Diit.cz - Novinky a informace o hardware, software a internetu

AMD představuje Bristol Ridge a nové úsporné technologie

28nm proces, čtyři procesorová jádra, 512 stream-procesorů. Parametry APU Bristol Ridge se oproti Carrizo prakticky nemění, přesto se AMD podařilo zvýšit výkon a snížit spotřebu. Vysvětluje jak…
Bristol Ridge Tech 03

V poslední době jsme o Bristol Ridge psali hlavně v souvislosti s desktopem, kde nahradí již mírně vousatící APU Kaveri. AMD ale nevidí o nic menší přínos v mobilní sféře, kde přinese posun i proti architektonicky obdobnému APU Carrizo. Pozicí v mobilním 15W segmentu si je natolik jistá, že změny ve výkonu i energetických nárocích ilustruje právě srovnáním s 15W Carrizo.

Bristol Ridge Tech 04

Přehled parametrů zvýrazňuje změny, které nastaly oproti Kaveri a částečně i oproti Carrizo. Ve druhém případě jde hlavně o podporu pamětí DDR4 (podpora DDR3 zůstává zachována).

Bristol Ridge Tech 05Bristol Ridge Tech 06Bristol Ridge Tech 07

AMD avizuje až 50% nárůst procesorového výkonu Bristol Ridge oproti Kaveri. Je třeba zdůraznit, že je řeč o srovnání 15W mobilních modelů obou architektur. Srovnání vychází z výsledků testu Cinebench, kde nový model dosáhl výsledného skóre 232,86, zatímco 15W Kaveri 149,18. Pro úplnost, 15W Carrizo dosahuje 208,67. Druhý slajd hovoří o až 37% posunu grafického výkonu oproti 15W Carrizo a třetí ilustruje snížení spotřeby při přehrávání videa (opět ve srovnání s 15W Carrizem).

Bristol Ridge Tech 09

AMD tato zlepšení vysvětluje souborem mnoha zlepšení a optimalizací energetické stránky. Svůj podíl přináší i vylepšený výrobní proces, který - obzvlášť při vyšších taktech - vykazuje nižší energetické nároky. To ale v případě 15W APU, které vysokých taktů dosahuje spíše sporadicky, není hlavním zdrojem úspory.

Bristol Ridge Tech 10

Další porce energie je ušetřena díky technologii AVFS (Adaptive Voltage and Frequency Scaling), kterou Kaveri nepodporovala a která byla oproti Carrizo vylepšena. Kaveri využívala technologii DVFS (Dynamic Frequency and Voltage Scaling), což si lze představit jako stupňovitou závislost taktovací frekvence a napětí. Řízení spotřeby pracovalo s několika stupni taktovacích frekvencí a každému stupni bylo přiřazeno konkrétní napětí. AVFS oproti tomu pracuje s hladkou křivkou, takže napětí (původně zvyšované schodovitě) není zbytečně vyšší, než by bylo třeba. Bristol Ridge navíc umožňuje nastavit konkrétní křivku „na míru“ pro každý kus APU. Není třeba ponechávat zbytečnou rezervu pro kompenzaci výrobní variability. Díky tomu mohou čipy běžet až na o 100 MHz vyšších taktech (bez zvýšení napětí).

Bristol Ridge Tech 11Bristol Ridge Tech 12

Další technologie, kterou AMD vybavila Bristol Ridge, nese název Reliability Tracker a vychází z vlastností výrobního procesu. Každý křemíkový čip v dlouhodobém časovém horizontu degraduje (zhoršují se vlastnosti dielektrika, dochází k elektromigraci). Tento proces do jisté míry závisí na teplotě a taktovacích frekvencích. Proto jsou běžně při stanovení nejvyšších parametrů, které mohou být produktu nastaveny (aby čip po celou dobu své životnosti fungoval stabilně) nastaveny na základě předpokladu, že jádro po celou svojí životnost poběží při maximální teplotě a na maximálních taktech.

Toto klasické řešení má dva zásadní nedostatky. V první řadě je takto stanovená kombinace taktů a napětí v začátku životnosti čipu příliš konzervativní, jinými slovy při daném napětí by čip zvládal stabilně i vyšší takty, nebo by ke stabilnímu běhu na daných taktech stačilo nižší napětí (a tím nižší spotřeba). V řadě druhé lze říct, že čip ve skutečnosti nedegraduje tak rychle (protože neběží po dobu celé životnosti na maximální teplotě a taktech), takže jsou parametry nastaveny příliš konzervativně i pro konec očekávané životnosti čipu. AMD proto Bristol Ridge implementovala technologii, která permanentně monitoruje teplotu a takty čipu a z těchto údajů v kombinaci s křivkou odvozenou od parametrů výrobního procesu odvozuje kombinaci napětí a taktů, na kterých čip může v daný okamžik stabilně běžet. Díky tomu je eliminována přehnaná rezerva vycházející z maximálních teplot, maximálního napětí a situace na konci životnosti čipu a je aplikována pouze rezerva odpovídající aktuálnímu stavu čipu. AMD se rozhodla takto získaný bonus v energetické efektivitě využít pro zvýšení taktů (boost), které mohou (jen díky této technologii) dosahovat až o 100 MHz výše než u Carrizo bez zvýšeného napětí.

