پردازنده AMD Fusion


 






 
اولین پردازنده Fusion کمپانی AMD در راند اول، پردازنده Atom اینتل را ناک اوت می کند.
موضوع به Computex 2007 برمی گردد که AMD برای اولین بار اعلام کرد طرح هایی برای ساخت یک پردازنده جدید به نام Fusion در سر دارد؛ بنابراین ما برای مدتی طولانی منتظر این پردازنده بوده ایم. خوشبختانه، این انتظار حالا به پایان رسیده و AMD نهایتاً با اولین محصول از سری محصولات Fusion یعنی E-350 وارد بازار شده است.
آن دسته از افرادی که آرزو داشتند این چیپ های جدید بتوانند رقیبی برای LGA1155 Sandy Bridge اینتل باشند به احتمال زیاد ناامید خواهند شد زیرا اولین پردازنده های Fusion، سیستم های دسک تاپ و نت بوک با فاکتور فرم کوچک نظیر لپ تاپ ها را هدف گرفته اند.
در حالی که این امر ممکن است تا حدودی باعث ناامیدی علاقه مندان این حوزه شود، حرکت خوبی در سمت AMD به شمار می رود زیرا پردازنده های کم مصرف فعلی اینتل یعنی سری Atom از نظر خیلی ها به عنوان نقطه آسیب پذیر اینتل شناخته شده است. ما نیز به این نتیجه رسیدیم که پردازنده های Atom توان مناسبی ندارند؛ آخرین سیستم مجهز به پردازنده Atom ی که مشاهده کردیم قادر نبود تست های ما که با استفاده از نرم افزار Media Benchmark Suite انجام گرفته بود را به اتمام برساند.
بنابراین چه چیزی در درون Fusion وجود دارد که ما را مجبور می کند به آن توجه کنیم؟ به طور اخص، این پردازنده ها اولین پردازنده های AMD هستند که قرار است از CPU و GPU که در داخل یک چیپ سیلیکونی واحد قرار داده شده است، استفاده کنند. در واقع، AMD ادعا می کند از آن جایی که CPU و GPU ی پردازنده های Fusion کاملاً در یک مکان واحد و در کنار هم قرار گرفته اند، به یک moniker جدید یعنی (APU(Accelerated Processing Unit نیاز است. علیرغم این سطح پیشرفته یکپارچگی، هنوز هم امکان این وجود دارد که به طور جداگانه در مورد بخش های GPU و CPU بحث نمائیم.
بخش CPUاز E-350 براساس طراحی جدید و کم مصرف Bobcat که قرار است سریع و چابک باشد، ساخته شده است. برای دستیابی به این اهداف، هر هسته با dual x86 decode paths که یک branch predictor پیشرفته و قابلیت اجرای out-of-order، ویژگی که پردازنده Atom اینتل فاقد آن است تجهیز گردیده است.
AMD همچنین ادعا می کند میکروساختار را به منظور به حداقل رساندن انتقال و حرکت داده ها و خواندن های غیرضروری به منظور کمک به افزایش کارآیی بهینه کرده است. طراحی Bobcat همچنین از clock-and power-gating پشتیبانی می کند، بنابراین بخش هایی از CPU یا سرعت ساعت شان را کاهش می دهند و یا وقتی به منظور کاهش مصرف انرژی از آن ها استفاده نمی شود کاملاً غیرفعال و خاموش می گردند. تعداد هسته هایی که هر APU دارد در محصولات مختلف این خانواده متغیر است. E-350 دو هسته دارد در حالی که E-240 و C-30 پردازنده های تک هسته ای هستند.
سرعت های ساعت نیز در این خانواده متفاوت و از ‎1،6GHz برای E-350 تا ‎1GHzبرای C-50 متغیر است.

