Oggi AMD presenta la nuova serie A di APU, nome in codice Llano. In questo articolo cercheremo di analizzare quali sono gli obbiettivi di AMD ed il suo target di mercato. Ricordiamo che le APU AMD integrano unità elaborative grafiche all'interno dello stesso die della CPU al fine di incrementare l'efficienza globale del sistema e ridurre i costi di produzione.

Introduzione

Abbiamo parlato qualche mese fa del concetto di APU e del progetto AMD Fusion in occasione della presentazione delle APU Zacate e Ontario, appartenenti alle serie “E” e “C” rispettivamente.  Abbiamo inoltre analizzato le performance dell'APU E-350, evidenziando le potenzialità della grafica integrata in piattaforme a basso consumo. Il TDP dell'APU E-350 è di soli 18W e il suo target di mercato coinvolge Netbook, Notebook economici e PC All-In-One di ridotte dimensioni. Le APU Llano A-Series introducono un nuovo step prestazionale innalzando il TDP a 35W o 45W al fine di poter aggredire il mercato dei notebook con soluzioni altamente efficienti per applicazioni multimediali e per l'intrattenimento con videogiochi.

Vedremo nel corso di questo articolo che cosa comporta l'approccio di AMD in termini di potenzialità e di prestazioni.

Questa slide riassume la gamma di APU AMD. All'estrema sinistra notiamo anche una piattaforma destinata a sistemi embedded. Queste APU appartengono alla serie G e sono destinate all'integrazione in elettronica di consumo quali IP-TV, Box multimediali, Console da sala giochi, etc. Le piattaforme G-Series integrano le APU Ontario e Zacate (utilizzate anche per le serie C ed E). All'estrema destra troviamo infine le APU Llano, al debutto nella giornata odierna. E' bene chiarire sin da subito che queste APU non hanno molto a che fare con le tanto attese CPU Bulldozer, destinate alla fascia medio-alta del mercato desktop e non dotate di unità grafiche integrate. Come vedremo le APU Llano integrano Core appartenenti alla precedente generazione di CPU.

AMD Fusion e APU A-Series

Il concetto di AMD Fusion dovrebbe essere ormai chiaro. Lo scopo di AMD è di “fondere” CPU, GPU e Northbridge in un'unico chip al fine di ridurre i consumi energetici, i costi di produzione cercando allo stesso tempo di massimizzarne le prestazioni per un target piuttosto ampio di utenza.

Questo target è incentrato sulla visualizzazione delle informazioni in forma grafica, che rappresentano il futuro del mondo IT. AMD si impegna quindi a fornire prestazioni senza paragoni in questo settore, consentendo agli utenti di beneficiare di una piattaforma versatile e in grado di soddisfare una vasta gamma di utilizzi.

La slide che ci illustra il processo di “fusione” ci lascia senza dubbio sbalorditi. AMD ha integrato un chip di 66 mm2 (il northbridge), uno di 200 mm2 (la CPU quad core) e uno di 108 mm2 (una GPU DX11 con 400 strem processor) in un'area di silicio di soli 228 mm2. L'alchimia AMD continua in termini di bilancio energetico e di TDP, dove le APU Llano conservano il TDP delle CPU quad core di precedente generazione, nonostante l'integrazione delle unità grafiche di elaborazione. Dal momento che la matematica non è un'opinione proviamo a spiegare il “miracolo”  AMD Fusion. Innanzitutto il principale fattore che ha permesso di ridurre l'area di silicio occupata, nonché i consumi, è l'introduzione del processo produttivo a 32nm SOI. E' un'importante passo per AMD che finalmente riesce a colmare questo gap tecnologico nei confronti di Intel. I benefici del passaggio al nuovo processo produttivo sono evidenti. Finora le CPU mobile AMD utilizzavano il processo a 45nm, mentre le GPU utilizzano un processo a 40nm. Integrare il tutto su un chip a 32nm ci aiuta a capire la veridicità della somma presente nella slide AMD. I miglioramenti di efficienza sono consistenti anche in rapporto alle precedenti APU Zacate ed Ontario serie E, le quali adottano un processo produttivo a 40nm, derivato direttamente dalle GPU.

