Review: AMD A10-5800K

Σχεδίαση και αρχιτεκτονική

Πριν προχωρήσουμε παρακάτω για να εξετάσουμε εν΄συντομία τα σπουδαιότερα χαρακτηριστικά της αρχιτεκτονικής των νέων A-Series APUs της AMD με την κωδική ονομασία "Trinity", να θυμίσουμε τι είδους chips είναι οι APUs.

Η ονομασία APU, είναι τo ακρωνύμιο του χαρακτηρισμού Accelerated Processing Unit, που σημαίνει Μονάδα Επιταχυνόμενης Επεξεργασίας. Ουσιαστικά, η AMD την επινόησε για να επιδείξει τις δυνατότητες GPGPU (General Purpose Graphics Processing Unit) του ενσωματωμένου υποσυστήματος γραφικών, σε συνδυασμό με τις δυνατότητες του επεξεργαστή x86-84, που θα έφερναν επανάσταση στο computing. Η επανάσταση δεν έχει... έρθει ακόμη, ωστόσο χάρη στην επιμονή της Nvidia (με την CUDA) και κατά δεύτερο λόγο χάρη στην AMD, γίνονται ολοένα και μεγαλύτερα βήματα προς αυτή την κατεύθυνση και δεν θα αργήσουμε να διαπιστώσουμε ότι οι κόποι και η επένδυση τους δεν πήγαν χαμένοι.

Oπότε μία APU, εκτός από πυρήνες γενικής χρήσης x86-64, ενσωματώνει στο ίδιο die, και τους πυρήνες του επεξεργαστή γραφικών εκτός των άλλων (ελεγκτή μνήμης, PCI-E root complex, northbridge chipset, video encoder/ decoder κ.α).

Όταν η AMD εξαγόρασε την ATI, το 2005, αμέσως ξέσπασε η φημολογία για το "project Fusion", την κατασκευή δηλαδή ενός chip, που θα συνδύαζε τις δυνατότητες του επεξεργαστή, με εκείνες της κάρτας γραφικών. Σήμερα, βλέπουμε το αποτέλεσμα αυτής της προσπάθειας, και οι "Trinity" APUs, είναι η δεύτερη γενιά "Fusion" chips.

Στις αρχές του 2011, κυκλοφόρησαν τα πρώτα chip του είδους, με την μορφή των "Zacate" (π.χ E-350) και "Ontario" ενώ αργότερα κυκλοφόρησαν τα πρώτα chips με υψηλές δυνατότητες, όπως ήταν η σειρά "LIano". H σειρά των APUs με την κωδική ονομασία "LIano", είχε στόχο την μικρομεσαία αγορά των φορητών υπολογιστών αλλά και των υπολογιστών desktop, και στις μέρες μας, με την παρουσίαση των "Trinity", ο στόχος δεν φαίνεται να έχει αλλάξει. 

Σήμερα, η Intel, στην πλειονότητα των περιπτώσεων έχει το πάνω χέρι, και οι επεξεργαστές της - που επίσης ενσωματώνουν υποσύστημα γραφικών DirectX 11 αν και η εταιρεία δεν έχει υιοθετήσει την ονομασία APU - είναι κατά γενική ομολογία ταχύτεροι, το υποσύστημα γραφικών Radeon HD στο εσωτερικό των νέων "Trinity" APUs, βασίζεται σε πολύ πιο εξελιγμένη αρχιτεκτονική, επιτρέποντας στον χρήστη να κάνει πιο πολλά πράγματα με τον υπολογιστή του, με λιγότερα υποσυστήματα (π.χ δεν είναι απαραίτητη η αγορά κάρτας γραφικών για περιστασιακό gaming). Aυτό σημαίνει, ότι περιμένουμε από μία A-Series APU τελευταίας γενιάς, να προσφέρει, με βάση την λογική, πιο ολοκληρωμένη εμπειρία, τουλάχιστον στο μικρομεσαίο τμήμα της αγοράς, αλλά αυτό είναι κάτι που θα το διαπιστώσουμε στην συνέχεια του άρθρου, εφόσον βεβαίως ισχύει...

