第六代AMD APU

一丁

代號(hào)為“Carrizo”的第六代A系列APU被稱作是有史以來(lái)最全能的筆記本電腦處理器，它比上一代產(chǎn)品電池續(xù)航時(shí)間提升高達(dá)2倍，而游戲性能是同類競(jìng)品的2倍。通過(guò)支持HEVC/H.265 硬件解碼加速實(shí)現(xiàn)流暢的4K超高清視頻。

全新第六代APU特點(diǎn)概述

在Computex 2015上，AMD正式推出了代號(hào)為“Carrizo”的第六代A系列處理器。而在此之前的技術(shù)溝通會(huì)上，來(lái)自AMD美國(guó)總部的多位技術(shù)專家，詳細(xì)介紹了這塊第六代APU的創(chuàng)新特性和架構(gòu)細(xì)節(jié)。而隨著產(chǎn)品的正式發(fā)布，這些技術(shù)細(xì)節(jié)也得到了公布。

代號(hào)為“Carrizo”的第六代A系列APU被稱作是有史以來(lái)最全能的筆記本電腦處理器，它比上一代產(chǎn)品電池續(xù)航時(shí)間提升高達(dá)2倍，而游戲性能是同類競(jìng)品的2倍。通過(guò)支持HEVC/H.265 硬件解碼加速實(shí)現(xiàn)流暢的4K超高清視頻。

全新第六代APU特點(diǎn)概述

全球首款使用系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）設(shè)計(jì)的Carrizo高性能APU，擁有多項(xiàng)業(yè)界技術(shù)創(chuàng)新的第一：首款支持HEVC硬件解碼的主流筆記本電腦高性能APU，也是首款支持異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)HSA 1.0的高性能APU，還是首款支持ARM TrustZone的高性能APU。新一代Carrizo APU基于AMD“挖掘機(jī)”核心和第三代次世代圖形核心（GCN）架構(gòu)設(shè)計(jì)，提供多達(dá)12個(gè)計(jì)算核心（4個(gè)CPU + 8個(gè)GPU）。最高可達(dá)上一代產(chǎn)品兩倍的電池續(xù)航時(shí)間，同時(shí)提供了最高可達(dá)競(jìng)品兩倍的游戲性能，通過(guò)異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)（HSA）實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新計(jì)算體驗(yàn)，并且提供支持DirectX 12的高端Microsoft Windows 10體驗(yàn)。

卓越的流媒體娛樂(lè)體驗(yàn)

AMD第六代A系列處理器首次為筆記本電腦帶來(lái)了HEVC/H.265，從而讓消費(fèi)者相較于傳統(tǒng)的H.264視頻享受到質(zhì)量更高、更低帶寬要求的流媒體視頻播放體驗(yàn)。享受極佳的娛樂(lè)圖像質(zhì)量，包括通過(guò)基于視頻穩(wěn)定技術(shù)的AMD完美圖像技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)超高清視頻的支持。得益于高能效播放，單次充電即可提供幾乎可達(dá)上一代產(chǎn)品兩倍的觀看時(shí)間。媒體轉(zhuǎn)換更快，與僅僅使用CPU相比擁有高達(dá)五倍的加速編碼性能。

流暢的網(wǎng)絡(luò)游戲體驗(yàn)

AMD第六代A系列處理器擁有媲美獨(dú)顯的內(nèi)置顯卡，憑借AMD Radeon次世代圖形核心（GCN）架構(gòu)提供了最高可達(dá)競(jìng)品兩倍的游戲性能。用戶可以享受真正的高清筆記本游戲體驗(yàn)，可以暢玩的熱門網(wǎng)絡(luò)游戲包括《DOTA2》、《英雄聯(lián)盟》、《反恐精英：全球攻勢(shì)》等。在不接通電源的情況下可以暢玩數(shù)小時(shí)的最新電競(jìng)游戲，電池續(xù)航時(shí)間比上一代高出將近兩倍。得益于AMD第六代筆記本電腦處理器與精選的AMD Radeon R7移動(dòng)顯卡組建的AMD雙顯卡交火，游戲幀數(shù)的提升最高達(dá)42%。憑借AMD FreeSync技術(shù)享受無(wú)卡頓、無(wú)撕裂的流暢游戲體驗(yàn)。

