— AMD Innovations to Deliver Leap in Performance and Power Efficiency Expected by
Mid-Year in Notebooks and All-in-One Desktops —
Dubai, United Arab Emirates. — February 24, 2015 — AMD (NASDAQ:AMD) revealed at the prestigious International Solid State Circuits Conference (ISSCC) that the upcoming A-Series Accelerated Processing Unit (APU), codenamed “Carrizo”, for notebooks and low-power desktops will deliver a wealth of new, advanced power management technologies while achieving substantial performance through new “Excavator” x86 CPU cores and a new generation of AMD Radeon™ GPU cores. Using a true System-on-Chip (SoC) design, AMD expects Carrizo to reduce the power consumed by the x86 cores alone by 40 percent, while also providing substantial gains in CPU, graphics, and multimedia performance over the prior generation APU.
“As a part of our continued focus on building great products, the advanced power and performance optimizations we have designed into our upcoming ‘Carrizo’ APU will deliver the largest generational performance-per-watt gain ever for a mainstream AMD APU,” said Sam Naffziger, AMD Corporate Fellow and co-author of the AMD presentation at ISSCC. “There have been remarkable advances in performance and energy efficiency in computing since the birth of the modern microprocessor. However, the energy-related benefits that flow from new manufacturing processes have slowed, ushering in an era when alternative ways to improve processor performance and efficiency are needed. AMD has been pursuing Heterogeneous System Architecture (HSA) and proprietary power management technologies to make continued gains. The upcoming ’Carrizo’ APU takes a big step toward the AMD 25x20 energy efficiency goal and incorporates a wealth of new features that will be adopted across our full product line going forward.”
New Carrizo Disclosures at ISSCC:
- 29% more transistors in nearly the same die size as its predecessor, “Kaveri”;
- New “Excavator” x86 cores provide an uplift in instructions-per-clock at 40% less power;
- New Radeon GPU cores with dedicated power supply;
- Dedicated, on-chip H.265 video decode;
- Double digit percentage increases in both performance and battery life;
- Integrated Southbridge for the first time on an AMD high-performance APU.
Details will be presented today at the AMD ISSCC session, “A 28nm x86 APU Optimized for Power and Area Efficiency,” by AMD Fellow and Design Engineer Kathy Wilcox. The presentation covers the technology, implementation, and power management features of the Carrizo APU.
Architectural Advances
New high density design libraries allowed AMD to fit 29 percent more transistors on Carrizo – 3.1 billion – in nearly the same chip size as the previous generation, Kaveri APU. This density increase has allowed a larger area for graphics, multimedia offload, and integration of the “Southbridge” system controller on a single-chip. The increased support for multimedia includes the new, high-performance H.265 video standard and double the video compression engines of its predecessor. The inclusion of H.265 in hardware will support true 4K resolutions, help extend battery life, and reduce bandwidth requirements when viewing compatible video streams.
The additional transistor budget also allows Carrizo to become the first processor in the industry designed to be compliant with the HSA 1.0 specification developed by the HSA Foundation. HSA makes programming accelerators such as the GPU far simpler, ideally leading to greater application performance at low power consumption.
Chief among the design advantages for HSA is the heterogeneous Unified Memory Access (hUMA) within Carrizo. With hUMA, the CPU and GPU share the same memory address space. Both can access all the platform’s memory and allocate data to any location in the system’s memory space. This coherent-memory architecture greatly reduces the number of instructions required to complete many tasks, thus helping improve both performance and energy efficiency.
New Energy Efficient Features
Several new power efficient technologies make their debut on the Carrizo APU. To deal with transient drops in voltage, which is known as droop, traditional microprocessor designs supply excess voltage on the order of ten to fifteen percent to ensure the processor always has appropriate voltage. But over-voltage is costly in terms of energy because it wastes power at a rate that is proportional to the square of the voltage increase. (i.e. 10% over-voltage means about 20% wasted power).
AMD has developed a number of technologies to optimize voltage. Its latest processors compare the average voltage to droops on the order of nanoseconds, or billionths of a second. Starting with the Carrizo APU, this voltage adaptive operation functions in both the CPU and the GPU. Since the frequency adjustments are done at the nanosecond level, there’s almost no compromise in computing performance, while power is cut by up to 10 percent on the GPU and up to 19% on the CPU.
Another power technology that debuts in Carrizo is called adaptive voltage and frequency scaling (AVFS). This technology involves the implementation of unique, patented silicon speed capability sensors, and voltage sensors in addition to traditional temperature and power sensors. The speed and voltage sensors enable each individual APU to adapt to its particular silicon characteristics, platform behavior, and operating environment. By adapting in real time to these parameters, AVFS can lead to up to 30 percent power savings.
In addition to helping reduce power use on the CPU by shrinking the core area, AMD worked to optimize the 28nm technology for power efficiency, and tuned the GPU implementation for optimal operation in power limited scenarios. This enables up to a 20% power reduction over the Kaveri graphics at the same frequency. Combined, AMD’s energy efficiency innovations aim to deliver power savings on the order of a manufacturing technology shrink while staying in a well-characterized, cost-optimized 28nm process.
