A AMD revelou na prestigiosa Conferência Internacional de Circuitos de Estado Sólido (ISSCC) que a próxima Unidade de Processamento Acelerado (APU) Série A, codinome “Carrizo”, para notebooks e desktops de baixo consumo de energia, oferecerá uma grande variedade de novas tecnologias de gerenciamento de energia avançadas, enquanto alcançando desempenho substancial por meio de novos núcleos de CPU x86 “Escavadeira” e uma nova geração de núcleos de GPU AMD Radeon. Usando um verdadeiro design System-on-Chip (SoC), a AMD espera que a Carrizo reduza a energia consumida apenas pelos núcleos x86 em 40 por cento, ao mesmo tempo que fornece ganhos substanciais em CPU, gráficos e desempenho de multimídia em relação à geração anterior de APU.

“Como parte de nosso foco contínuo na criação de ótimos produtos, as otimizações avançadas de energia e desempenho que projetamos para a nossa próxima APU 'Carrizo' proporcionarão o maior ganho de desempenho por watt geracional de todos os tempos para uma APU AMD principal” Sam Naffziger, Companheiro Corporativo da AMD e co-autor da apresentação da AMD no ISSCC.

“Houve avanços notáveis ​​em desempenho e eficiência energética na computação desde o nascimento do microprocessador moderno. No entanto, os benefícios relacionados à energia que fluem de novos processos de fabricação diminuíram, inaugurando uma era em que formas alternativas de melhorar o desempenho e a eficiência do processador são necessárias. A AMD tem buscado a Heterogeneous System Architecture (HSA) e tecnologias proprietárias de gerenciamento de energia para obter ganhos contínuos. A próxima APU 'Carrizo' dá um grande passo em direção à meta de eficiência energética 25 × 20 da AMD e incorpora uma grande variedade de novos recursos que serão adotados em toda a nossa linha de produtos daqui para frente. ”

Novas divulgações de Carrizo no ISSCC:

  • 29% mais transistores quase do mesmo tamanho de matriz que seu antecessor, “Kaveri”;
  • Os novos núcleos x86 da "Escavadeira" fornecem um aumento nas instruções por relógio com 40% menos energia;
  • Novos núcleos de GPU Radeon com fonte de alimentação dedicada;
  • Decodificação de vídeo H.265 dedicada no chip;
  • A porcentagem de dois dígitos aumenta no desempenho e na duração da bateria;
  • Southbridge integrado pela primeira vez em uma APU de alto desempenho da AMD.

Os detalhes serão apresentados hoje na sessão do AMD ISSCC, “Uma APU de 28nm x86 otimizada para eficiência de energia e área”, da AMD Fellow e engenheira de design Kathy Wilcox. A apresentação aborda os recursos de tecnologia, implementação e gerenciamento de energia da APU Carrizo.

Avanços arquitetônicos

Novas bibliotecas de design de alta densidade permitiram à AMD caber 29% a mais de transistores no Carrizo - 3.1 bilhões - com quase o mesmo tamanho de chip da geração anterior, a Kaveri APU. Esse aumento de densidade permitiu uma área maior para gráficos, transferência de multimídia e integração do controlador de sistema "Southbridge" em um único chip. O suporte aprimorado para multimídia inclui o novo padrão de vídeo H.265 de alto desempenho e o dobro dos mecanismos de compactação de vídeo de seu antecessor. A inclusão do H.265 no hardware suporta resoluções reais de 4K, ajuda a prolongar a vida útil da bateria e reduz os requisitos de largura de banda ao visualizar fluxos de vídeo compatíveis.

O orçamento adicional do transistor também permite que o Carrizo se torne o primeiro processador do setor projetado para estar em conformidade com a especificação HSA 1.0, desenvolvida pela HSA Foundation. O HSA torna os aceleradores de programação como a GPU muito mais simples, idealmente levando a um melhor desempenho do aplicativo com baixo consumo de energia.

A principal das vantagens de design do HSA é o heterogêneo Unified Memory Access (hUMA) no Carrizo. Com o hUMA, a CPU e a GPU compartilham o mesmo espaço de endereço de memória. Ambos podem acessar toda a memória da plataforma e alocar dados para qualquer local no espaço de memória do sistema. Essa arquitetura de memória coerente reduz bastante o número de instruções necessárias para concluir muitas tarefas, ajudando a melhorar o desempenho e a eficiência energética.

Novos recursos de eficiência energética

Diversas novas tecnologias de eficiência energética fazem sua estreia no APU Carrizo. Para lidar com quedas transitórias de voltagem, conhecidas como droop, os designs de microprocessadores tradicionais fornecem voltagem excessiva da ordem de dez a quinze por cento para garantir que o processador sempre tenha a voltagem apropriada. Mas a sobretensão é cara em termos de energia porque desperdiça energia a uma taxa que é proporcional ao quadrado do aumento da tensão. (ou seja, 10% de sobretensão significa cerca de 20% de energia desperdiçada).

A AMD desenvolveu várias tecnologias para otimizar a voltagem. Seus processadores mais recentes comparam a tensão média a quedas na ordem de nanossegundos ou bilionésimos de segundo. Começando com a Carrizo APU, essa operação adaptativa à tensão funciona tanto na CPU quanto na GPU. Como os ajustes de frequência são feitos no nível de nanossegundos, quase não há comprometimento no desempenho da computação, enquanto a energia é reduzida em até 10% na GPU e em 19% na CPU.

Outra tecnologia de energia lançada no Carrizo é chamada de tensão adaptativa e escala de frequência (AVFS). Essa tecnologia envolve a implementação de sensores de capacidade de velocidade de silício exclusivos e patenteados e sensores de tensão, além dos sensores tradicionais de temperatura e potência. Os sensores de velocidade e tensão permitem que cada APU individual se adapte às suas características particulares de silício, comportamento da plataforma e ambiente operacional. Ao se adaptar em tempo real a esses parâmetros, o AVFS pode gerar economia de energia de até 30%.

Além de ajudar a reduzir o uso de energia na CPU, diminuindo a área central, a AMD trabalhou para otimizar a tecnologia de 28nm para eficiência de energia e ajustou a implementação da GPU para otimizar a operação em cenários limitados de energia. Isso permite uma redução de energia de até 20% nos gráficos Kaveri na mesma frequência. Combinadas, as inovações de eficiência energética da AMD visam reduzir a energia da ordem de uma tecnologia de manufatura, mantendo-se em um processo de 28nm bem caracterizado e com custo otimizado.