為未來(lái)做好了準(zhǔn)備，支持DirectX 12、Vulcan、AMD Mantle等多線程API，使用旨在提升性能和視效保真的最先進(jìn)游戲技術(shù)。

創(chuàng)新的計(jì)算體驗(yàn)

AMD第六代A系列處理器超凡地提供了多達(dá)12個(gè)計(jì)算核心（4個(gè)CPU + 8個(gè)GPU），從而在計(jì)算密集型工作負(fù)載中提供了最高可達(dá)競(jìng)品解決方案兩倍的性能。 AMD手勢(shì)控制支持主流筆記本電腦，用戶輕松揮揮手就能夠?yàn)g覽和控制他們11，而無(wú)需額外的成本。Carrizo還帶來(lái)了最完整的微軟Windows 10體驗(yàn)：AMD第六代A系列處理器憑借支持原生HEVC解碼，在即將推出的Windows 10操作系統(tǒng)中可以加速視頻播放，并通過(guò)首次在高性能APU應(yīng)用AMD安全處理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)安全引導(dǎo)和恢復(fù)、TPM2.0以及驅(qū)動(dòng)密鑰加密等最新的Windows 10特性的支持。

技術(shù)細(xì)節(jié)詳細(xì)解析

對(duì)于Carrizo來(lái)說(shuō)，在AMD的“25x20能效計(jì)劃”中，是值得記住的一次提升，因?yàn)樗弦淮啾扔辛?.4倍的能效提升，遠(yuǎn)超計(jì)劃中的1.7倍。

挖掘機(jī)是AMD用于Carrizo產(chǎn)品上的新一代X86核心的代號(hào)。對(duì)比上一代壓路機(jī)的核心硅片面積，挖掘機(jī)的硅片面積減少了很多。而一般來(lái)說(shuō)，如果在不邁進(jìn)下一個(gè)制程節(jié)點(diǎn)的情況下，實(shí)現(xiàn)面積減少，很可能就會(huì)降低性能，但實(shí)際上Carrizo性能并沒(méi)有減少，反而增加了。這是由于AMD采用了更高密度的“晶體管庫(kù)”形式的設(shè)計(jì)，減少核心面積。

通過(guò)工藝改造，能夠把核心面積縮小約26%到35%。由于面積更小，所以這些晶體管之間的距離就更緊湊，如果能夠提高每時(shí)鐘周期指令數(shù)，在運(yùn)算過(guò)程中就能夠降低功耗。從圖4可以看到，藍(lán)色的是新一代Carrizo，紫線是Kaveri，比較主流的15W到25W筆記本APU的功耗段上，實(shí)現(xiàn)了大概10到12W的功耗降低。

而為了實(shí)現(xiàn)性能上的提升，Carrizo提升了緩存的性能，增加了一倍的一級(jí)數(shù)據(jù)緩存的面積，這曾是上一代設(shè)計(jì)方面的瓶頸。其次，Carrizo擁有更好的分支預(yù)測(cè)，能夠在CPU核心上對(duì)于下一撥要來(lái)的數(shù)據(jù)量做智能化預(yù)測(cè)。通過(guò)這樣的優(yōu)化，能夠減少CPU等待數(shù)據(jù)時(shí)間，提高整體性能。第三，Carrizo降低了二級(jí)緩存的延遲時(shí)間，從原來(lái)的19時(shí)鐘周期降到了18時(shí)鐘周期，大概提升一個(gè)時(shí)鐘周期的延遲時(shí)間。此外，Carrizo還加強(qiáng)了分支預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，大家知道分支預(yù)測(cè)是影響功耗的重要因素。AMD希望分支預(yù)測(cè)更加理性，不會(huì)做大量的無(wú)用功去執(zhí)行錯(cuò)誤或無(wú)效的分支預(yù)測(cè)，在這個(gè)過(guò)程中，就能夠提高性能。

