По мнению аналитиков, которое полностью разделяет компания AMD, индустрия IT в области центральных процессоров уже давно прошла эру гонки частот, а находящаяся ныне в активной фазе идея наращивания вычислительных ядер CPU по ряду причин может оказаться не столь эффективной в дальнейшем. В то же время сейчас мы стоим на пороге целой эпохи гетерогенных вычислений, где на общий результат могут одновременно работать несколько различных как универсальных, так и узкоспециализированных модулей. В свете этого интересно оценить возможности новой экономичной платформы AMD Brazos, ставшей первым практическим воплощением концепции AMD Fusion.

Сам по себе гетерогенный метод в общем-то не нов. С определенного времени комбинированные системы небезуспешно используются в тяжелых серверных решениях. Причем в ряде Top 10 самых быстрых суперкомпьютеров в мире как раз и применяется комбинация из тысяч GPU и CPU, что позволяет добиться удивительных вычислительных показателей. Аналогичный подход вполне приемлем и в сегменте более привычных потребительских устройств. Чтобы покрепче связать разнородные блоки и улучшить взаимодействие и обмен данными между ними, производители процессоров объединяют на одном кристалле модули CPU и GPU. В начале текущего года компания AMD представила свой вариант подобной концепции, предложив новую энергоэффективную платформу Brazos, составной частью которой являются гибридные процессоры, предназначенные для создания доступных по цене и вместе с тем функциональных экономичных систем.

Платформа AMD Brazos

Чипы семейства AMD Fusion на одном кристалле содержат вычислительные блоки x86 и мощное графическое ядро

В основе новых решений лежит процессорная архитектура Bobcat, которая разрабатывалась AMD специально для экономичных компактных устройств, где такой показатель, как производительность на ватт, является одним из ключевых. Из особенностей Bobcat отметим возможность внеочередного исполнения команд, улучшенный алгоритм предсказания переходов, поддержку 64-битовых инструкций, SSE1, 2, 3, 4a и технологии виртуализации. Каждое ядро содержит 64 КБ кеш-памяти L1 для данных и инструкций (32 + 32 КБ), а также по 512 КБ L2. Предусмотрен каскад энергосберегающих технологий, включая переход чипа в состояние С6 и отключение блоков кеша L2 во время простоя. Кроме того, APU имеет встроенный контроллер памяти DDR3-800/1066, шины PCI Express x4 и целый набор видеовыходов.

Гибридные чипы получили название Accelerated Processing Unit (APU), поскольку аббревиатура CPU сложно применима для этого решения, потому что центральное место здесь отведено достаточно мощному видеоядру, поддерживающему DirectX 11. Данный модуль содержит два SIMD-движка с 40 потоковыми процессорами в каждом, а также восемь блоков растеризации. Это серьезное оснащение для интегрированной системы, так как примерно сходные характеристики имеет видеокарта Radeon HD 5450. Важной особенностью встроенного GPU является модуль UVD3, аналогичный используемому в адаптерах серии Radeon HD 6000. Он позволяет разгрузить процессор при декодировании видео форматов H.264, VC1, DivX/Xvid. Еще отметим поддержку OpenCL и DirectCompute.

На текущий момент семейство AMD Fusion включает две линейки функционально идентичных чипов. Процессоры E-серии (Zacate), имеющие TDP в 18 Вт и предназначенные для систем начального уровня различных формфакторов, а также чипы C-серии (Ontario) с энергопотреблением на уровне 9 Вт, сфера ответственности которых распространяется на самые экономичные решения – нетбуки, ультрапортативные системы, неттопы и даже планшеты. Бóльшая экономичность Ontario достигается за счет снижения тактовых частот. Так, двухъядерный AMD E-350 и одноядерный E-240 работают на 1,6 и 1,5 ГГц соответственно, а их видеоядро Radeon HD 6310 – на 500 МГц. Тогда как процессоры C-50 и C-30 функционируют на 1 ГЦ и 1,2 ГГц, а графическая часть, получившая название Radeon HD 6250, – на 280 МГц.

Несмотря на высокую степень интеграции, чипы получились очень компактными. Они выпускаются по 40-нанометровой технологии, а площадь кристалла составляет всего 75 мм2. Это даже меньше, чем у Intel Atom семейства Pine View со встроенной графикой (87 мм2), для производства которых применяется техпроцесс 45 нм. Физические габариты APU – 19×19 мм, при этом используется BGA-корпусировка c 413 контактными площадками.

Для обслуживания периферийных устройств процессору необходим чип-компаньон, в интерпретации AMD – Fusion Controller Hub (FCH), получивший название Hudson M1. Среди его возможностей – поддержка четырех линий PCI-E x1 (2.0), шести портов SATA III, 14 разъемов USB 2.0 и двух USB 1.1, интерфейса HD Audio. Для связи с APU используется шина UMI x4. Микросхема имеет даже более крупную, чем у процессора подложку (23×23 мм), а уровень энергопотребления зависит от режима работы и лежит в пределах 2,7–4,7 Вт.