بخش GPU از APU که بخش اعظم سطح 75 میلیمتر مربعی سیلیکون تشکیل دهنده پردازنده را اشغال می کند براساس یک کلاستر از پردازنده های (Very Long Instruction Word-5 (80 VLIW-5ساخته شده است. AMD نام باشکوه و مجلل Radeon HD 6310 را برای این GPU انتخاب کرده است اما این پردازنده گرافیکی در اصل یک نمونه بهینه شده از Radeon HD 5450 است. این نام گذاری الزاماً چیز بدی نیست زیرا فقط یک سال قبل، HD 5450 به عنوان یک GPU مجزا که هدف آن PC های رسانه ای بود به فروش رفت. در نتیجه بسیار هیجان انگیز است که AMD ترتیبی اتخاذ کرده تا آن را در داخل چنین APU کم مصرف و کوچکی جای دهد. ارتقای اساسی انجام گرفته، اضافه نمودن همان موتور Universal Video Decoder3 که در داخل سایر GPU های سری HD 6000 قرار دارد بوده است.
این کار امکان پشتیبانی از HDMI 1.4a را فراهم می کند بدین ترتیب E-350 حداقل می تواند سعی کند ویدئوی Blu-ray 3D را پردازش و پخش کند.
APU ها علاوه بر این که می توانند در واریاسیون های دو و تک هسته ای عرضه شوند، براساس میزان انرژی نیز قابل طبقه بندی هستند؛APU ها ی سری E (با کد Zacate) در حوزه 18 وات TDP قرار می گیرند در حالی که پردازنده های سری C (با کد Ontario) کم مصرف تر هستند و می توانند با 9 وات کار کنند. علیرغم کدهای متفاوت، تنها تفاوت بین این دو سری از APU ها این است که چیپ های سری C با سرعت ساعت بسیار کم تری کار می کنند تا بتوانند به مصرف انرژی کم تری که برای آن ها تعریف شده است دست پیدا کنند.
APUها سری E و سری C مثل همتاهای دسک تاپ خود از حافظه DDR3 تک کانال پشتیبانی می کنند. DIMMهای استاندارد‎1.65Vخوب هستند اما اگر بخواهید مصرف انرژی کلی سیستم را تا حد ممکن پایین نگه دارید بهتر است استفاده از اجزا و قطعاتی که با ولتاژ پایین کار می کنند را در نظر بگیرید. هر چند AMD کنترولر حافظه inboard را به ‎1066MHz محدود کرده است.
این موضوع شاید برای کسانی که چیزهایی در مورد حافظه های ‎1600MHzسه کاناله خوانده اند تا حدودی عجیب جلوه کند اما در به حداقل رساندن مصرف کلی سیستم کمک شایان توجهی محسوب می شود. متاسفانه این پهنای باند محدود حافظه، بین اجزای GPU و CPU به اشتراک گذاشته می شود؛ برخلاف GPU آن برد پردازنده های Sandy Bridge اینتل،GPU می تواند هر مقدار از KB1024 کاشه سطح 2 را از CPU قرض بگیرد.
اولین گروه APU ها در مقایسه با اغلب CPU ها، با چهار خط PCI-E، کنترولر PCI-E کم تر پیشرفته تری دارند این موضوع ممکن است نوعی خست تلقی شود اما در عالم واقعی ممکن است تفاوت اندکی ایجاد کند. حتی اگر شما یک کارت گرافیکی فوق العاده قدرتمند را با یک Bobcat APU جفت کنید، کارآیی محدود هسته های CPU می تواند خیلی پیش از کمبود خط های PCI-E یک گلوگاه مهم ایجاد کند.
با کنار هم قرار دادن تمام این موارد، و فراهم نمودن بقیه مواردی که خط تولید Bobcat APUهای AMD نیاز به توفیق در آن ها دارد Hudson M1 Southbridge متولد می شود. AMD هنوز TDP آن را اعلام نکرده اما به احتمال زیاد TDP آن کم تر از خروجی 6 واتِ SB850 قدیمی تر خواهد بود زیرا فاقد کنترولر RAID یا خط های PCI-E است.
البتهSouthbridge از 14 درگاه USB 2 و شش درگاه SATA 6Gbps پشتیبانی می کند. شما احتمالاً نمی توانید در ابزارهای کامپکت و جمع و جوری که APU های Bobcat آن را هدف گرفته از تمام این درگاه ها استفاده کنید اما این کار امکان ساخت و تولید یک NAS boxبسیار کارآمد را که از قابلیت اتصال مناسبی برخوردار است فراهم می آورد.

