AMD Accelerated Processing Unit (APU), anteriormente conhecida como Fusion, é uma série de microprocessadores de 64 bits da Advanced Micro Devices (AMD), combinando uma unidade de processamento central (CPU) AMD64 de uso geral e uma unidade de processamento gráfico integrado 3D (IGPU) em um único chip.
A AMD anunciou a primeira geração de APUs, Llano para alto desempenho e Brazos para dispositivos de baixo consumo, em janeiro de 2011. A segunda geração Trinity para alto desempenho e Brazos-2 para dispositivos de baixo consumo foram anunciadas em junho de 2012. A terceira geração Kaveri para dispositivos de alto desempenho foi lançada em janeiro de 2014, enquanto Kabini e Temash para dispositivos de baixo consumo foram anunciados no verão de 2013. Desde o lançamento da microarquitetura Zen, as APUs Ryzen e Athlon foram lançadas no mercado global como Raven Ridge na plataforma DDR4, após Bristol Ridge um ano antes.
A AMD também forneceu APUs semi-personalizadas para consoles a partir do lançamento dos consoles de videogame de oitava geração Sony PlayStation 4 e Microsoft Xbox One.
História O projeto AMD Fusion começou em 2006 com o objetivo de desenvolver um sistema em um chip que combinasse uma CPU com uma GPU em um único chip. Esse esforço foi impulsionado pela aquisição da fabricante de chipsets gráficos ATI pela AMD em 2006. O projeto supostamente exigiu três iterações internas do conceito Fusion para criar um produto considerado digno de lançamento. Os motivos que contribuíram para o atraso do projeto incluem as dificuldades técnicas de combinar uma CPU e uma GPU no mesmo chip em um processo de 45 nm e visões conflitantes sobre qual deveria ser o papel da CPU e da GPU no projeto.
A primeira geração de APUs para desktop e laptop, codinome Llano, foi anunciada em 4 de janeiro de 2011 na Consumer Electronics Show de 2011 em Las Vegas e lançada logo depois. Ela apresentava núcleos de CPU K10 e uma GPU Radeon HD série 6000 no mesmo chip no soquete FM1. Uma APU para dispositivos de baixo consumo foi anunciada como a plataforma Brazos, baseada na microarquitetura Bobcat e uma GPU Radeon HD série 6000 no mesmo chip.
Em uma conferência em janeiro de 2012, o colega corporativo Phil Rogers anunciou que a AMD iria renomear a plataforma Fusion como Heterogeneous System Architecture (HSA), afirmando que "é apropriado que o nome dessa arquitetura e plataforma em evolução seja representativo de toda a comunidade técnica que está liderando o caminho nesta área muito importante de tecnologia e desenvolvimento de programação." No entanto, foi posteriormente revelado que a AMD havia sido alvo de um processo de violação de marca registrada pela empresa suíça Arctic, que usou o nome "Fusion" para uma linha de produtos de fonte de alimentação.
A APU de desktop e laptop de segunda geração, codinome Trinity, foi anunciada no Financial Analyst Day de 2010 da AMD e lançada em outubro de 2012. Ela apresentava núcleos de CPU Piledriver e núcleos de GPU Radeon HD série 7000 no soquete FM2. A AMD lançou uma nova APU baseada na microarquitetura Piledriver em 12 de março de 2013 para laptops/celulares e em 4 de junho de 2013 para desktops sob o codinome Richland. A APU de segunda geração para dispositivos de baixo consumo, Brazos 2.0, usava exatamente o mesmo chip de APU, mas rodava em uma velocidade de clock mais alta e renomeou a GPU como Radeon HD série 7000 e usava um novo chip controlador de I/O.
Os chips semi-personalizados foram introduzidos nos consoles de videogame Microsoft Xbox One e Sony PlayStation 4, e posteriormente nos consoles Microsoft Xbox Series X|S e Sony PlayStation 5.
Uma terceira geração da tecnologia foi lançada em 14 de janeiro de 2014, apresentando maior integração entre CPU e GPU. A variante para desktop e laptop tem o codinome Kaveri, com base na arquitetura Steamroller, enquanto as variantes de baixo consumo, com os codinomes Kabini e Temash , são baseadas na arquitetura Jaguar.