Результаты тестирования

В том, что интегрированная в чипах Intel Atom графика GMA 3150 заметно уступает аналогичному решению AMD по части функциональности и производительности, мы смогли убедиться во время недавнего теста нетбуков (ДПК, №3, 2011). Потому для сравнения с новыми разработками мы выбрали нетбук ASUS Eee PC 1015PN, оснащенный двухъядерным Intel Atom N550 (1,5 ГГц) и видеоподсистемой NVIDIA Ion второго поколения.

Небольшой экспресс-тест показал, что в среднем быстродействие вычислительной части у новых чипов AMD сравнимо с таковым для процессоров Intel Atom, разница не столь кардинальна, как того хотелось бы. Качественного скачка не произошло. Все же это минимально достаточный уровень для работы с не очень сложными программами, особенно если говорить о нетбучном AMD С-50. Последний в счетных задачах частенько уступает Atom N455, однако нужно учесть, что его тактовая частота в полтора раза ниже, чем у CPU от Intel. В то же время он сполна отыгрывается в игровых приложениях, где быстрое видеоядро способно сгладить нехватку производительности блока CPU.

Чипы Zacate мощнее более экономичных моделей, но прирост быстродействия легко объясняется повышенными рабочими частотами. Несмотря на то что, по мнению AMD, эти APU могут составить конкуренцию Intel CULV, мощность их процессорной части все же ближе к таковой для деcктопных версий Intel Atom D5xx. А вот если принять во внимание интегральную производительность с учетом видеоядра, то здесь, безусловно, преимущество новинок AMD гораздо убедительнее. Бесспорным достоинством новых чипов является прогрессивный аппаратный декодер UVD3, позволяющий без проблем смотреть видео в формате HD с любыми актуальным разрешением и битрейтом. А вот Intel Atom с подобной задачей без помощи Ion не справляется. Оценивая результаты тестов в целом, очевидно, что у рассмотренных APU архитектурный баланс заметно смещен в сторону графической составляющей. В этой ситуации активное развитие концепции GPGPU, согласно которой часть вычислений перекладывается на плечи видеоядра, очень на руку AMD. Однако без поддержки разработчиков ПО значительного прогресса здесь достичь будет нелегко.

ASRock E350M1

Данная плата единственная среди рассматриваемых оснащена системой UEFI с графическим интерфейсом, позволяющим регулировать базовые параметры с помощью мышки. Настроек в целом не очень много, в частности отсутствуют функции повышения частот вычислительного и графического ядер. В то же время заявлена поддержка загрузки с накопителей объемом 3 ТБ. Для охлаждения южного моста и APU используются отдельные радиаторы. На охладителе процессора закреплен 40-миллиметровый вентилятор. В штатном режиме он немного шумноват, однако обороты поддаются регулировке из UEFI. На задней панели хороший набор видео­выходов – DVI-D, D-sub, HDMI. Также отметим наличие порта eSATA, который может пригодиться при подключении внешних накопителей. ASRock E350M1 – самая доступная из представленных на нашем рынке плата на Brazos, а потому является интересным решением на случай, если вы определились с моделью использования будущей системы и в ней точно нет места для USB 3.0.

Gigabyte GA-E350N-USB3

Gigabyte пока ограничилась единственным устройством с интегрированным чипом AMD E-350, однако хорошо позаботилась о его оснащении. На PCB установлены только твердотельные конденсаторы, да и в целом GA-E350N-USB3 построена согласно концепции Ultra Durable 3, предполагающей использование качественной элементной базы. Как и у старших моделей, на данной плате имеется дополнительная дублирующая флеш-микросхема BIOS с резервной копией прошивки. Классический текстовый AWARD BIOS с фирменной комбинацией Ctrl+F1, открывающей доступ ко всем настройкам системы. Есть возможности для разгона.

Впрочем, повышение частот CPU/GPU в ПК подобного класса скорее станут отдушиной для оверклокеров, готовых экспериментировать с любым железом вне зависимости от его предназначения. Все же прирост быстродействия здесь не столь значителен, но обещанные производителем 2400+ баллов в 3DMark 06 вместо 2250 в штатном режиме вполне реально получить, немного увеличив частоты вычислительного и графического ядер.

MSI E350IA-E45

В ассортименте MSI имеются две компактные модели на платформе AMD Brazos – E350IA-E45 и E350IS-E45, принципиальным отличием которых является отсутствие у последней контроллера USB 3.0. Элементная база не вызывает нареканий. Трехфазная подсистема питания точно удовлетворит скромные запросы чипа Zacate. В рассмотренном устройстве также используется UEFI, однако без графической оболочки. Настройки минимально достаточные. Из оверклокерских штучек есть лишь возможность увеличить частоту памяти до 1333 МГц и отрегулировать ее тайминги.

Монолитный радиатор, охлаждающий южный мост и APU, закрыт декоративной алюминиевой пластиной. Интерфейсная панель основательно сдобрена разъемами. Особо отметим обилие портов USB – шесть USB 2.0 и пара USB 3.0. Здесь же оптический и коаксиальный S/PDIF. DVI нет, из цифровых видеовыходов присутствует только HDMI, что лишний раз подчеркивает целевое предназначение платы.

