Zen+Vega AMD携锐龙APU重“芯”出发

《电脑爱好者》2017年第23期 2018-05-15 13:29专题 标签:AMD 锐龙APU
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也许是受到了AMD Zen的刺激,英特尔在发布八代酷睿时终于一改“挤牙膏”策略,首发的Kaby Lake Refresh移动处理器虽然依旧延续了14nm工艺,但却引入了4核8线程,让15W的U系列酷睿处理器有了比肩上代45W H系列酷睿处理器的动力。为了不让英特尔独美于前,AMD也在10月底发布了旗下第八代锐龙APU,其性能提升幅度甚至能让八代酷睿感到汗颜(图1)。

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Zen+Vega=八代APU

10月26日,AMD正式发布了代号为“Raven Ridge”的锐龙移动处理器,也是AMD自推出APU以来的第八代产品,它最大的特色是将Zen处理器架构(CPU)和Vega核显架构(GPU)有机结合,主打轻薄笔记本、二合一等便携设备。那么,第八代锐龙APU到底还有哪些特色?

来自桌面DIY领域的希望

AMD自从发布Zen架构的Ryzen锐龙处理器以来,逼得英特尔不得不提前上演军备竞赛,不仅(桌面)八代酷睿处理器上市时间距离七代酷睿只间隔9个月,而且还让i3变成了4核4线程、i5变成6核六6线程、i7变成了6核12线程,着实令DIY领域振奋不已。

然而,哪怕是面对最新的八代酷睿,AMD旗下的Ryzen锐龙处理器依旧有着一拼之力。以AMD Ryzen 5 1600X和酷睿i7-8700K为例,两款处理器都是6核12线程,酷睿i7-8700K的日常应用性能大约要比Ryzen 5 1600X高出10%到20%。但是,Ryzen 5 1600X的价格却仅有酷睿i7-8700K官方报价的50%,如果再算上主板成本,在性能价格比层面显然还是Ryzen 5 1600X更占优势(图2)。

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这,就是AMD最新Zen处理器架构的强悍所在。在桌面DIY领域得以正名之后,AMD终于将Zen处理器架构引入到了移动平台,同时还融合了Vega核显架构与其搭配。如此一来,基于Zen+Vega打造的第八代锐龙APU自然就值得引起我们的特别关注了。

强强联手的底层微架构

AMD八代锐龙APU最大的特色就是采用Zen和Vega两套底层核心架构的组合(图3),所以想对其加以了解,首先就要掌握底层架构的特色所在。

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Zen处理器架构

先来看看Zen处理器架构。在与英特尔长期的较量中,AMD早前研发的各种“工程车辆”(如推土机、挖掘机、打桩机等)实在搬不上台面,根本无法撼动对手的邻先地位。所以,AMD选择先破后立,而不再是查漏补缺,完全摒弃现有架构,重新设定好“高性能x86处理器”的目标,于是才造就了Zen的诞生(图4)。

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Zen架构引入了微指令缓存、对缓存进行层级重构、支持同步多线程(SMT,每个核心可支持2个线程)、配备容量更大更统一的L2缓存、容量更大的L3缓存,再加上GF新鲜出炉的14nm高能效FinFET工艺,想不成功都难。

Vega核显架构

对笔记本专用的移动处理器而言,CPU性能无比重要,但前提是不能被集成的核显GPU拖累。特别是在英特尔酷睿处理器集成核芯显卡越来越强的今天,作为以图形性能起家的APU,如果不能在GPU方面做出较大的领先优势,哪好意思抛头露面?

因此,第八代锐龙APU集成的GPU也不再像前辈那样总是基于GCN架构的缝缝补补,而是引入了AMD最新的科研成果——将Vega架构显卡也打包进了一颗SoC芯片上。简单来说,Vega显卡具备4大特色:高带宽缓存控制器、下一代计算单元NCU、高级像素引擎、新一代几何渲染引擎,定位高端的Radeon RX Vega 64(桌面)显卡在性能足以挑战NVIDIA旗下的GTX1080(桌面)显卡(图5)。

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当然,作为给笔记本准备的第八代APU受制于成本和TDP功耗限制,自然会对集成的Vega核显进行精简。比如桌面Radeon RX Vega 64配备了64组CU计算单元,也就是相当于拥有4096个流处理器。而八代锐龙APU集成的Radeon RX Vega 64则只有10组或8组CU计算单元,等同于640个或512个流处理器。但是,Vega核显如何精简,其性能也要远超早前APU惯用的GCN架构核显,大幅领先于英特尔核芯显卡是板上钉钉的事儿。

浅析锐龙APU的特性

据AMD表示,原本他们对锐龙APU的预期是CPU性能提升50%,GPU性能提升40%(较上代APU)。然而,真正将Zen和Vega塞到一起后却取得了意外的惊喜——锐龙APU的CPU真实性能较上代产品竟然最高提升了200%,GPU性能最高也提升了128%,而且功耗最多降低了58%,真正实现了“加量不加价”的梦想(图6)。

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锐龙APU的表现之所以能远超预期,是因为AMD通过最新的Infinity Fabric技术将Zen和Vega两种架构连接起来的。具体来说,Infinity Fabric将CPU、GPU、多媒体引擎、显示引擎、内存控制器、I/O以及系统Hub六个部分紧密相连,利用统一一致性控制和数据介面整合并管理整个芯片。

