiro de 2012, o colega corporativo Phil Rogers anunciou que a AMD iria renomear a plataforma Fusion como Heterogeneous System Architecture (HSA), afirmando que "é apropriado que o nome dessa arquitetura e plataforma em evolução seja representativo de toda a comunidade técnica que está liderando o caminho nesta área muito importante de tecnologia e desenvolvimento de programação."[6] No entanto, foi posteriormente revelado que a AMD havia sido alvo de um processo de violação de marca registrada pela empresa suíça Arctic, que usou o nome "Fusion" para uma linha de produtos de fonte de alimentação.[7]

A APU de desktop e laptop de segunda geração, codinome Trinity, foi anunciada no Financial Analyst Day de 2010 da AMD[8][9] e lançada em outubro de 2012.[10] Ela apresentava núcleos de CPU Piledriver e núcleos de GPU Radeon HD série 7000 no soquete FM2.[11] A AMD lançou uma nova APU baseada na microarquitetura Piledriver em 12 de março de 2013 para laptops/celulares e em 4 de junho de 2013 para desktops sob o codinome Richland.[12] A APU de segunda geração para dispositivos de baixo consumo, Brazos 2.0, usava exatamente o mesmo chip de APU, mas rodava em uma velocidade de clock mais alta e renomeou a GPU como Radeon HD série 7000 e usava um novo chip controlador de I/O.

Os chips semi-personalizados foram introduzidos nos consoles de videogame Microsoft Xbox One e Sony PlayStation 4, [13][14] e posteriormente nos consoles Microsoft Xbox Series X|S e Sony PlayStation 5.

Uma terceira geração da tecnologia foi lançada em 14 de janeiro de 2014, apresentando maior integração entre CPU e GPU. A variante para desktop e laptop tem o codinome Kaveri, com base na arquitetura Steamroller, enquanto as variantes de baixo consumo, com os codinomes Kabini e Temash , são baseadas na arquitetura Jaguar.[15]

Desde a introdução dos processadores baseados em Zen, a AMD renomeou suas APUs como Ryzen com Radeon Graphics e Athlon com Radeon Graphics, com unidades de desktop atribuídas com o sufixo G em seus números de modelo (por exemplo, Ryzen 5 3400 G e Athlon 3000 G) para distingui-las de processadores comuns ou com gráficos básicos e também para se diferenciar de suas antigas APUs da série A da era Bulldozer. As contrapartes móveis sempre foram emparelhadas com Radeon Graphics, independentemente dos sufixos.

Em novembro de 2017, a HP lançou o Envy x360, apresentando a APU Ryzen 5 2500U, a primeira APU de 4ª geração, baseada na arquitetura de CPU Zen e na arquitetura gráfica Vega.[16]

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Características

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Perspectiva

Heterogeneous System Architecture

Ver artigo principal: Heterogeneous System Architecture

A AMD é membro fundador da Heterogeneous System Architecture (HSA) Foundation (HSA) e, consequentemente, está trabalhando ativamente no desenvolvimento da HSA em cooperação com outros membros. As seguintes implementações de hardware e software estão disponíveis nos produtos da marca APU da AMD:

Mais informação Tipo, HSA feature ...

Visão geral dos recursos

A tabela a seguir mostra recursos das APUs da AMD

Esta caixa:
Mais informação Plataforma, Alta, padrão e baixa potência ...
  1. [1]
    Para modelos Excavator FM2+: A8-7680, A6-7480 e Athlon X4 845.
  2. [2]
    Um PC seria um nó.
  3. [3]
    Uma APU combina uma CPU e uma GPU. Ambos têm núcleos.
  4. [4]
    Requer suporte de firmware
  5. [5]
    No SSE4. No SSSE3.
  6. [6]
    O desempenho de precisão simples é calculado a partir da velocidade de clock do núcleo base (ou boost) com base em uma operação FMA.
  7. [7]
    Shaders unificados : unidades de mapeamento de textura : unidades de saída de renderização
  8. [8]
    Para reproduzir conteúdo de vídeo protegido, também é necessário suporte a placa, sistema operacional, driver e aplicativo. Um monitor HDCP compatível também é necessário para isso. O HDCP é obrigatório para a saída de certos formatos de áudio, colocando restrições adicionais na configuração multimídia.
  9. [9]
    Para reproduzir conteúdo de vídeo protegido, também é necessário suporte a placa, sistema operacional, driver e aplicativo. Um monitor HDCP compatível também é necessário para isso. O HDCP é obrigatório para a saída de certos formatos de áudio, colocando restrições adicionais na configuração multimídia.
  10. [10]
    Para alimentar mais de dois monitores, os painéis adicionais devem ter suporte nativo para DisplayPort.[28] Alternativamente, adaptadores DisplayPort-to-DVI/HDMI/VGA ativos podem ser empregados.
  11. [11]
    DRM (Direct Rendering Manager) é um componente do kernel Linux. O suporte nesta tabela refere-se à versão mais atual.
  12. [12]
    DRM (Direct Rendering Manager) é um componente do kernel Linux. O suporte nesta tabela refere-se à versão mais atual.
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Plataformas da marca APU ou Radeon Graphics