AMD也更新了指令集和在ModernStandby方面做了優(yōu)化。Modern Standby意思是能夠縮短讀取CPU核心的時(shí)間，能夠讓過(guò)程更快。最終，Carrizo在每時(shí)鐘周期指令數(shù)方面的提升保持在了4%到15%之間，提升幅度取決于具體的工作負(fù)荷和運(yùn)算的頻率。

綜合來(lái)看，Carrizo有一個(gè)非常巨大的綜合能力提升，而且是專門針對(duì)主流15瓦功耗的筆記本設(shè)計(jì)，在關(guān)鍵行業(yè)軟件基準(zhǔn)測(cè)試超過(guò)上一代產(chǎn)品高達(dá)55%的性能提升。

Carrizo有8個(gè)第三代GCN核心，512KB的共享二級(jí)緩存，更優(yōu)化的曲面細(xì)分性能。HSA能夠讓所有的運(yùn)算單元共享虛擬的存儲(chǔ)空間。在性能提升方面，增加了緩存的面積，可以更好地利用GCN核心。

在HSA架構(gòu)中，把上下文轉(zhuǎn)換引入到了GPU核心中。GPU有兩類處理任務(wù)，一類圖形，一類是圖形計(jì)算。圖形的上行下行數(shù)據(jù)是非常巨大的，存儲(chǔ)需要很長(zhǎng)時(shí)間，所以把這一部分任務(wù)空間釋放，進(jìn)行圖形計(jì)算，它被稱為“任務(wù)預(yù)搶占”。在圖形計(jì)算方面，上下文轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)是比較小的，所以可以像在CPU核心中一樣，把它們進(jìn)行存儲(chǔ)，讓所有的GPU計(jì)算共享GPU的核心。

現(xiàn)在的系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般是CPU有搭載非常大的內(nèi)存，然后GPU非常小。在電影行業(yè)里面去編輯一部影片的時(shí)候有一個(gè)兩難的境地，要么是選擇其中的一個(gè)片斷，一幀一幀的去做比較深度、細(xì)節(jié)的渲染?；蛘哂帽容^低的不注重細(xì)節(jié)、細(xì)膩感的渲染方式去對(duì)比較長(zhǎng)的片斷來(lái)渲染。

而HSA的一個(gè)特點(diǎn)就是更扁平、更寬的尋址空間，所以每個(gè)任務(wù)可以調(diào)取這樣的地址，能夠讓空間被打開(kāi)。有了HSA可以不用損失掉細(xì)節(jié)，也不用只是一幀一幀地來(lái)做渲染?？梢园言瓉?lái)想要達(dá)到的效果，通過(guò)機(jī)器就能夠來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以看到整個(gè)全局。有了HSA，可以讓藝術(shù)家保持十分清楚的理念，對(duì)于整部影片能夠按照自己的思路來(lái)做編輯。

工業(yè)設(shè)計(jì)方面，現(xiàn)在一般的做法就是用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，首先畫(huà)出草圖，然后去選擇材質(zhì)。要把數(shù)據(jù)拿到大的計(jì)算機(jī)，比如說(shuō)到服務(wù)器上去做進(jìn)一步的分析，看做的設(shè)計(jì)是否合理。比如選擇的金屬材料是否合適，在設(shè)計(jì)里面的方方面面包括壓力、溫度指標(biāo)是否能夠達(dá)標(biāo)。所以是分兩步走的做法，要有設(shè)計(jì)的草圖，然后去驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性。

有了HSA，就可以在一臺(tái)機(jī)器上實(shí)現(xiàn)。一方面可以在前臺(tái)做3D圖形的設(shè)計(jì)，在后臺(tái)就可以對(duì)設(shè)計(jì)出來(lái)的草圖去做合理性的驗(yàn)證和分析。比如說(shuō)關(guān)于設(shè)計(jì)是否考慮周全，是否選擇了合適的金屬材料，這些在一臺(tái)機(jī)器上都可以實(shí)現(xiàn)了。通過(guò)這種辦法就能夠讓設(shè)計(jì)師有更加明確的目標(biāo)感，同時(shí)在工作效率方面也可以提升。