شركة AMD تكشف عن تفاصيل وحدتها الجديدة للمعالجة المسرّعة Carrizo
قفزة نوعية في الأداء وكفاءة الطاقة على الحواسب اللوحية والحواسب المكتبية بحلول منتصف العام
دبي، الإمارات العربية المتحدة، 24 فبراير 2015: كشفت شركة ’أدفانسد مايكرو ديفايسز‘ AMD (المدرجة في بورصة ناسداك تحت الرمز: AMD) على هامش فعاليات المؤتمر الدولي للدارات الإلكترونية الصلبة (ISSCC) بأن وحدتها الجديدة للمعالجة المسّرعة (APU) من سلسلة A-Series – والتي تحمل الاسم "كاريزو" (Carrizo)- الخاصة بالحواسب اللوحية والحواسب المكتبية منخفضة الطاقة سوف تتيح الكثير من الإمكانيات الجديدة والمتطورة لإدارة الطاقة مع تحقيق الأداء الأمثل اعتمادًا على نواة المعالجة الجديدة "Excavator" x86 والجيل الجديد من نواة وحدات المعالجة الجرافيكية. وتتوقع AMD لـCarrizo أن نويات x86 لوحدها ستخفض استهلا الطاقة بمقدار 40 بالمئة، وذلك مع تعزيز كبير في أداء وحدة المعالجة المركزية، والرسوم الجرافيكية، وأداء الوسائط المتعددة قياسًا بالجيل السابق من وحدات المعالجة المسرّعة.
وقال سام نافتزيجر، زميل AMD والمؤلف المشارك في إعداد العرض التقديمي للشركة ضمن المؤتمر الدولي للدارات الإلكترونية الصلبة: "في إطار تركيزنا الدائم على توفير منتجات عالية النوعية، فإن التحسينات التي أجريناها على أداء الطاقة لوحدة معالجتنا المسرّعة Carrizo ستسمح بتحقيق الاستخدام الأمثل لكل واط واحد قياسًا بوحدات المعالجة المسرّعة السابقة من AMD". وأضاف: "تم تحقيق تقديم ملحوظ في أداء الطاقة والكفاءة في الحوسبة منذ ظهور أول معالج دقيق حديث، ولكن ترافق ذلك مع تباطؤ في منافع الطاقة كنتيجة لآليات التصنيع الجديدة، مما أذن بمرحلة جديدة من البحث عن بدائل لتحسين أداء المعالج وكفاءته. وتواصل شركتنا البحث عن هيكليات هندسية لأنظمة متغايرة مع ابتكار تقنياتها الخاصة لإدارة الطاقة من أجل توفير مزيد من المكاسب. وتجسّد وحدة Carrizo التي نعتزم إطلاقها قريبًا خطوة عملاقة نحو معيار كفاءة الطاقة 25×20 الذي نهدف إليه، وتتمتع بالكثير من المزايا الجديدة التي سنتبناها في كافة مكونات خط إنتاجنا من الآن فصاعدًا".
المعلومات الجديدة التي تم الإفصاح عنها حول Carrizo في المؤتمر:
- عدد أكبر من المحوّلات بنسبة 29% ضمن حجم الشريحة ذاته للوحدة السابقة Kaveri
- توفر نويات Excavatorx86 الجديدة نقلة نوعية إلى الأمام في التعليمات عن الساعة الواحدة، وذلك مع توفير الطاقة بنسبة 40%؛
- نويات وحدة المعالجة الجرافيكية Radeon الجديدة التي تمتاز بإمداد الطاقة الخاص بها؛
- ميزة فك تشفير الفيديو H.265 الخاصة على الشريحة.
- تحسينات بنسب مزدوجة الخانات على أداء البطارية وفترة حياتها.
- ميزة غير مسبوقة: وضع شريحة Southbridge مدمجة على وحدة معالجة مسرّعة عالية الأداء من AMD.
سيتم تسليط الضوء على التفاصيل اليوم في العرض التقديمي لـ AMD ضمن المؤتمر الدولي للدارات الإلكترونية الصلبة، والتي تحمل عنوان "وحدة المعالجة المسرّعة 28nmx 86 من أجل مزيد من كفاءة الطاقة والمساحة"؛ حيث سيتم تقديم العرض من قبل المهندسة كاثي ويلكوكس، الزميلة ومهندسة التصميم في AMD، وسيتم تعريف الحاضرين على المزايا التقنية ومزايا إدارة الطاقة وكيفيات التطبيق الخاصة بوحدة المعالجة المسرّعة Carrizo.