Ovviamente c'è dell'altro. Comparando una APU Llano ad una CPU Intel Sandy Bridge Quad core non possiamo fare a meno di notare l'assenza di Cache L3, cuore portante dell'architettura Sandy Bridge. AMD ha scelto di aumentare la Cache L2 fino a 1MB contro i soli 256KB di Intel, per contro non c'è una Cache condivisa tra i core e l'IGP. L'eliminazione della Cache L3 porta ad un notevole risparmio di area a beneficio delle unità grafiche di elaborazione.

Analizzando la percentuale in cui sono suddivise le due CPU (APU e SB) salta subito all'occhio quanto silicio è stato destinato alla unità grafica nell'APU di AMD. Quasi il doppio di utilizzato da   Intel, arrivando ad occupare quasi un terzo dell'intero DIE. Nell'immagine notiamo distintamente 5 SIMD Engine nella parte alta del die, mentre in basso sono presenti i 4 core x86 con relativa Cache L2.

I 5 SIMD Engine sono dotati di 80 stream processor ognuno, per un totale di 400 stream processor. E' un numero davvero elevato, superiore anche alla GPU Caicos che equipaggia la HD 6450, entry level nel mercato desktop. E' infatti molto vicino al numero di stream processor presente in una HD 6570 o in una HD 6670 che integrano 6 SIMD Engine invece dei 5 presenti nelle APU Llano.

Ovviamente l'IGP presenta almeno uno vantaggio rispetto a una scheda video discreta: la mancanza di memoria dedicata. I core grafici delle APU Llano devono infatti accedere alla memoria RAM di sistema, la stessa a cui deve accedere la CPU. Questo comporta dei rallentamenti di accesso rispetto ad una memoria onboard, soprattutto per la mancanza di una cache L3 che possa fungere da buffer comune. AMD ha cercato di bilanciare questo svantaggio cercando di supportare memorie a frequenze maggiori rispetto ad esempio alle APU Zacate, innalzando il clock supportato fino a DDR3-1600.

Architettura Llano nel dettaglio

Come esplicitato precedentemente, all'interno di una APU Llano troviamo fino a 4 core x86, e fino a 400 stream processor, suddivisi in SIMD Engine da 80 stream processor ciascuno. CPU e GPU condividono l'accesso alla memoria di tipo DDR3 attraverso un memory controller integrato ad alte prestazioni. Non sono forniti molti dettagli in proposito ma ci aspettiamo un bus a 128 bit dual channel. L'APU integra inoltre un decoder video di tipo UVD 3 di cui abbiamo già ampiamente parlato in altre recensioni, un controller PCI Express x16 2.0, nonché la gestione dei display tramite interfacce HDMI e DVI. L'APU è inoltre collegata tramite il bus Unified Media Interface all'HUB controller Hudson che si occupa della gestione delle periferiche di I/O. Tra le feature più interessanti dei chipset Hudson M2 ed M3 troviamo il supporto agli standard di nuova generazione con 6  porte Sata 6Gb/s (con possibilità di RAID 0 e 1) e fino a 4 USB 3.0. Gestiste inoltre 10 USB 2.0, 4 linee PCI Express x1, chip HD Audio e interfacce PCI.

