كشفت شركة AMD على هامش فعاليات المؤتمر الدولي للدارات الإلكترونية الصلبة (ISSCC) بأن وحدتها الجديدة للمعالجة المسّرعة (APU) من سلسلة A-Series – والتي تحمل الاسم “كاريزو” (Carrizo)- الخاصة بالحواسب اللوحية والحواسب المكتبية منخفضة الطاقة سوف تتيح الكثير من الإمكانيات الجديدة والمتطورة لإدارة الطاقة مع تحقيق الأداء الأمثل اعتمادًا على نواة المعالجة الجديدة “Excavator” x86 والجيل الجديد من نواة وحدات المعالجة الجرافيكية. وتتوقع AMD لـCarrizo أن اتوية x86 لوحدها ستخفض استهلا الطاقة بمقدار 40 بالمئة، وذلك مع تعزيز كبير في أداء وحدة المعالجة المركزية، والرسوم الجرافيكية، وأداء الوسائط المتعددة قياسًا بالجيل السابق من وحدات المعالجة المسرّعة.
وقال سام نافتزيجر، المؤلف المشارك في إعداد العرض التقديمي للشركة ضمن مؤتمر ISSCC: “في إطار تركيزنا الدائم على توفير منتجات عالية النوعية، فإن التحسينات التي أجريناها على أداء الطاقة لوحدة معالجتنا المسرّعة Carrizo ستسمح بتحقيق الاستخدام الأمثل لكل واط واحد قياسًا بوحدات المعالجة المسرّعة السابقة من AMD”. وأضاف: “تم تحقيق تقديم ملحوظ في أداء الطاقة والكفاءة في الحوسبة منذ ظهور أول معالج دقيق حديث، ولكن ترافق ذلك مع تباطؤ في منافع الطاقة كنتيجة لآليات التصنيع الجديدة، مما أذن بمرحلة جديدة من البحث عن بدائل لتحسين أداء المعالج وكفاءته. وتواصل شركتنا البحث عن هيكليات هندسية لأنظمة متغايرة مع ابتكار تقنياتها الخاصة لإدارة الطاقة من أجل توفير مزيد من المكاسب. وتجسّد وحدة Carrizo التي نعتزم إطلاقها قريبًا خطوة عملاقة نحو معيار كفاءة الطاقة 25×20 الذي نهدف إليه، وتتمتع بالكثير من المزايا الجديدة التي سنتبناها في كافة مكونات خط إنتاجنا من الآن فصاعدًا”.
المعلومات الجديدة التي تم الإفصاح عنها حول Carrizo في المؤتمر:
- عدد أكبر من المحوّلات بنسبة 29% ضمن حجم الشريحة ذاته للوحدة السابقة Kaveri
- توفر نويات Excavatorx86 الجديدة نقلة نوعية إلى الأمام في التعليمات عن الساعة الواحدة، وذلك مع توفير الطاقة بنسبة 40%.
- نويات وحدة المعالجة الجرافيكية Radeon الجديدة التي تمتاز بإمداد الطاقة الخاص بها.
- ميزة فك تشفير الفيديو H.265 الخاصة على الشريحة.
- تحسينات بنسب مزدوجة الخانات على أداء البطارية وفترة حياتها.
- ميزة غير مسبوقة: وضع شريحة Southbridge مدمجة على وحدة معالجة مسرّعة عالية الأداء من AMD.
وتم تسليط الضوء على المزيد من التفاصيل العرض التقديمي لـ AMD ضمن مؤتمر ISSCC، والتي تحمل عنوان “وحدة المعالجة المسرّعة 28nmx 86 من أجل مزيد من كفاءة الطاقة والمساحة”؛ حيث تم تقديم العرض من قبل المهندسة كاثي ويلكوكس، مهندسة التصميم في AMD، وتم تعريف الحاضرين بالمزايا التقنية ومزايا إدارة الطاقة وكيفيات التطبيق الخاصة بوحدة المعالجة المسرّعة Carrizo.
التقدّم المحقّق من الناحية الهندسية
يسمح التصميم الجديد عالي الكثافة لـCarrizo باستيعاب 29 محولًا إضافيًا – 3.1 مليار-ضمن مساحة الشريحة ذاتها تقريبًا بالمقارنة مع الجيل السابق من وحدات المعالجة المسرعة Kaveri. ومن شأن هذه الكثافة أن تتيح مساحة أوسع للرسوم الجرافيكية، ومعالجة الوسائط المتعددة، وإدماج أداة Southbridge للتحكم بالأنظمة على شريحة واحدة. ويتضمن الدعم الإضافي للوسائط المتعددة معيار H.265 عالي الأداء للفيديو، إلى جانب إتاحة قدرة مضاعفة على ضغط الفيديو قياسًا بالجيل السابق. وسيدعم معيار H.265 أداء الفيديو بدقة 4k، إلى جانب دوره في تمديد حياة البطارية، مع تقليص متطلبات النطاق العريض عند مشاهدة مقاطع الفيديو المتوافقة مع هذا المعاير.
