Szerző: Gálffy Csaba

2015. február 24. 11:34:00

Carrizo: hatékonyság 20 watt alatt

Minden korábbi megfontolást felrúgva a fogyasztás minimalizálására fókuszált az Excavator/Carrizo architektúra fejlesztésénél az AMD. Ezt eddig is többször elmondta a vállalat, az azonban csak most lett világos, hogy az áldozat a nagy teljesítményű implementáció lett.

Újabb részleteket hozott nyilvánosságra az AMD a készülő Carrizo processzorgenerációról, a héten zajló félvezetőipari ISSCC konferencián (tegnap az Intel hozta nyilvánosságra legújabb fejlesztéseit). Az új adatok megerősítik, hogy a vállalat minden követ megmozgatott a meglévő 28 nanométeres gyártástechnológia mellett elérhető fogyasztáscsökkentés érdekében, a kompromisszumok árát pedig a nagy teljesítményű implementáció hiányával fizeti meg a cég.

A gyártó még 2012-ben bejelentette, hogy a Carrizo generációs processzorokat már vadonatúj módszerrel tervezi. Az áramköröket szintetizáló szoftverek ugyanis egy újabb, nagy sűrűségre fókuszáló libraryből (High Density Libray, HDL) dolgoznak, amely elsődleges prioritásként kezeli a minél kisebb lapkaterületet és a minél alacsonyabb fogyasztást. A "vékony" vagy "sűrű" library-k sok erényük mellett ugyanakkor teljesítmény szempontjából nem ideálisak, és az előző generációk kézi optimalizációit is nélkülözik.

Integrált déli híd

Részben ez a helytakarékosság tette lehetővé, hogy az AMD az alaplapi chipkészlet utolsó fontosabb elemét is a processzorra költöztesse, a Carrizo már azonos lapkán tartalmazza a déli hidat is, így valódi rendszerchipként tekinthetünk rá. Az integráció az AMD szerint teljes, az eddig különálló lapka nem csak közös tokozást kapott, hanem ténylegesen a processzor szerves részévé vált. Az Intel is hasonló utat követ egyébként, a kékek azonban egyelőre csak a processzor és a déli híd közös tokozásáig jutottak el, a Broadwell generációval csak a hangfeldolgozás költözött a processzorra.

Az integráció több fontos előnnyel is jár, talán a legfontosabb az alacsonyabb fogyasztás - összhangban a Carrizo egész tervezési filozófiájával. Egyrészt a dél híd áramkörei immár a processzoral együtt, 28 nanométeren készülnek, nem pedig az elavultabb 45-65 nanométeres eljárással (az elavult gyártósorokat a gyártók rendszeresen újrahasznosítják az ilyen, kevésbé kritikus chipek gyártására), ezzel a használt feszültség is alacsonyabb lehet. A fogyasztáscsökkenés másik része onnan ered, hogy a déli híd áramköreinek energiagazdálkodása immár a processzor központi vezérlője alá tartozik, amely precízen tudja szabályozni az áramellátást és lekapcsolni az épp nem használt részeket.

Trükkök százai

Arról már novemberi cikkünkben beszámoltunk, hogy az AMD rengeteg friss megoldást talált ki a processzor fogyasztásának mérséklésére - ahogy a nagy sűrűségű felépítést, ezt is a 28 nanométeren maradás kényszerítette ki. A hatékonyabb gyártástechnológia hiányában a cég az architektúra finomításával, a kisebb-nagyobb pazarlások megszüntetésével igyekszik visszavágni az energiafelhasználást.

Az egyik ilyen megoldás az Adaptive Voltage-Frequency Scaling (AVFS). A Carrizo összesen 10 AVFS modult tartalmaz, ezek a részegységek órajelét és feszültségét tudják egészen finom lépésekben szabályozni. Ebben az AVFS segítségére vannak a korábbinál fejlettebb szenzorok, amelyek az áramerősség és a hőmérséklet mellett immár a feszültséget és az órajelet is pontosan mérik. A visszacsatolásos rendszerben működő AVFS az AMD szerint képes kihozni a processzorokból a tényleges maximumot. Ezt a maximumot szó szerint érti a gyártó, az AVFS nem előre elkészített táblázatokból, hanem az adott processzor konkrét viselkedéséből számítja a feszültség-frekvencia optimumot, amely (a gyártás szórása miatt) processzorok között is eltérő lehet. Az AVFS segítségével így nem a legrosszabb forgatókönyvre kell hangolni az energiamenedzsmentet, hanem adott processzor adott tranzisztoraihoz lehet igazítani.