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Perspectiva

As APUs da AMD possuem módulos de CPU, cache e um processador gráfico de classe discreta, todos no mesmo chip, utilizando o mesmo barramento. Essa arquitetura permite o uso de aceleradores gráficos, como o OpenCL, com o processador gráfico integrado.[33] O objetivo é criar uma APU "totalmente integrada", que, segundo a AMD, eventualmente contará com "núcleos heterogêneos" capazes de processar o trabalho da CPU e da GPU automaticamente, dependendo dos requisitos de carga de trabalho.[34]

GPU baseada em TeraScale

Arquitetura K10 (2011): Llano

Thumb
AMD A6-3650 (Llano)
Ver artigo principal: AMD K10

A APU de primeira geração, lançada em junho de 2011, foi usada em desktops e laptops. Ela era baseada na arquitetura K10 e construída em um processo de 32 nm com dois a quatro núcleos de CPU em uma potência de design térmico (TDP) de 65-100 W e gráficos integrados baseados na série Radeon HD 6000 com suporte para DirectX 11, OpenGL 4.2 e OpenCL 1.2. Em comparações de desempenho com o Intel Core i3-2105 de preço semelhante, a APU Llano foi criticada por seu baixo desempenho de CPU[37] e elogiada por seu melhor desempenho de GPU.[38][39] A AMD foi posteriormente criticada por abandonar o Socket FM1 após uma geração.[40]

Arquitetura Bobcat (2011): Ontario, Zacate, Desna, Hondo

A plataforma AMD Brazos foi introduzida em 4 de janeiro de 2011, visando os mercados de subnotebooks, netbooks e pequenos formatos de baixo consumo.[3] Ela apresenta a APU AMD Série C de 9 watts (codinome: Ontario) para netbooks e dispositivos de baixo consumo, bem como a APU AMD Série E de 18 watts (codinome: Zacate) para notebooks convencionais e econômicos, all-in-ones e desktops pequenos. Ambas as APUs apresentam um ou dois núcleos Bobcat x86 e uma GPU Radeon Evergreen Series com suporte completo a DirectX11, DirectCompute e OpenCL, incluindo aceleração de vídeo UVD3 para vídeo HD, incluindo 1080p.[3]

A AMD expandiu a plataforma Brazos em 5 de junho de 2011 com o anúncio da APU AMD Z-Series de 5,9 watts (codinome: Desna) projetada para o mercado de tablets.[41] A APU Desna é baseada na APU Ontario de 9 watts. A economia de energia foi alcançada reduzindo as tensões da CPU, GPU e northbridge, reduzindo os relógios ociosos da CPU e GPU, bem como introduzindo um modo de controle térmico de hardware.[41] Um modo turbo core bidirecional também foi introduzido.

A AMD anunciou a plataforma Brazos-T em 9 de outubro de 2012. Ela compreendia a APU AMD Z-Series de 4,5 watts (codinome Hondo) e o A55T Fusion Controller Hub (FCH), projetado para o mercado de tablets.[42][43] A APU Hondo é um redesenho da APU Desna. A AMD reduziu o uso de energia otimizando a APU e o FCH para tablets.[44][45]

A plataforma Deccan, incluindo as APUs Krishna e Wichita, foi cancelada em 2011. A AMD havia planejado originalmente lançá-las no segundo semestre de 2012.[46]

Arquitetura Piledriver (2012): Trinity e Richland

APUs AMD baseadas em Piledriver
Thumb
Um AMD A4-5300 para sistemas de desktop
Thumb
Um AMD A10-4600M para sistemas móveis
  • CPU baseada em Piledriver
  • GPU baseada em Northern Islands/VLIW4 (marca Radeon HD 7000 e 8000)
  • Northbridge unificado – inclui AMD Turbo Core 3.0, que permite o gerenciamento automático de energia bidirecional entre módulos de CPU e GPU. A energia para a CPU e GPU é controlada automaticamente alterando a frequência de clock dependendo da carga. Por exemplo, para uma APU A10-5800K não-overclocked a frequência da CPU pode mudar de 1.4 GHz para 4.2 GHz, e a frequência da GPU pode mudar de 304 MHz para 800 MHz. Além disso, o modo CC6 é capaz de desligar núcleos de CPU individuais, enquanto o modo PC6 é capaz de diminuir a energia em toda a trilha.[47]
  • AMD HD Media Accelerator[48] – inclui AMD Perfect Picture HD, tecnologia AMD Quick Stream e tecnologia AMD Steady Video.
  • Controladores de vídeo: suporte AMD Eyefinity para configurações multi-monitor, HDMI, DisplayPort 1.2, DVI
Trinity