Acer Aspire One 522

Модель выполнена в корпусе, характерном для нетбуков линейки Aspire One. При этом ее верхняя крышка и подладонная поверхность имеют окрас жизнеутверждающего салатового цвета, а на рабочей панели красуется логотип HD Internet, который достается устройствам на чипах Ontario.

Результаты тестов производительности – на диаграммах. Отметим лишь, что нетбук отлично справляется даже с достаточно тяжелым HD (1080p). Загрузка процессора во время проигрывания видеофрагмента колебалась в диапазоне 20–30%. Аналогичную картину можно наблюдать и при просмотре видео на YouTube, правда, предварительно необходимо установить Adobe Flash Player 10.2, позволяющий задействовать аппаратные ресурсы встроенного GPU. Основное нарекание вызывает автономность Acer Aspire One 522. Для устройства такого класса 3 часа в режиме чтения – маловато даже с учетом батареи емкостью 25 Вт•ч.

ZOTAC ZBOX Blu-ray AD03 Plus

Компактная мультимедийная система основана на чипе AMD E-350. Качественно скроенный корпус с алюминиевой верхней крышкой создает впечатление добротной вещи. Сразу обращает на себя внимание наличие привода Blu-ray со щелевой загрузкой дисков.

Объема оперативной памяти в 2 ГБ вполне достаточно для продукта такого уровня, а вот емкость встроенного HDD 250 ГБ наверняка заставит заядлого любителя видео в формате HD позаботиться о более вместительном внешнем накопителе. Кстати, здесь без проблем можно использовать доступные на рынке модели с интерфейсом USB 3.0 – неттоп имеет соответствующий контроллер. Да и в целом оснащение устройства заслуживает похвалы. Посетовать можно разве что на отсутствие в комплекте простенького пульта ДУ, который облегчил бы удаленное управление системой. А вот наличие привода Blu-ray, не столь часто востребованного в наших реалиях, заметно сказалось на цене продукта.

Acer Aspire 5253

Среднеформатная модель наиболее по­пулярного формфактора на основе AMD Brazos оснащена старшим двухъядерным чипом из линейки Zacate – AMD E-350. Начинка ноутбука довольно типична для решений начального уровня, а его производительность в целом предопределяет установленный APU. На наш взгляд, для рабочей системы, которая заменяет настольный ПК, а большинство 15,6-дюймовых моделей используются именно в такой роли, быстродействие процессора хотелось бы иметь немного повыше. Все же Zacate выгоднее будут смотреться в составе более компактных ноутбуков с диагональю экрана 11,6″ или 13,3″. А вот для среднеформатных устройств с нетерпением ожидаем появления 32-нанометровых APU LIano, они должны обеспечить хорошие скоростные показатели. Что касается автономности, то на одном заряде лэптоп проработал почти 2 часа под нагрузкой и около 5,5 часов в режиме чтения – очень достойный результат для системы подобного формфактора.

Итоги

Покупка ATI в свое время оказалась стратегически верным решением для AMD, и сделанная тогда ставка спустя пять лет начинает приносить свои плоды. Наряду с тем что компания продолжила разработку производительных дискретных адаптеров, инженеры различных подразделений смогли объединить усилия для создания гибридных чипов.

Рассмотренные APU – это лишь верхушка айсберга. Имея в своем распоряжении готовые процессорные и графические архитектуры, AMD может комбинировать их в разнообразных пропорциях и составах, предлагая решения для различных сегментов. Это весомое преимущество над основными конкурентами. Intel пока заметно отстает по части графики, а у NVIDIA нет собственного процессора x86 и планов на ближайшее время по разработке подобного чипа.

С появлением APU и платформы Brazos AMD удастся выстроить вертикаль своих предложений, заполнив проблемные ниши. Если на рынке продуктов для настольных ПК AMD, как правило, удавалось дать отпор основному конкуренту, то в сегменте мобильных ПК позиции компании были заметно слабее. Особенно это касалось класса самых компактных систем, в частности ультрапортов и нетбуков. С ростом популярности доступных по цене портативных устройств экономичные и недорогие в изготовлении APU дадут возможность AMD предложить достойную альтернативу решениям на базе компонентов от Intel.

Об успехе новой платформы говорить пока еще рано, однако уже живой интерес со стороны ведущих производителей конечных продуктов, которые активно предлагают их на основе AMD Brazos, свидетельствует о потенциале AMD Fusion в целом, и моделей на Brazos в частности.

Решения, построенные на новых чипах AMD, обладают хорошими возможностями для создания экономичных мультимедийных систем или ПК для не самых требовательных пользователей. Хотя по нынешним временам в эту категорию попадают в том числе и люди, которые любят смотреть HD-видео, посещать сайты, насыщенные картинками и флеш-анимацией, и играть в занимательные казуалки. С подобными задачами данная платформа справляется без особых проблем, потому при разумной модели ценообразования она имеет все шансы стать популярной.