Per quanto riguarda i dettagli dei Core x86 delle APU Llano non ci sono grosse novità. Sono core di tipo “Stars” praticamente identici alla precedente generazione a 45nm ma con un incremento dell'IPC di almeno il 6% grazie al raddoppio di cache L2 per ogni core (pari ora ad 1MB). Non ci potremo aspettare grandi prestazioni a livello computazionale dai Core delle CPU Llano. Tuttavia la presenza di un numero molto elevato di Stream Processor rendono sulla carta le APU Llano le CPU più potenti mai prodotte in termini di GFLOPS. La potenza offerta dai SIMD AMD potrà però essere sfruttata soltanto da quelle applicazioni in grado di beneficiare dell'accelerazione su GPU. A tal fine AMD sta lavorando a stretto contatto con molte software house, in modo da permettere gli utenti di sfruttare in modo efficiente queste potenzialità inespresse. Vedremo meglio nelle prossime pagine quali sono gli ambiti in cui sarà possibile sfruttare il GPU computing.

Sabine e Lynx: AMD Llano mobile e desktop

Sabine e Lynx sono i nomi delle piattaforme Mobile e Desktop dotate di APU Llano. Tutte queste APU saranno commercializzate con il brand Vision che sotto forma di etichette contraddistinguerà i vari prodotti in base alla potenza di ciascuna piattaforma.

Saranno disponibili 4 categorie E2, A4, A6 e A8, in ordine di potenza crescente, queste sigle corrisponderanno inoltre alla parte iniziale del nome dell'APU. Al contrario di quanto si possa pensare (anche da quanto emerso dalle specifiche delle CPU FX Bulldozer) il numero accanto alla lettere A non sta ad indicare il numero di core x86 presenti nella APU, bensì è un indice delle prestazioni in base al numero di stream processor (ovvero di unità di elaborazione grafica) integrati.   La APU A8 avranno quindi 400 stream processors, le A6 320 e le A4 ed E2 avranno 160 stream processor. A8 ed A6 saranno inoltre quadcore mentre le altre APU avranno soltanto due core x86. Come detto, la cache sarà di tipo L2 pari a 1MB per core; assente la cache condivisa di tipo L3. In tutti i casi il TDP oscillerà tra 35W e 45W e regolerà il funzionamento della tecnologia TurboCore di seconda generazione che dovrà allocare dinamicamente la potenza disponibile incrementando la frequenza di esercizio di uno o più core tenendo conto anche delle unità grafiche utilizzate. La frequenza di base dei core x86 sarà piuttosto contenuta, variabile tra 1.4 GHz e 2.1 GHz, in aggiunta la tecnologia Turbo offre un incremento che varia tra i 400 e i 900mhz. La frequenza massima in modalità Turbo di 2.5GHz. La frequenza degli stream processor è invece di 444 MHz o 400 MHz per le APU A6. Le APU mobile con suffisso X saranno quelle con TDP di 45W le altre, a minor consumo energetico, non avranno tale suffisso.

Le APU Llano Mobile saranno disponibili con un nuovo package FS1. Di seguito i 7 modelli disponibili da oggi:

E' interessante il posizionamento dei sistemi completi Llano in rapporto alle soluzioni Intel. AMD propone infatti un prezzo per gli A6 paragonabile a quello degli i3, offrendo sulla carte prestazioni superiori. 

 

Non abbiamo molti dettagli sulle APU destinate al segmento desktop. AMD ha introdotto per queste APU il nuovo socket FM1 e abbiamo visto al Computex diverse schede madri già pronte per le nuove APU serie A. Sappiamo che sicuramente i TDP saranno maggiori e di conseguenza anche le frequenze di esercizio di CPU e GPU. Il TurboCore avrà però effetti più contenuti, innalzando la frequenza fino a 300MHz. La nomenclatura sarà la stessa, seguendo la numerazione A8, A6, A4, E2. 

Caratteristiche esclusive delle APU A-Series

Passiamo ora ad analizzare quali sono gli evidenti vantaggi apportati dalle APU, in termini di caratteristiche e funzionalità esclusive.