التقدّم المحقّق من الناحية الهندسية
يسمح التصميم الجديد عالي الكثافة لـCarrizo باستيعاب 29 محولًا إضافيًا – 3.1 مليار-ضمن مساحة الشريحة ذاتها تقريبًا بالمقارنة مع الجيل السابق من وحدات المعالجة المسرعة Kaveri. ومن شأن هذه الكثافة أن تتيح مساحة أوسع للرسوم الجرافيكية، ومعالجة الوسائط المتعددة، وإدماج أداة Southbridge للتحكم بالأنظمة على شريحة واحدة. ويتضمن الدعم الإضافي للوسائط المتعددة معيار H.265 عالي الأداء للفيديو، إلى جانب إتاحة قدرة مضاعفة على ضغط الفيديو قياسًا بالجيل السابق. وسيدعم معيار H.265 أداء الفيديو بدقة 4k، إلى جانب دوره في تمديد حياة البطارية، مع تقليص متطلبات النطاق العريض عند مشاهدة مقاطع الفيديو المتوافقة مع هذا المعاير.
ونظرًا للعدد الإضافي من المحوّلات، فإن Carrizo تعتبر أول وحدة معالجة في القطاع تم تصميمها لتكون منسجمة مع مواصفات HAS 1.0 التي تم تطويرها من قبل مؤسسة HSA التي تنتج مسرّعات برمجية مثل GPU، ولكن وفق تصاميم أبسط بكثير تساعد على تحسين أداء التطبيقات بشكل كبير مع خفض استهلاك الطاقة.
ويتمثل أحد أهم مزايا تصميم HSA في ولوج الذاكرة الموحّد المتغاير (hUMA) ضمن Carrizo، والذي يسمح لوحدة المعالجة المركزية ووحدة المعالجة الجرافيكية بمشاركة مساحة عنوان الذاكرة ذاتها؛ حيث تستطيع الوحدتان الولوج إلى ذاكرة المنصة وتوزيع البيانات على أي موقع ضمن مساحة الذاكرة في النظام. وتسمح هذه البنية المتماسكة للذاكرة بخفض عدد التعليمات المطلوبة لإتمام العديد من المهام، الأمر الذي يسهم في تحسين الأداء وترشيد استهلاك الطاقة في آن معًا.
مزايا جديدة لتوفير الطاقة
تنطوي Carrizo على عدد من التقنيات الجديدة من نوعها لتعزيز كفاءة الطاقة. على سبيل المثال، تقوم تصاميم المعالجات الدقيقة التقليدية بتوفير مزيد من الجهد الكهربائي – بما يتراوح بين 10 إلى 15%-من أجل ضمان حصول المعالج على الجهد المطلوب عند حدوث أي هبوط في الجهد (يسمى بالإنجليزية droop). غير أن هذه العملية تستهلك مزيدًا من الطاقة وتؤدي إلى مزيد من التكاليف نظرًا لما تهدره من طاقة، حيث تستهلك نحو ضعف الطاقة المطلوبة لكل حالة رفع للجهد (مثلًا، يؤدي رفع الجهد بمقدار 10% إلى هدر للطاقة بمقدار 20%).
ولهذا السبب طورت AMD عددًا من التقنيات بهدف تعزيز الجهد، حيث تقوم معالجاتها الحديثة بمقارنة الجهد الوسطي مع مقدار الهبوط في الجهد على مستوى النانو ثانية أو حتى على مستوى أجزاء بالمليار من الثانية. وبما أن تعديلات الذبذبة تتم على مستوى النانو ثانية، فإن ذلك يقي الأداء الحوسبي من أي تراجع بشكل شبه كامل، مع خفض استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 10 بالمئة في وحدة المعالجة الجرافيكية، وإلى 19% في وحدة المعالجة المركزية.
كما تقدّم Carrizo تقنية جديدة على صعيد الطاقة تحت اسم "الجهد المتكيّف ورفع الذبذبة" (AVFS) التي تقوم على استخدام مستشعرات سيليكونية مبتكرة للسرعة، ومستشعرات للجهد، بالإضافة إلى المستشعرات التقليدية للحرارة والطاقة. وتسمح مستشعرات السرعة والجهد لكل واحدة من وحدات المعالجة المسرّعة بالتكيّف مع ما يخصها من المواصفات السيليكونية، وسلوك المنصة، وبيئة التشغيل؛ حيث أن التكيّف الفوري مع هذه العوامل يسمح تحقيق وفورات في الطاقة تصل إلى 30 بالمئة.
وبالإضافة إلى مساعدة وحدة المعالجة المركزية على توفير الطاقة عبر تقليص مساحة النواة، فقد عملت AMD أيضًا على تحسين تقنية 28nm لتعزيز كفاءة الطاقة، مع معايرة وحدة المعالجة الجرافيكية من أجل تحقيق الأداء الأمثل حتى عندما تكون الطاقة محدودة، وهو ما يسمح بتوفير الطاقة بنسبة تصل إلى 20% مقارنة بالوحدة ذاتها في Kaveri عند مستوى الذبذبة ذاته. وبشكل إجمالي، تهدف ابتكارات AMD الجديدة هذه إلى توفير الطاقة على أصغر المستويات مع الحفاظ على أداء عالٍ ومنخفض التكلفة بفضل عملية 28nm.