Bristol Ridge Tech 13Bristol Ridge Tech 14

O technologii STAPM (Skin Temperature Aware Power Management) jsme už před pár lety hovořili. Bylo to v souvislosti s tabletovými a ultrathin APU s jádry architektury Jaguar (Beema, Mullins). Ve své podstatě jde o skloubení faktů, že zařízení s těmito procesory mají uživatelé často položená na svém těle (a neměla by je proto ani při maximální zátěži pálit) a že teplota zařízení a aktuálně nastavená taktovací frekvence (spotřeba) musejí být nějakým způsobem závislé.

S klasickým přístupem (bez STAPM) se je obvykle nepřekročení (např. 40°C) limitu povrchu zařízení zaručeno omezením maximální spotřeby (taktů) čipu na takovou úroveň, aby ani při dlouhodobém běhu nedošlo k překonání teplotního limitu. S tímto přístupem ale dochází k přiblížení teplotního limitu až po několika desítkách minut běhu v zátěži. Takže až půl hodiny běhu zařízení může být výkon čipu limitován zbytečně, aniž by to mělo nějaký význam. Technologie STAPM umožňuje jádru, aby po dobu, dokud není dosaženo teplotního limitu, použilo vyšší boost (je-li to pro aplikaci prospěšné) a teprve v okamžiku dosažení limitu bylo zasahováno do výkonu. To přináší několik výhod: obecně vyšší výkon do zahřátí (oproti klasickému řešení bez STAPM) a dále i vyšší energetickou efektivitu. Pokud díky vyššímu boostu může být jednorázová operace provedena rychleji a následný čas mohou APU, čipset a paměti trávit v úsporném stavu, je celkově spotřebováno méně energie, než když APU běží déle (byť na nižších taktech), ale čipset a paměti jsou vytěžované delší dobu. Díky tomu, že je energie spotřebovaná pro provedení operace nižší a systém navíc běží delší čas v úsporném stavu, je k dispozici více času pro odvod tepla, kterého je navíc menší množství. Teplota čipu proto bude nižší, díky čemuž může být častěji dosahováno vyšších taktovacích frekvencí (boost) a tím vyššího výkonu. Bristol Ridge dále STAPM vylepšuje a umožňuje použití v širším spektru zařízení.

Bristol Ridge Tech 15Bristol Ridge Tech 16

BTC (Boot Time Power Supply Calibration) redukuje nadbytečné rezervy v napětí v souvislosti s kusovou variabilitou regulátoru napětí a stárnutím tranzistorů. BTC umožňuje, aby při spuštění byla přesně změřena hodnota napětí, kterou regulátor napětí dodává a uzpůsobena aktuálnímu stavu čipu. Tím lze ušetřit (respektive snížit napětí) až (o) 30 milivoltů.

Bristol Ridge Tech 17

Závěrem lze zmínit ještě vylepšené řízení (regulaci) napětí v kombinaci s tzv. „C-state“ boost, díky čemuž je snáze a rychleji dosahováno jednojádrového boostu (tzn. boostu, kdy většina jader zůstává v klidovém stavu - aplikace vyžaduje zpracování minimálního počtu vláken). Čip díky tomu může strávit v režimu jednojádrového boostu v průměru o 6 % více času a adekvátně tomu zvýšit jednojádrový výkon.

Bristol Ridge Tech 20Bristol Ridge Tech 21

Zdroje: 

AMD, IEEE XDL

Diskuse ke článku AMD představuje Bristol Ridge a nové úsporné technologie

Neděle, 5 Červen 2016 - 14:36 | JoHnY3 | Poslední větu jsem napsal obráceně a ještě divně...
Čtvrtek, 2 Červen 2016 - 10:58 | Gath G | "Proces je predpoklad, ne podminka dobreho...
Čtvrtek, 2 Červen 2016 - 10:54 | Gath G | "Zastaralý"? Co by za to hromada...
Středa, 1 Červen 2016 - 11:12 | JoHnY3 | Pokud to ma dobry pomer cena/vykon a spotreba/...
Středa, 1 Červen 2016 - 11:02 | no-X | Alternativou za stejnou cenu je sice výrobním...
Středa, 1 Červen 2016 - 11:01 | Mirda Červíček | Jo, zkratek je hodně. Ber to jako ochutnávku na...
Středa, 1 Červen 2016 - 10:40 | Redmarx | Nevim, abych rekl pravdu, 28nm dneska neni to...

Zobrazit diskusi