APU procesoriai


APU procesoriai*

Darbą paruošė: Lina Jokubauskaitė, 2013, VDU.

APU (angl. Accelerated Processing Unit) – tai išplėstas centrinis procesorius, kuris gali atlikti papildomas skaičiavimo funkcijas. Paprastais žodžiais tariant, APU, tai procesorius (dažniausiai turintis kelis branduolius) ir grafikos procesorius integruoti viename luste. Tokia konstrukcija žymiai pagreitina duomenų mainus tarp abiejų, skaičiavimus atliekančių dalių, tuo pat metu sumažinant elektros sąnaudas.

APU vaizdus pristatymas
APU vaizdus pristatymas

Nuo 2004 metų modernios žemos – vidutinės klasės motininės plokštės dažnai turėdavo integruotą grafinį procesorių pagal šiaurinio tilto gamintoją („AMD“ su „Radeon“ grafika ar „Intel“ su „Intel Graphics Media Accelerator“, sutrumpintai „Intel GMA“).

Intel perėjimas į vieną lustą
Intel perėjimas į vieną lustą

Apie APU technologiją „AMD“ pradėjo kalbėti dar 2006 metais, nors pirmuosius procesorius pradėjo gaminti „Intel“. 2010 metų sausį pasirodė pirmos kartos „Nehalem“ architektūros „Core i3“, „i5“ ir „i7“ serijos procesoriai. Šios serijos procesoriai turintys integruotą vaizdo posistemę, dar vadinami kodiniais pavadinimais: „Arrandale“ – mobilūs procesoriai ir „Clarkdale“ – staliniai procesoriai. „AMD“ kompanijos APU mikroschemos, pavadintos „Fusion“ vardu, pasirodė 2011 metų sausio mėnesį. Kaip ir „Intel“ gaminiai, „AMD Fusion“ procesoriai labiau orientuoti į nešiojamus ir nedidelio pajėgumo personalinius kompiuterius.

Pirmuose „Intel APU“ mikroschemose, centrinis ir vaizdo procesoriai mechaniškai atskirti vienas nuo kito. Tai reiškia, kad APU tik iš dalies sujungia abiejų tipų procesorius.

Intel Nehalem ir Intel Sandy Bridge architektūros
Intel Nehalem ir Intel Sandy Bridge architektūros

Nuo antros kartos „Intel Sandy Bridge“ ir pirmos kartos „AMD Fusion“ procesoriuose centrinis ir vaizdo procesoriai jau nebėra mechaniškai atskirti vienas nuo kito, taip pat jau gali pasiūlyti ir visų šiaurinio tilto funkcijų integraciją į vieną lustą. Tokia konstrukcija tik dar labiau sumažina abi dalis jungiančios magistralės ilgį, tai leidžia arba padidinti duomenų perdavimo greitį, arba sumažinti sunaudojamos elektros energijos kiekį. Kol kas gamintojai renkasi antrąjį – energijos taupymo – kelią, todėl APU pasižymi tik vidutine skaičiavimo sparta ir mažomis elektros sąnaudomis.

AMD Llano APU struktūra
AMD Llano APU struktūra

APU procesoriaus pagrindu surinktą kompiuterį be vargo galima naudoti kasdieniam darbui, „Blu–ray“ filmų ir aukštos raiškos nuotraukų peržiūrai. Tačiau jie netinka daug skaičiavimų reikalaujantiems uždaviniams, tokiems kaip filmų montavimas arba 3D grafika.

APU procesoriai siūlo kitą labai naudingą funkciją tiek staliniams, tiek ir nešiojamiems kompiuteriams. Naudojant ir integruotą, ir diskrečią vaizdo posistemes, kompiuteris, pagal apkrovą gali persijungti tarp mažai energijos naudojančio APU vaizdo posistemio ir daug energijos naudojančios diskretinės vaizdo plokštės (Nvidia Optimus ir AMD Dynamic Switchable Graphics technologijos)

Galimybė persijungti tarp APU procesoriaus grafikos ir diskretinės vaizdo posistemės
Galimybė persijungti tarp APU procesoriaus grafikos ir diskretinės vaizdo posistemės

AMD šioje srityje žengia dar vieną žingsnį į priekį ir leidžia naudoti abu vaizdo posistemius, vienu metu, sujungiant integruotos ir diskretinės vaizdo plokščių pajėgumus (AMD Hybrid CrossFireX technologija, nuo 2012m. pervadinta AMD Dual Graphics).