A gyártó szerint az AVFS lenyűgöző eredményeket produkált: azonos fogyasztás (10 watt) mellett az órajel mintegy 29 százalékkal magasabb, azonos frekvencia mellett pedig a felvett energia esik 40-50 százalékkal. Ezek meglepően jó eredmények, vagy az AMD eddig használt energiagazdálkodása volt pocsék, vagy az AVFS a számítástechnika Szent Grálja - az igazság valahol középen lehet. Mielőtt túlságosan elragadtatnánk magunkat, érdemes megfigyelni, hogy az AVFS pozitív hatása egy viszonylag szűk fogyasztási tartományra korlátozódik, asztali vagy szerveres környezetben marginális hatása lesz.

A Carrizo egy új energiagazdálkodási szintet is bevezet S0i3 néven. A cég szerint ez a szint a hagyományos S3 móddal, a készenléti állapottal azonos, vagyis a processzor gyakorlatilag minden eleme lekapcsol, fogyasztása mintegy 50 milliwattra esik. Az S3 nagy hátránya, hogy igen időigényes a processzor lekapcsolása és felébresztése is, bekapcsolt számítógépnél lehetetlen a használata. Az S0i3 ezt a problémát oldja meg, az új állapot az S3-hoz nagyon hasonló fogyasztási szintet üt meg, onnan azonban a másodperc törtrésze alatt fel tud ébredni, így felhasználóbarátabb, gyakrabban aktiválható.

Hatékonyabb grafika

Az új, nagy sűrűségű könyvtárak a Carrizo GPU-ját is érintik, a tömörebb felépítés mellett pedig a fogyasztásra is jótékony hatással van a frissítés. Az AMD adatai szerint a szivárgási áram (amely munkát nem végez, de melegíti a processzort) mintegy 18 százalékkal esett, azonos fogyasztás mellett 10 százalékkal magasabb frekvencia, azonos teljesítmény mellett pedig 20 százalékkal kisebb fogyasztás érhető el. Ennek az optimalizációnak tudható be, hogy az AMD a 20 wattos hőkeretbe most 8 teljes GCN magot tudott beszorítani, szemben az előző generáció hat moduljával.

Miért érdemes belevágnod a Scrum képzésünkbe? (x) Október 21-én Scrum alapozó képzést indít a HWSW, íme néhány jó érv a kurzus mellett.

A sort hosszan lehetne folytatni, az AMD ugyanis a processzor minden pontjához alaposan hozzányúlt az energiatakarékosság jegyében. Egyet azért még érdemes kiemelni: az AnandTechnek sikerült hivatalos forrásból megerősítenie, hogy a Carrizóban már aktív lesz az "inter-frame power gating" technológia. Ez lehetővé teszi, hogy a kijelzőre soha nem kerülő képek renderelésével a GPU ne fárassza magát, ha a frame buffer tele van, akkor lekapcsolhat a grafikus egység. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a GPU csak annyit dolgozik, amennyit a monitor frissítési frekvenciája szükségessé tesz, ami játékok alatt drámai fogyasztáscsökkenést hozhat.

Asztal? Szerver?

A fejlesztések tehát együttesen mind-mind a Carrizo architektúra hatékonyságát növelik, a megcélzott, 20 watt alatti fogyasztási kategóriában. De mi lesz a nagy teljesítményű, nagy órajelű implementációval? Nos, a rendelkezésre álló információk szerint az AMD nem látja értelmét az asztali és szerveres implementációnak, ha jön is ilyen formában processzor, az a notebookos Carrizo valamilyen módosított verziója lesz - szerény fogyasztással és szerény teljesítménnyel. Ez az architektúra tehát egészen biztosan nem teszi az AMD CPU-kat a mainstream asztali és szerveres szegmensben újra versenyképessé.

a címlapról