ونظرًا للعدد الإضافي من المحوّلات، فإن Carrizo تعتبر أول وحدة معالجة في القطاع تم تصميمها لتكون منسجمة مع مواصفات HAS 1.0 التي تم تطويرها من قبل مؤسسة HSA التي تنتج مسرّعات برمجية مثل GPU، ولكن وفق تصاميم أبسط بكثير تساعد على تحسين أداء التطبيقات بشكل كبير مع خفض استهلاك الطاقة.
ويتمثل أحد أهم مزايا تصميم HSA في ولوج الذاكرة الموحّد المتغاير (hUMA) ضمن Carrizo، والذي يسمح لوحدة المعالجة المركزية ووحدة المعالجة الجرافيكية بمشاركة مساحة عنوان الذاكرة ذاتها؛ حيث تستطيع الوحدتان الولوج إلى ذاكرة المنصة وتوزيع البيانات على أي موقع ضمن مساحة الذاكرة في النظام. وتسمح هذه البنية المتماسكة للذاكرة بخفض عدد التعليمات المطلوبة لإتمام العديد من المهام، الأمر الذي يسهم في تحسين الأداء وترشيد استهلاك الطاقة في آن معًا.
مزايا جديدة لتوفير الطاقة
تنطوي Carrizo على عدد من التقنيات الجديدة من نوعها لتعزيز كفاءة الطاقة. على سبيل المثال، تقوم تصاميم المعالجات الدقيقة التقليدية بتوفير مزيد من الجهد الكهربائي – بما يتراوح بين 10 إلى 15%-من أجل ضمان حصول المعالج على الجهد المطلوب عند حدوث أي هبوط في الجهد (يسمى بالإنجليزية droop). غير أن هذه العملية تستهلك مزيدًا من الطاقة وتؤدي إلى مزيد من التكاليف نظرًا لما تهدره من طاقة، حيث تستهلك نحو ضعف الطاقة المطلوبة لكل حالة رفع للجهد (مثلًا، يؤدي رفع الجهد بمقدار 10% إلى هدر للطاقة بمقدار 20%).
ولهذا السبب طورت AMD عددًا من التقنيات بهدف تعزيز الجهد، حيث تقوم معالجاتها الحديثة بمقارنة الجهد الوسطي مع مقدار الهبوط في الجهد على مستوى النانو ثانية أو حتى على مستوى أجزاء بالمليار من الثانية. وبما أن تعديلات الذبذبة تتم على مستوى النانو ثانية، فإن ذلك يقي الأداء الحوسبي من أي تراجع بشكل شبه كامل، مع خفض استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 10 بالمئة في وحدة المعالجة الجرافيكية، وإلى 19% في وحدة المعالجة المركزية.
كما تقدّم Carrizo تقنية جديدة على صعيد الطاقة تحت اسم “الجهد المتكيّف ورفع الذبذبة” (AVFS) التي تقوم على استخدام مستشعرات سيليكونية مبتكرة للسرعة، ومستشعرات للجهد، بالإضافة إلى المستشعرات التقليدية للحرارة والطاقة. وتسمح مستشعرات السرعة والجهد لكل واحدة من وحدات المعالجة المسرّعة بالتكيّف مع ما يخصها من المواصفات السيليكونية، وسلوك المنصة، وبيئة التشغيل؛ حيث أن التكيّف الفوري مع هذه العوامل يسمح تحقيق وفورات في الطاقة تصل إلى 30 بالمئة.
وبالإضافة إلى مساعدة وحدة المعالجة المركزية على توفير الطاقة عبر تقليص مساحة النواة، فقد عملت AMD أيضًا على تحسين تقنية 28nm لتعزيز كفاءة الطاقة، مع معايرة وحدة المعالجة الجرافيكية من أجل تحقيق الأداء الأمثل حتى عندما تكون الطاقة محدودة، وهو ما يسمح بتوفير الطاقة بنسبة تصل إلى 20% مقارنة بالوحدة ذاتها في Kaveri عند مستوى الذبذبة ذاته. وبشكل إجمالي، تهدف ابتكارات AMD الجديدة هذه إلى توفير الطاقة على أصغر المستويات مع الحفاظ على أداء عالٍ ومنخفض التكلفة بفضل عملية 28nm.