APU ir diskrečių vaizdo posistemių palyginimas sintetiniuose testuose ir žaidimuose, naudojant aukštesnės klasės procesorius iš AMD ir Intel, su integruotais vaizdo posisteminiais, taip pat diskretinę Nvidia GeForce GTX 680 vaizdo plokšte.

testuose naudotos konfigūracijos
testuose naudotos konfigūracijos

3DMark sintetiniai testai, lyginant APU procesorių spartą tarp integruotų vaizdo posistemių ir diskrečių vaizdo plokščių

3DMark Vantage
3DMark Vantage
3DMark 11
3DMark 11

Kompiuterinių žaidimų testai, lyginant APU procesorių spartą tarp integruotų vaizdo posistemių ir diskrečių vaizdo plokščių

Just Cause 2
Just Cause 2
Batman: Arkham City
Batman: Arkham City
Just Cause 2
Just Cause 2
Batman: Arkham City
Batman: Arkham City

Energijos suvartojimas ramybes būsenoje ir apkrovimo metu

Energijos suvartojimas ramybės būsenoje
Energijos suvartojimas ramybės būsenoje
Energijos suvartojimas esant apkrovai
Energijos suvartojimas esant apkrovai

Šiuolaikiniai APU procesoriai tikrai negali pasigirti didelę skaičiuojamąją galią turinčiomis vaizdo posistemėmis, nors kiekviena nauja tokių vaizdo posistemių karta ir demonstruoja iki keliasdešimt procentų didesnę spartą. APU procesoriuose įmontuojami vis galingesni grafikos branduoliai, bet dauguma diskrečių vaizdo plokščių demonstruoja dešimtimis kartų didesnę spartą. Nors šie procesoriai ir nebuvo skirti pakeisti tūkstančius litų kainuojančių procesorių ir diskrečių vaizdo sistemų – dažniausiai APU procesorius perkantieji ir nenaudoja daug resursų naudojančių 3D grafikos ir filmų montavimų programų, kaip ir nežaidžia AAA tipo žaidimų.

Šiandien dauguma naujų nešiojamųjų kompiuterių procesorių parduodama su integruota vaizdo plokšte. Taip pat tokio tipo vaizdo apdorojimo posistemių procentas didėja ir tarp stacionariųjų kompiuterių. Pamažu tokių procesorių su integruotais lustais paplitimas tik didės, nes dauguma žemos ir vidutinės klasės procesorių „apginkluojami“ integruotomis vaizdo posistemėmis, net jei jis būna reikalingas tik išimtiniais atvejais – dauguma žmonių perkantys tokį procesorių įsigyja ir atskirą vaizdo plokštę. Taigi, manyti, jog dauguma naujų kompiuterių naudos integruotas grafikos posistemes būtų klaidinga. Jeigu kompiuteris buvo nupirktas su integruotu grafikos posistemiu, tai dar nereiškia, jog jis bus naudojamas. Paprasčiausiai jis gali būti išjungiamas, ir į darbą paleidžiama įprasta grafikos plokštė. Aišku, APU gali būti efektyviai panaudojama nešiojamajame kompiuteryje. Galiausiai, toks naujos kartos procesoriaus ir grafikos sistemos tandemas suteikia puikias galimybes turėti nepaprastai tylų, mažai elektros energijos naudojantį ir nedidelėms užduotims pakankamai galios turintį kompiuterį.


Naudotos medžiagos sąrašas:
https://en.wikipedia.org/wiki/AMD_Accelerated_Processing_Unit
https://en.wikipedia.org/wiki/Intel_HD_Graphics
https://en.wikipedia.org/wiki/Graphics_processing_unit
http://www.nk.lt/naujienos/naujas-procesoriu-evoliucijos-etapas
http://hexus.net/tech/reviews/cpu/38421-intel-core-i5-3570k-22nm-ivy-bridge/
http://www.tomshardware.com/reviews/pentium-g620-amd-a8-3870k-radeon-hd-6670,3140.html

* Šis darbas buvo atliktas kaip VDU „Kompiuterių architektūra“ dalyko namų darbo referatas.
Bet kokie laikmečio ir/arba mokslinių ir/arba technologinių faktų nesutapimai yra toleruotini.
Šis darbas netraktuotinas kaip neginčijami faktai.
Teksto autorinės teisės priklauso VDU ir darbo autoriui, Linai Jokubauskaitei,
Darbas atliktas 2013.05.20.

Parašykite komentarą