A primeira iteração da plataforma de segunda geração, lançada em outubro de 2012, trouxe melhorias no desempenho da CPU e da GPU para desktops e laptops. A plataforma possui de 2 a 4 núcleos de CPU Piledriver, construídos em um processo de 32 nm com um TDP entre 65 W e 100 W, e uma GPU baseada na série Radeon HD7000 com suporte para DirectX 11, OpenGL 4.2 e OpenCL 1.2. A APU Trinity foi elogiada pelas melhorias no desempenho da CPU em comparação com a APU Llano.[49]

Richland
  • Núcleos de CPU "Enhanced Piledriver"[50]
  • Tecnologia Temperature Smart Turbo Core. Um avanço da tecnologia Turbo Core existente, que permite que o software interno ajuste a velocidade do clock da CPU e da GPU para maximizar o desempenho dentro das restrições de Thermal design power da APU.[51]
  • Novas CPUs de baixo consumo de energia com apenas 45 W TDP[52]

O lançamento desta segunda iteração desta geração foi em 12 de março de 2013 para peças móveis e em 5 de junho de 2013 para peças de desktop.

GPU baseada em Graphics Core Next

Arquitetura Jaguar (2013): Kabini e Temash

Em janeiro de 2013, as APUs Kabini e Temash baseadas na Jaguar foram reveladas como sucessoras das APUs Ontario, Zacate e Hondo baseadas na Bobcat.[53][54][55] A APU Kabini é voltada para os mercados de baixo consumo, subnotebooks, netbooks, ultrafinos e de fator de forma pequeno, enquanto a APU Temash é voltada para os mercados de tablets, ultrabaixo consumo e fator de forma pequeno.[55] Os dois a quatro núcleos Jaguar das APUs Kabini e Temash apresentam inúmeras melhorias arquitetônicas em relação aos requisitos de energia e desempenho, como suporte para instruções x86 mais recentes, uma contagem IPC mais alta, um modo de estado de energia CC6 e clock gating..[56][57][58] Kabini e Temash são os primeiros da AMD e também os primeiros SoCs quad-core baseados em x86.[59] Os Fusion controller hub (FCH) integrados para Kabini e Temash são codinomes "Yangtze" e "Salton", respectivamente.[60] O Yangtze FCH oferece suporte para duas portas USB 3.0, duas portas SATA 6 Gbit/s, bem como os protocolos xHCI 1.0 e SD/SDIO 3.0 para suporte a cartões SD.[60] Ambos os chips apresentam gráficos baseados em GCN compatíveis com DirectX 11.1, bem como inúmeras melhorias HSA.[53][54] Eles foram fabricados em um processo de 28 nm em um pacote de die de grade de esferas FT3 pela Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) e foram lançados em 23 de maio de 2013.[56][61][62]

Foi revelado que o PlayStation 4 e o Xbox One são equipados com APUs semi-personalizadas de 8 núcleos derivadas da Jaguar.

Arquitetura Steamroller (2014): Kaveri

Thumb
AMD A8-7650K (Kaveri)

A terceira geração da plataforma, codinome Kaveri, foi parcialmente lançada em 14 de janeiro de 2014.[65] O Kaveri contém até quatro núcleos de CPU Steamroller com clock de 3,9 GHz com modo turbo de 4,1 GHz, até uma GPU Graphics Core Next de 512 núcleos, duas unidades de decodificação por módulo em vez de uma (o que permite que cada núcleo decodifique quatro instruções por ciclo em vez de duas), AMD TrueAudio,[66] Mantle API,[67] um ARM Cortex-A5 MPCore on-chip,[68] e será lançado com um novo soquete, FM2+.[69] Ian Cutress e Rahul Garg do AnandTech afirmaram que o Kaveri representava a concretização unificada do sistema em um chip da aquisição da ATI pela AMD. O desempenho da APU Kaveri A8-7600 de 45 W foi considerado semelhante ao da peça Richland de 100 W, levando à alegação de que a AMD fez melhorias significativas no desempenho gráfico on-die por watt;[63] no entanto, descobriu-se que o desempenho da CPU ficou atrás dos processadores Intel com especificações semelhantes, um atraso que dificilmente seria resolvido nas APUs da família Bulldozer.[63] O componente A8-7600 foi adiado de um lançamento no Q1 para um lançamento no H1 porque os componentes da arquitetura Steamroller supostamente não escalavam bem em velocidades de clock mais altas.[70]