視頻體驗(yàn)是亮點(diǎn) 輕松上4K

對(duì)于大部分的PC用戶來(lái)講，視頻是一個(gè)非常重要的應(yīng)用方面，因?yàn)榇蠹矣肞C可能會(huì)看視頻內(nèi)容、制作視頻、開(kāi)視頻會(huì)議等等各種各樣的應(yīng)用。

在圖形顯示方面，將GPU圖形核心的硬件設(shè)計(jì)理念，沿用到了顯示核心方面，在此基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)更優(yōu)化的視頻播放，并且功耗更低。因?yàn)樵谝曨l播放的時(shí)候，在后臺(tái)會(huì)有一個(gè)額外的視頻處理通道，確保視頻播放能夠更有效的執(zhí)行，這個(gè)新的通道叫做底層支持。

根據(jù)整條的傳輸路徑，從UVD到顯卡，再由顯卡到顯示器，視頻可以有兩種不同的處理方式?？梢园言家曨l內(nèi)容的分辨率進(jìn)一步擴(kuò)大，增大圖像分辨率。也可以對(duì)原始視頻進(jìn)行壓縮，降低圖像的分辨率，這兩種視頻格式都可以輸出。

Carrizo APU播放1080P的視頻時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)超過(guò)500mW的功率節(jié)省。

與前身相比，UVD 6.0也是側(cè)重功效的提升，有更多的計(jì)算能力來(lái)處理4K內(nèi)容。由于解碼帶寬的增加，CarrizoAPU在1080P的視頻解碼方面，所需要的時(shí)間只是上一代Kaveri APU的1/4，在幀與幀之間可以空余出更多的時(shí)間使機(jī)器處于閑置狀態(tài)，從而降低功耗。

憑借在創(chuàng)新電路、固件和軟件方面的工作，Carrizo能夠充分利用幀與幀之間閑置的3/4的時(shí)間，使整個(gè)處理器、運(yùn)算單元處于關(guān)停狀態(tài)，將其轉(zhuǎn)變?yōu)闃O大的功耗節(jié)省。這種動(dòng)態(tài)的UVD電源門控、功耗管理，能夠?yàn)橐曨l播放再增加半小時(shí)的續(xù)航時(shí)間。

視頻播放的電池續(xù)航時(shí)間大幅增加，Carrizo為高清視頻實(shí)現(xiàn)了超過(guò)50%的平臺(tái)功耗降低，其中有超過(guò)60%是來(lái)自于Si功率降低。

在實(shí)際的應(yīng)用方面，AMD充分考慮用戶需求，與中國(guó)領(lǐng)先的視頻播放器廠商迅雷和暴風(fēng)影音合作，基于支持HEVC/H.265硬件解碼的Carrizo APU，開(kāi)發(fā)出可以流暢播放4K高清視頻的播放器。AMD圖形性能方面的功力不僅體現(xiàn)在高清視頻播放方面，在游戲的視覺(jué)效果方面同樣能夠?yàn)橛脩魩?lái)前所未有的感受。第六代A系列高性能移動(dòng)加速處理器Carrizo率先實(shí)現(xiàn)HEVC/H.265標(biāo)準(zhǔn)，可以在同樣的帶寬下為用戶提供更高質(zhì)量、更穩(wěn)定的高清網(wǎng)絡(luò)視頻。同時(shí)，只相當(dāng)于以往一半的視頻解碼功耗，為筆記本電腦的視頻播放帶來(lái)更長(zhǎng)的電池續(xù)航時(shí)間。

總結(jié)：總的來(lái)說(shuō)，全新的第六代APU——Carrizo，在能效方面的提升讓人驚嘆，在大幅降低功耗的同時(shí)，帶來(lái)了全新高性能表現(xiàn)，同時(shí)在安全、視頻播放等多個(gè)領(lǐng)域，有著獨(dú)到的特色功能。