Desde a introdução dos processadores baseados em Zen, a AMD renomeou suas APUs como Ryzen com Radeon Graphics e Athlon com Radeon Graphics, com unidades de desktop atribuídas com o sufixo G em seus números de modelo (por exemplo, Ryzen 5 3400 G e Athlon 3000 G) para distingui-las de processadores comuns ou com gráficos básicos e também para se diferenciar de suas antigas APUs da série A da era Bulldozer. As contrapartes móveis sempre foram emparelhadas com Radeon Graphics, independentemente dos sufixos.
Em novembro de 2017, a HP lançou o Envy x360, apresentando a APU Ryzen 5 2500U, a primeira APU de 4ª geração, baseada na arquitetura de CPU Zen e na arquitetura gráfica Vega.
Características Heterogeneous System Architecture
A AMD é membro fundador da Heterogeneous System Architecture (HSA) Foundation (HSA) e, consequentemente, está trabalhando ativamente no desenvolvimento da HSA em cooperação com outros membros. As seguintes implementações de hardware e software estão disponíveis nos produtos da marca APU da AMD:
Tipo HSA feature Primeira implementação Notas Plataforma Otimizada Suporte para computação GPU C++ 2012APUs Trinity Suporte às instruções do OpenCL C++ e à extensão de linguagem C++ AMP da Microsoft. Isso facilita a programação da CPU e da GPU trabalhando juntas para processar cargas de trabalho paralelas. MMU com reconhecimento de HSA A GPU pode acessar toda a memória do sistema por meio dos serviços de tradução e gerenciamento de falhas de página da HSA MMU. Gerenciamento de energia compartilhado CPU e GPU agora compartilham o orçamento de energia. A prioridade é do processador mais adequado às tarefas atuais. Integração Arquitetônica Heterogeneous Memory Management: a MMU da CPU e a IOMMU da GPU compartilham o mesmo espaço de endereço. 2014PlayStation 4,APUs Kaveri CPU e GPU agora acessam a memória com o mesmo espaço de endereço. Pointers agora podem ser passados livremente entre CPU e GPU, permitindo zero-copy. Memória totalmente coerente entre CPU e GPU A GPU agora pode acessar e armazenar em cache dados de regiões de memória coerentes na memória do sistema, além de referenciar os dados do cache da CPU. A coerência do cache é mantida. A GPU usa memória de sistema paginável por meio de ponteiros de CPU A GPU pode aproveitar a memória virtual compartilhada entre a CPU e a GPU, e a memória do sistema paginável agora pode ser referenciada diretamente pela GPU, em vez de ser copiada ou fixada antes do acesso. Integração de sistemas Troca de contexto de computaçãode GPU 2015APU Carrizo Tarefas de computação na GPU podem ter contexto alternado, permitindo um ambiente multitarefa e também uma interpretação mais rápida entre aplicativos, computação e gráficos. Preempção de gráficos de GPU Tarefas gráficas de longa duração podem ser interrompidas para que os processos tenham acesso de baixa latência à GPU. Quality of service Além da troca de contexto e preempção, os recursos de hardware podem ser equalizados ou priorizados entre vários usuários e aplicativos.
Visão geral dos recursos
Plataformas da marca APU ou Radeon Graphics
As APUs da AMD possuem módulos de CPU, cache e um processador gráfico de classe discreta, todos no mesmo chip, utilizando o mesmo barramento. Essa arquitetura permite o uso de aceleradores gráficos, como o OpenCL, com o processador gráfico integrado.APU101_Final_Jan 2011.pdf O objetivo é criar uma APU "totalmente integrada", que, segundo a AMD, eventualmente contará com "núcleos heterogêneos" capazes de processar o trabalho da CPU e da GPU automaticamente, dependendo dos requisitos de carga de trabalho.
GPU baseada em TeraScale Arquitetura K10 (2011): Llano
"Stars" AMD K10-cores GPU integrada baseada em Evergreen/VLIW5 (marca Radeon HD 6000) Northbridge PCIe Controlador de memória DDR3 para arbitrar entre solicitações de memória coerência e não coerentes. A memória física é particionada entre a GPU (até 512& MB) e a CPU (o restante). Unified Video Decoder Suporte a vários monitores AMD Eyefinity
A APU de primeira geração, lançada em junho de 2011, foi usada em desktops e laptops. Ela era baseada na arquitetura K10 e construída em um processo de 32 nm com dois a quatro núcleos de CPU em uma potência de design térmico (TDP) de 65-100 W e gráficos integrados baseados na série Radeon HD 6000 com suporte para DirectX 11, OpenGL 4.2 e OpenCL 1.2. Em comparações de desempenho com o Intel Core i3-2105 de preço semelhante, a APU Llano foi criticada por seu baixo desempenho de CPU e elogiada por seu melhor desempenho de GPU. A AMD foi posteriormente criticada por abandonar o Socket FM1 após uma geração.