Innanzitutto bisogna evidenziare il fatto che nella APU A-Series troviamo le più potenti IGP finora mai integrate in un processore o chipset. Dal punto di vista prestazionale i vantaggi sono evidenti e permetteranno un buon livello di giocabilità nella maggior parte dei giochi attuali, senza ricorrere ad una scheda video discreta aggiuntiva. Tuttavia qualora si volessero fornire prestazioni superiori, pur mantenendo il costo contenuto, sarà possibile sfruttare la tecnologia AMD Radeon Dual Graphics. Erede dell'Hybrid CrossFire, questa tecnologia permette di  combinare la potenza di una scheda video discreta AMD con quella offerta dagli stream processor dell'APU. L'APU permetterà di incrementare le prestazioni della scheda video discreta di una percentuale che può raggiungere anche il 75%. Ovviamente questa possibilità si rende particolarmente utile nei notebook che spesso sono dotati di una scheda video poco potente. Il vantaggio da questo punto di vista rispetto ad Intel è netto, dal momento che nessuna scheda video discreta potrà essere combinata con la IGP di Intel.

Un'altra feature molto interessante offerta da AMD grazie alla grafica integrata appartenente alla serie HD 6000, è il miglioramento della qualità delle immagini e dei video tramite post processing. AMD propone le tecnologie Perfect Picture HD e Image Enhance che permettono di elaborare in tempo reale video con risoluzione fino a 1080p al fine di migliorare la vivacità dei colori, esaltare gli angoli, ridurre il rumore, aggiustare il contrasto dinamico e migliorare la qualità del deinterlacciamento. Un'altra tecnologia avanzata è AMD Steady Video che permette di migliorare la qualità dei video girati con dispositivi mobili (ad esempio smartphone) durante la riproduzione. Questa tecnologia permette infatti di ridurre le vibrazioni e i movimenti della camera direttamente durante la riproduzione del video anche in contesti come quello di YouTube con Adobe Flash Player.

Tutte queste elaborazioni sono possibili grazie all'architettura flessibile delle attuali GPU che permettono di essere sfruttate per elaborare dati complessi in modo parallelo. AMD cerca di sfruttare questa grande potenzialità in collaborazione con le più importanti software house.

Ecco una lista delle applicazioni che sfruttano l'accelerazione grafica delle APU AMD:

• Microsoft Internet Explorer 9
• Microsoft Office 2010
• Windows Live 2011
• Microsoft Silverlight 5
• CyberLink PowerDVD
• Corel WinDVD
• Adobe Flash Player 10.2
• ArcSoft Total Media Theatre

Molti giochi sfruttano le librerie DirectX 11 e la tecnologia DirectCompute per migliorare le perfomance. Eccone alcuni tra i più recenti:

• Dragon Age 2
• Shogun 2: Total War
• DiRT3
• Deus Ex: Human Revolution

Infine una serie di applicazioni che sfruttano le librerie OpenCL:

• Sony Vegas Pro 10.0d
• Viewdle Video Uploader
• ViVu VuRoom
• MotionDSP vReveal 3.0

Altra feature interessante è AMD AllDay Power, che punta ad incrementare la durata della batteria spegnendo i componenti non necessari e aumentando la frequenza di esercizio di quelli in utilizzo. Quest'ultima feature è consentita dalla tecnologia TurboCore di seconda generazione e permette di ridurre i tempi necessari all'esecuzione di alcuni task, permettendo all'APU di rimanere in uno stato di idle nel tempo in cui non ha nulla da elaborare.

Infine una nuova tecnologia sviluppata da AMD in collaborazione con ViVu è l'AMD Wireless Display che consentirà di utilizzare monitor e TV tramite WiFi, senza l'ausilio di altre particolari periferiche. Basterà una TV o un monitor compatibile con questa tecnologia!

Prestazioni delle APU A-series mobile

In attesa di poter testare in redazione le APU Llano, vi presentiamo i risultati mostrati da AMD. Indubbiamente la posizione è di netto vantaggio per quanto riguarda le prestazioni 3D rispetto alla controparte Intel, sia in modalità solo APU sia in modalità Dual Graphics, con l'ausilio di una scheda video discreta. Le performance sono superiori, a parità di fascia di mercato, in tutti i giochi testati da AMD e presentati in queste slide. La mancanza di supporto alle DirectX 11 nelle Intel HD 2000 e 3000, impedisce a Intel di competere il alcuni benchmark come il 3D Mark 11.