同时,锐龙APU继承且发扬了从桌面锐龙处理器才开始引入的AMD SenseMI技术(图7),除了精确功耗控制、神机网络预测、智能数据预取之外,还有第二代精准频率提升技术、mXFR移动版动态扩频技术,均由Infinity Fabric监测控制,可基于CPU当前温度、性能和负载以25MHz的精度调节频率,从而大大优化多线程负载执行效率。

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为了控制功耗,锐龙APU还将CPU、GPU作为一个整体来管理,共享协同动力通道,只使用一个系统电压调节器。借助Infinity Fabric技术,锐龙APU的每个CPU核心都能进入CC6深度休眠状态,GPU部分可以关闭最多95%的区域,在当前屏幕静止时Windows系统最多99%的资源将被暂时挂起。同时,当锐龙APU从退出深度休眠到恢复正常运行的速度也大大加快,系统相应速度更为快速。

锐龙APU首发双雄

AMD历代APU家族型号颇为繁杂,哪怕是技术控也很难搞明白A12、A10、A8、A6、A4和E系列旗下所有芯片的具体差异所在。好消息是,AMD八代锐龙APU展开了精兵简从之旅,首发的型号只有Ryzen 7 2700U和Ryzen 5 2500U两款(图8),前缀彰显它们的身份(高端的Ryzen 7和中端的Ryzen 5),后缀则代表它们的定位(字母U代表针对移动平台定制的低功耗版)。

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我们不妨将两款锐龙APU的规格与上代APU和英特尔八代酷睿进行一下对比(表1),不难发现它们其实都属于一类芯片:转为轻薄本和PC平板二合一设备而生。

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和AMD自家的上代FX-9800P APU相比,Ryzen 7 2700U和Ryzen 5 2500U的改进很大,首先就是制程工艺从GF的28nm升级到了14nm,同时还支持同步多线程技术和更高速的DDR4-2400,高速缓存翻番,而且Ryzen 7 2700U的最高主频更是达到了3.8GHz。

和英特尔第八代酷睿处理器相比,Ryzen 7 2700U和Ryzen 5 2500U的对手分别是酷睿i7-8550U和酷睿i5-8250U,它们都是4核8线程设计,锐龙APU的优势是默认主频更高,劣势是加速频率略逊,高速缓存容量偏低。作为英特尔和AMD未来针对轻薄本领域的当家花旦,它们都拥有15W的标准TDP,可配置TDP区间也很接近,便于OEM厂商针对散热设计和成本制定更合理的功耗墙。

锐龙APU的特色在于集成的Vega核显,Ryzen 7 2700U和Ryzen 5 2500U集成的Vega核显分别配备10组和8组计算单元,GPU频率也相差200MHz,所以二者的图形性能会存在较大的差距,而不是像英特尔方面酷睿i7和酷睿i5只是CPU性能有差距而GPU性能相仿。

锐龙APU到底有多强

由于搭载锐龙APU设计的笔记本还未正式上市,所以现在我们只能通过AMD官方透露的数据判断Ryzen 7 2700U和Ryzen 5 2500U的性能。首先是综合性能部分,以AMD七代FX-9800P APU作为基准100%,哪怕是定位偏低的Ryzen 5 2500U也具备超越八代酷睿i7-8550U的资质(表2)。

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接下来是纯CPU性能,通过CineBench R15测试CPU的单核和多核成绩,虽然Ryzen 7 2700U的单核性能略逊于七代酷睿i7-7500U,但是它的多核性能却足以媲美45W TDP的七代酷睿i7-7700HQ,远超八代酷睿i7-8550U(表3)。

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最后是大家最关心的GPU性能对比,锐龙APU集成Vega核显的表现不负众望,大约有着2.5倍于八代酷睿核芯显卡的性能,十分接近NVIDIA最新GeForce MX150独显的成绩。换句话说,Vega核显足以将英特尔锐炬Pro核显斩于马下,堪称时下最强的笔记本集成GPU。

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一切就绪 只欠东风

从2011年APU诞生以来,前七代APU活的实在辛苦,AMD经历了制程工艺、CPU架构和GPU架构修修补补的太多磨难。还好,第八代锐龙APU的表现令人振奋,凭借着Zen+Vega核显的强强联合,AMD总算可以终结了APU家族“i3秒全家”的尴尬历史,足以应对来自英特尔八代U系列酷睿处理器家族的挑战,并帮助极致轻薄笔记本在没有空间安置独立显卡的前提下也能具备足够强悍的游戏动力。

不过,锐龙APU能否取得成功,最终还得看OEM合作伙伴的态度。AMD在发布锐龙APU时只曝光了3款新品,分别为惠普ENVY X360、宏碁Swift 3和联想IdeaPad 720S(图9 ),与英特尔发布八代酷睿时几乎所有笔记本品牌争先发布新品有着鲜明的对比。希望待锐龙APU正式上市后能有更多品牌助威吧,只有AMD再度走向辉煌,我们才能享受到因市场竞争带来的技术革新加速度。

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