کارآیی
 

مثل پردازنده Atom اینتل، شما نمی توانید به تنهایی یک APU بخرید زیرا این چیپ ها در داخل مادربردهای شان قرار می گیرند. در نتیجه، برای قضاوت در مورد کارآیی E-350 ما مجبور بودیم از یک مادربرد مناسب و چیپی که از قبل وجود داشته استفاده کنیم. خوشبختانه، Gigabyte با فراهم نمودن یک نمونه از بُرد GA-E350N-USB3 خود که قیمت خرده فروشی آن باید حدود 126 پوند باشد به ما کمک کرد.
این، یک بُرد mini-ITX به رنگ آبی و یک محافظ حرارتی سیاه رنگ که هم بر روی APU و هم Southbridge سوار می شود است. به heatsink یک فن بی صدا و کوچک متصل شده که در طی تست های ما به خوبی بُرد را خنک می کرد.
برخلاف مادربردهای Atom ی که ما دیده ایم، GA-E350N-USB3 دارای سوکت های پاور full-size24 پین ATX و 4 پین ATX12 است. این برد در عین حال 4 درگاه SATA 6Gbps دارد که کم تر از تعداد درگاه هایی است که Southbridge فراهم می کند اما باید برای خیلی از سیستم ها کافی باشد. GA-E350N-USB3 همچنین دارای 4 درگاه USB2و دو درگاه USB3 است. اگر نمی خواهید از GPU مجتمع با این مادربرد استفاده کنید می توانید یک کارت گرافیکی را در داخل شکاف ‎16x PCI-E قرار دهید، گرچه بنا به دلایلی که در بالا ذکر شد این کارت فقط چهار خط از پهنای باند PCI-E را دریافت می کند.
ما بُرد 125پوندی Gigabyte را که به E-350 مجهز است با دو نسخه از پردازنده های خانواده Atom اینتل؛ Zotac IONITX-F-E ‏125پوندی با یک پردازنده Atom N330 و کارت گرافیکNvidia ION و 100Zotac NM10-DTXWiFi پوند ی با پردازنده Atom D510 وکارت گرافیکی آن برد GMA3150 تست کردیم.
تست های ما بر روی APU جدید AMD خیلی خوب آغاز شد و AMD با فاصله زیادی پردازنده های Atom را در Media Benchmarkهای ما پشت سر گذاشت. در واقع، فقط همان سیستم AMD بود که توانست تست ها را با موفقیت پشت سر بگذارد. ممکن است امتیاز کلی 346 حتی در مقایسه با یک PC دسک تاپ 5 سال قبل کُند به نظر برسد اما این امتیاز بسیار بهتر از نتایج به دست آمده از هر دو بُرد Atom بود.
امتیاز 338 که سیستم Fusion در تست مربوط به ویرایش تصویر کسب کرد واقعاً تاثیر گذار بود زیرا تقریبا دو برابر سریع تر از بُرد مجهز به Atom N330 و بسیار سریع تر از بُرد ارزان تر اما مدرن تر مبتنی بر Atom D510 بود.