Questo penalizza le soluzioni grafiche Intel anche all'interno dello stesso titolo, visto che le DirectX 11 solitamente consentono di migliorare le prestazioni rispetto all'esecuzione del gioco in DirectX 9.

Dal lato CPU rimane sicuramente la supremazia delle soluzioni Intel, più sbilanciate verso la potenza computazionale generalizzata, piuttosto che in quella 3D. I risultati mostrati da AMD sulla suite Productivity del PC Mark Vantage mostrano un vantaggio abbastanza marcato delle soluzioni Intel.

Uno sguardo al futuro: aspettando Bulldozer

La maggior parte delle attese e delle aspettative degli utenti sono sicuramente rivolte a Bulldozer,  la nuova architettura per le CPU “Zambezi” FX destinate ai sistemi Desktop. Si iniziano ad intravedere modelli e prezzi ma non si conoscono ancora frequenze di lavoro, prestazioni ed overclockabilità, tutti fattori fondamentali per decretare il successo o il fallimento di questa nuova architettura.

Sembra che l'uscita delle CPU Zambezi sia stata rimandata a fine agosto, mentre nei prossimi giorni, sempre per quanto riguarda le piattaforme Desktop saranno rese disponibili le specifiche delle APU Llano “Lynx”.

Insieme a queste due piattaforme AMD si prepara a lanciare la nuova serie di schede grafiche Northern Island HD 7000.

Come si può evincere dalle slide, AMD ha intenzione di lanciare nuove CPU in tutti e tre le fasce di mercato “Komodo” per la fascia Enthusiast, che forse utilizzerà un nuovo socket, una nuova APU, “Trinity”, che utilizzerà core di tipo “Bulldozer” in luogo degli attuali “Stars”, ed infine “Krishna” nel segmento low power, con soluzioni a 28nm basate su core “Bobcat”.

Nel segmento mobile AMD ha già mostrato tutte le sue carte per il 2011, presentando oggi Sabine, dopo il successo del lancio di Brazos nei mesi scorsi. Il 2012 vedrà l'introduzione delle stesse APU del segmento Desktop: Trinity, con Bulldozer e Krishna e Wichita con core Bobcat. Il passaggio a 28nm su queste ultime due piattaforme permetterà di incrementare l'efficienza di queste APU che probabilmente approderanno in molti Tablet e dispositivi mobile.

Conclusioni

Da quanto emerso dalla presentazione AMD, le APU Llano A-Series sono soluzioni sicuramente interessanti per l'utenza media sia di notebook che desktop, in cui le capacità di calcolo necessarie sono spesso ridotte e la possibilità di effettuare gaming occasionale con una piattaforma economica  è sicuramente ben gradito. AMD punta quindi a vendite in grandi volumi proponendo una piattaforma completa ed efficiente in grado di soddisfare la maggior parte delle esigenze di utenti e produttori. La presenza di una IGP potente con supporto alle Directx 11, il controller integrato USB 3.0, nonché i vari software in grado di supportare la potenza elaborativa delle GPU AMD costituiscono un valore aggiunto che permetteranno di realizzare piattaforme complete a basso costo.

 

A livello prestazionale le APU Llano sono sicuramente molto veloci nelle applicazione 3D, mentre probabilmente sono un po' meno efficaci a livello di calcolo su CPU, puntando quando possibile all'accelerazione su GPU. Ci auguriamo di poter testare al più presto una di queste piattaforme per verificare con esattezza come si posizioneranno queste APU in rapporto ad altre soluzioni, sia con grafica discreta, sia integrata.

Leonardo Angelini