Arquitetura Bobcat (2011): Ontario, Zacate, Desna, Hondo CPU baseada em Bobcat GPU baseada em Evergreen/VLIW5 (marca Radeon HD 6000 e Radeon HD 7000) Northbridge Suporte PCIe. Controlador de memória DDR3 para arbitrar entre solicitações de memória coerência e não coerentes. A memória física é particionada entre a GPU (até 512& MB) e a CPU (o restante). Unified Video Decoder
A plataforma AMD Brazos foi introduzida em 4 de janeiro de 2011, visando os mercados de subnotebooks, netbooks e pequenos formatos de baixo consumo. Ela apresenta a APU AMD Série C de 9 watts (codinome: Ontario) para netbooks e dispositivos de baixo consumo, bem como a APU AMD Série E de 18 watts (codinome: Zacate) para notebooks convencionais e econômicos, all-in-ones e desktops pequenos. Ambas as APUs apresentam um ou dois núcleos Bobcat x86 e uma GPU Radeon Evergreen Series com suporte completo a DirectX11, DirectCompute e OpenCL, incluindo aceleração de vídeo UVD3 para vídeo HD, incluindo 1080p.
A AMD expandiu a plataforma Brazos em 5 de junho de 2011 com o anúncio da APU AMD Z-Series de 5,9 watts (codinome: Desna) projetada para o mercado de tablets. A APU Desna é baseada na APU Ontario de 9 watts. A economia de energia foi alcançada reduzindo as tensões da CPU, GPU e northbridge, reduzindo os relógios ociosos da CPU e GPU, bem como introduzindo um modo de controle térmico de hardware. Um modo turbo core bidirecional também foi introduzido.
A AMD anunciou a plataforma Brazos-T em 9 de outubro de 2012. Ela compreendia a APU AMD Z-Series de 4,5 watts (codinome Hondo) e o A55T Fusion Controller Hub (FCH), projetado para o mercado de tablets. A APU Hondo é um redesenho da APU Desna. A AMD reduziu o uso de energia otimizando a APU e o FCH para tablets.
A plataforma Deccan, incluindo as APUs Krishna e Wichita, foi cancelada em 2011. A AMD havia planejado originalmente lançá-las no segundo semestre de 2012.
Arquitetura Piledriver (2012): Trinity e Richland
CPU baseada em Piledriver GPU baseada em Northern Islands/VLIW4 (marca Radeon HD 7000 e 8000) Northbridge unificado – inclui AMD Turbo Core 3.0, que permite o gerenciamento automático de energia bidirecional entre módulos de CPU e GPU. A energia para a CPU e GPU é controlada automaticamente alterando a frequência de clock dependendo da carga. Por exemplo, para uma APU A10-5800K não-overclocked a frequência da CPU pode mudar de 1.4 GHz para 4.2 GHz, e a frequência da GPU pode mudar de 304 MHz para 800 MHz. Além disso, o modo CC6 é capaz de desligar núcleos de CPU individuais, enquanto o modo PC6 é capaz de diminuir a energia em toda a trilha. AMD HD Media Accelerator – inclui AMD Perfect Picture HD, tecnologia AMD Quick Stream e tecnologia AMD Steady Video. Controladores de vídeo: suporte AMD Eyefinity para configurações multi-monitor, HDMI, DisplayPort 1.2, DVI
Trinity A primeira iteração da plataforma de segunda geração, lançada em outubro de 2012, trouxe melhorias no desempenho da CPU e da GPU para desktops e laptops. A plataforma possui de 2 a 4 núcleos de CPU Piledriver, construídos em um processo de 32 nm com um TDP entre 65 W e 100 W, e uma GPU baseada na série Radeon HD7000 com suporte para DirectX 11, OpenGL 4.2 e OpenCL 1.2. A APU Trinity foi elogiada pelas melhorias no desempenho da CPU em comparação com a APU Llano.
Richland Núcleos de CPU "Enhanced Piledriver"