Oι APUs με την κωδική ονομασία "LIano", θα συνεχίσουν να κυκλοφορούν, ωσότου τελειώσουν τα αποθέματα. Eντωμεταξύ, η AMD θα αυξήσει σταδιακά τα μοντέλα των APUs τύπου "Trinity" σε περισσότερα από έξι, που κυκλοφορούν σήμερα. Kαι οι δύο γενιές, βασιζονται στην ίδια κατασκευαστική μέθοδο 32nm HKMG, ωστόσο υπάρχουν διαφορές, άλλες σημαντικές και άλλες λιγότερο σημαντικές. Στον τομέα του πυρήνων x86-64 της κεντρική μονάδας επεξεργασίας, η AMD βελτίωσε σημαντικά την αρχιτεκτονική "Bulldozer" που γνωρίζουμε από τις "LIano APUs", παρουσιάζοντας την αρχιτεκτονική των "Piledriver" modules.

Πρόκειται ουσιαστικά για ζευγάρια πυρήνων x86-64, που χοντρικά, ενώ διατηρούν διαφορετικές μονάδες υπολογισμού ακεραίων (ALUs), μοιράζονται την μονάδα υπολογισμού πράξεων κινητής υποδιαστολής (FPU) κ.α. H αρθρωτή σχεδίαση, επιτρέπει στην AMD, μεταξύ άλλων, να "χτίσει" χωρίς ιδιαίτερη προσπάθεια, πολλά διαφορετικά μοντέλα επεξεργαστών του είδους (μην ξεχνάμε ότι σύντομα θα κυκλοφορήσει και η σειρά των AMD FX processors). H αρχιτεκτονική "Piledriver" έχει τόσες πολλές ομοιότητες με την "Bulldozer". που θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ως "Bulldozer v2.0", ωστόσο υπάρχουν και διαφορές.

Kαταρχήν υποστηρίζονται έως 4 πυρήνες x86-64, που υποστηρίζουν τα πλέον σύγχρονα σετ εντολών όπως FMA4/3, AVX, AES και XOP. Σε σχέση με την προηγούμενη γενιά των "Bulldozer modules", η εταιρεία έχει εξελίξει σημαντικά την μονάδα πρόβλεψης διακλαδώσεων (Branch Prediction Unit) ενώ έχει πραγματοποιήσει αλλαγές στην προσπάθεια της να βελτιστοποιήσει τον τρόπο λειτουργίας του συνόλου της λανθάνουσας μνήμης (cache). H cache μπορεί να έχει μέγεθος έως 2MB ανά Piledriver module, δηλαδή συνολικά 4MB. H μέγιστη υποστηριζόμενη συχνότητα από το χαρακτηριστικό Turbo Core 3.0 είναι 4.2GHz ενώ ο χρήστης μπορεί να επέμβει εκτενώς στην λειτουργία των APUs, μέσω του λογισμικού AMD Overdrive. Eπίσης, η υποστηρίζομενη μνήμη αγγίζει τα 64GB συνολικά στο σύστημα.

Το die μίας dektop A-Series APU (Trinity) είναι μεγαλύτερο σε εμδαδόν από αυτό της προηγούμενης γενιάς "LIano" καταλαμβάνοντας 246mm². Στο εσωτερικό του die βρίσκονται στριμωγμένα 1.3 δισεκατομμύρια transistors.

Συγκριτικά, να αναφέρουμε οτι ένας Sandy Bridge επεξεργαστής της Intel (32nm) διέθετε die μεγέθους 216mm² και 1.16 δισεκατομμύρια transistors, ενώ ένας σύγχρονος Ivy Bridge (22nm) διαθέτει die μεγέθους 160mm² και στο εσωτερικό του κρύβει 1.4 δισεκατομμύρια transistors.