این واقعیت که سیستم Fusion قادر به تکمیل و پشت سر گذاشتن تست multi-tasking بود نشان گر مزیت out-of-order exection در مقایسه با Hyper-Threading در موقعیت های multi-tasking سنگین است.این موضوع، استفاده از سیستم مبتنی بر Fusion را به یک تجربه بسیار دلپذیر تبدیل می کند زیرا واقعاً می تواند بیش از یک وظیفه را در یک زمان به انجام برساند.
هر چند، در حالی که GPU ی درون مادربرد مجهز به E-350 دو بار سریع تر از بهترین سیستم مبتنی بر Atom است، حداقل نرخ فریم ‎18fps، حتی در یک بازی نظیر Minecraft به اندازه کافی سریع نبود. Atom D510 مجهز به سیستم Zotac حتی از این هم بدتر بود زیرا GMA3150 GPU اینتل آن فقط از حداکثر رزولوشن ‎1280×720 پشتیبانی می کند بنابراین ما حتی قادر نبودیم کاری کنیم تا سیستم دسک تاپ ما یک تصویر واضح ایجاد کند، چه رسد به این که بتواند یک بازی را اجرا کند.
پخش فایل های رسانه ای احتمالاً یکی از کارهایی است که این سیستم ها مدت زمان زیادی را صرف انجام آن می کنند بنابراین ما قابلیت آن ها را برای پخش محتوای ‏‎1080p HD، هم از دیسک سخت و هم زمانی که از طریق BBC iPlayer پخش می شدند تست کردیم. نتایج این تست ها هم در حوزه CPU و هم در ارتباط با GPU آمارهای خوبی را به نمایش گذاشتند.
متاسفانه برای AMD، بُرد E-350 در طی این تست کمی لغزش داشت. E-350 محتوای iPlayer استاندارد را به خوبی پخش می کرد اما وقتی سعی کردیم یک HD stream را پخش کنیم به دست و پا زدن افتاد. همچنین در پخش ویدئدوی ‎1080p در Media Player یا Media Player Classic با مشکلاتی مواجه بود. پس از کسب نتایج قوی در سایر تست ها، ما کمی بیش تر با آن ور رفتیم و متوجه شدیم که سیستم برخلاف انتظار ما قادر نبود playback را به درون GPU (پردازنده گرافیکی ) offload کند.
پس از اندکی بررسی، ما متوجه شدیم که این به خاطر نیاز بسیاری از برنامه های پخش رسانه به یک ارتقا برای اجرای صحیح فایل ها در چیپ های AMD Fusion است. برخی از این برنامه ها مثل PowerLink Power DVD از قبل update شده بودند اما برنامه هایی که ما تست می کردیم به چنین ارتقایی نیاز داشتند.
بُرد اینتل که به GMA اینتل مجهز بود نیز در پخش روان HD stream ناموفق و قادر به گذراندن تست ‎1080pنبود زیرا نمی توانست این رزولوشن را نمایش دهد. بدون شک میزان مصرف انرژی یک حوزه بسیار مهم برای پردازنده هایی که ابزار سیار و فرم فاکتورهای کوچک را نشانه گرفته اند محسوب می شود و از این منظر، E-350 ناامید کننده بود؛ در یک سطح سیستمی E-350 ‏57 وات مصرف می کرد که این مقدار اندکی بیش تر از هر یک از سیستم های Atom بود. در حداکثر بار کاری، سیستم E-350 یازده درصد بیش تر از بُرد Zotac ION انرژی مصرف می کرد اما درMedia Benchmark های ما 95 درصد سریع تر بود.

نتیجه گیری
 

E-350 یک گام بزرگ رو به جلو برای AMD و یک خیز غول آسا برای پردازش کم مصرف محسوب می شود زیرا اولین سیستمی است که می تواند تقریبا هر کاری را که ما می خواستیم انجام دهد.
اولین GPU کمپانی AMD به اندازه ای عالی است که اینتل در حال حاضر از سر و صدا کردن در مورد سری Atom خود دست برداشته و شروع به طراحی چیزی کرده که بیش از این ها بتواند قدر و منزلت و موقعیت یگانه این کمپانی را به عنوان پیشوا و رهبر بازار CPU حفظ کند.
هر چند، در این مرحله ما نمی توانیم Fusion را بدون هیچ قید و شرطی توصیه کنیم زیرا طراحی APU بدین معنا است که برای پخش نرم و روان ویدئوی ‎1080p به نرم افزاری که به روشی خاص بهینه شده باشد متکی است. به احتمال زیاد این وضعیت با گذشت زمان ارتقاء خواهد یافت زیرا AMD در حال انجام اقداماتی برای برطرف کردن این مشکل است. درشکل (4)، نتایج تست های ما نشان داده شده است.
منبع: بزرگراه رایانه، شماره ی 140