A AMD anunciou o lançamento da APU Kaveri para o mercado móvel em 4 de junho de 2014 na Computex 2014,[64] logo após o anúncio acidental no site da AMD em 26 de maio de 2014.[71] O anúncio incluiu componentes direcionados aos segmentos de tensão padrão, baixa tensão e ultrabaixa tensão do mercado. Em testes de desempenho de acesso antecipado de um protótipo de laptop Kaveri, a AnandTech descobriu que o FX-7600P de 35 W era competitivo com o Intel i7-4500U de 17 W de preço semelhante em benchmarks focados em CPU sintética e era significativamente melhor do que os sistemas de GPU integrados anteriores em benchmarks focados em GPU.[72] O Tom's Hardware relatou o desempenho do Kaveri FX-7600P contra o Intel i7-4702MQ de 35 W, descobrindo que o i7-4702MQ era significativamente melhor do que o FX-7600P em benchmarks focados em CPU sintética, enquanto o FX-7600P era significativamente melhor do que o Intel HD 4600 iGPU do i7-4702MQ nos quatro jogos que puderam ser testados no tempo disponível para a equipe.[64]

Arquitetura Puma (2014): Beema e Mullins

Arquitetura Puma+ (2015): Carrizo-L

  • CPU baseada em Puma+ com 2–4 cores[73]
  • GPU baseada em Graphics Core Next 2nd Gen com 128 processadores shader[73]
  • TDP configurável de 12–25 W[73]
  • Suporte a socket FP4; pino compatível com Carrizo[73]
  • Segmento alvo mobile e ultra-mobile

Arquitetura Excavator (2015): Carrizo

  • CPU baseda em Excavator com 4 cores[74]
  • GPU baseada em Graphics Core Next 3rd Gen
  • O Controlador de memória suporta DDR3 SDRAM a 2133 MHz e DDR4 SDRAM a 1866MHz[74]
  • TDP configurável de 15–35 W (com a unidade cTDP de 15 W tendo desempenho reduzido)[74]
  • Southbridge integrado[74]
  • socket FP4
  • Segmento alvo mobile
  • Anunciado pela AMD no YouTube (19 de novembro de 2014)

Arquitetura Steamroller (Q2–Q3 2015): Godavari

  • Atualização da série de desktop Kaveri com frequências de clock mais altas ou envelope de energia menor
  • CPU baseada em Steamroller com 4 cores[75]
  • GPU baseda no Graphics Core Next 2nd Gen
  • O controlador de memória suporta DDR3 SDRAM a 2133 MHz
  • 65/95 W TDP com suporte para TDP configurável
  • Socket FM2+
  • Segmento alvo desktop
  • Listado desde o segundo trimestre de 2015

Arquitetura Excavator (2016): Bristol Ridge e Stoney Ridge

Thumb
AMD A12-9800 (Bristol Ridge)
  • CPU baseada em Excavator com 2–4 cores
  • 1 MB de cache L2 por módulo
  • GPU baseada em Graphics Core Next 3rd Gen[76][77][78][79]
  • Controlador de memória suporta DDR4 SDRAM
  • 15/35/45/65 W TDP com suporte para TDP configurável
  • 28 nm
  • Socket AM4 para desktop
  • Segmento alvo desktop, mobile e ultra-mobile

Arquitetura Zen (2017): Raven Ridge

Ver artigo principal: Zen (microarquitetura)

Arquitetura Zen+ (2018): Picasso

Ver artigo principal: Zen+
  • Microarquitetura de CPU baseada em Zen+[84]
  • Atualização do Raven Ridge em 12 nm com latência e eficiência/frequência de clock aprimoradas. Recursos semelhantes ao Raven Ridge.
  • Lançado em abril de 2018

Arquitetura Zen 2 (2019): Renoir

Ver artigo principal: Zen 2

Arquitetura Zen 3 (2020): Cezanne

Ver artigo principal: Zen 3

GPU baseada em RDNA

Arquitetura Zen 3+ (2022): Rembrandt

  • Microarquitetura de CPU baseada em Zen 3+[90]
  • GPU baseada em RDNA 2[90]
  • O controlador de memória suporta DDR5-4800 e LPDDR5-6400[90]
  • Até 45 W TDP para mobile
  • Nó: TSMC N6[90]
  • Socket FP7 para mobile
  • Lançado para mobiles no início de 2022[90]
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Ver também

Referências

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