 To die μίας Tinity A-Series APU καταλαμβάνει επιφάνεια 246mm²

Oι A-Series APUs με την κωδική ονομασία "Trinity" ενσωματώνουν dual-channel ελεγκτή μνήμης με υποστήριξη σε έως 64GB DDR3-1866, με τάση 1.25V έως 1.5V. Όπως γνωρίζουμε και από τις "LIano", χρησιμοποιείται ελεγκτής PCI Express2.0, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί από διακριτή κάρτα γραφικών. Συνολικά, υπάρχουν 25 x PCIe 2.0 lanes, από τις οποίες οι τέσσερις χρησιμοποιούνται από το κεντρικό chipset. 

Eπιπλέον παρατηρούμε την ύπαρξη του Northbridge chipset - τον ρόλο του Southbridge τον αναλαμβάνει ένα εκ' των κεντρικών chipset, όπως το A85X, A75 ή A55 - αλλά και ξεχωριστού, dedicated chip (AMD HD Media Accelerator), για την επιτάχυνση video decoding/ encoding ενώ επιπλέον ενσωματώνει και τους απαραίτητους ελεγκτές HDMI/ DisplayPort και DVI. 

Στην εικόνα παρακάτω μπορείτε να δείτε τα στοιχεία που συνθέτουν μία σύγχρονη A-Series APU της AMD. Η πολυπλοκότητα της κατασκευής είναι αξιοσημείωτη.

Όπως αναφέραμε και νωρίτερα, οι νέοι x86-64 πυρήνες, που μπορεί να είναι σε αριθμό έως τέσσερις, βασίζονται στην αρχιτεκτονική "Piledriver" που αποτελεί εξέλιξη της "Bulldozer" που γνωρίζουμε από τις LIano APUs. H εταιρεία ισχυρίζεται, ότι κατάφεραν να βελτιστοποιήσουν τους πυρήνες κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να λειτουργούν όπως θα έπρεπε να λειτουργούν.

Mέσα στο εσωτερικό της APU, παρατηρούμε δύο αρθρώματα "Piledriver", που καθένα ενσωματώνει δύο λογικού πυρήνες. Kάθε άρθρωμα - που αποτελείται από δύο πυρήνες x86-64 όπως είπαμε - διαθέτει δύο μονάδες πράξεων ακεραίων  - ALUs - αλλά μοιράζονται την μονάδα υπολογισμού πράξεων κινητής υποδιαστολής - FPU. Kάθε άρθρωμα, ενσωματώνει έως 2MB L2 cache.

Στην περίπτωση των διπύρηνων Trinity APUs, η AMD έχει απενεργοποιήσει το ένα άρθρωμα. Kάθε πυρήνας x86-64, διαθέτει 64KB λανθάνουσα μνήμη πρώτου επίπεδου για δεδομένα, και 64KB λανθάνουσας μνήμης πρώτου επίπεδου για εντολές (64KB data + 64KB instructions L1 cache).

Tα αρθρώματα Piledriver, δεν διαθέτουν Shared L3 cache όπως συμβαίνει με άλλες λύσεις της αγοράς. Aυτό αποτελεί για κάποιους μειονέκτημα, ωστόσο σύμφωνα με την AMD, οι επεξεργασία εντολών ανά κύκλο ρολογιού, παρουσιάζεται βελτιωμένος κατά 10% σε σχέση με την προηγούμενη γενιά. Όπως αναφέραμε υποστηρίζονται νέα σετ επεκτάσεων εντολών, όπως τα AVX, AVX1.1, FMA3/4, AES, XOP κ.α.

 Παραπάνω, βλέπουμε μία ρεαλιστική εικόνα του die μίας "Trinity" APU, ενώ στην παρακάτω εικόνα μπορείτε να δείτε μία αναπαράσταση για την ευκολότερη κατανόηση των κρίσιμης σημασίας στοιχείων που την απαρτίζουν.