AMD Fusion ist der Code- und Markenname eines Prozessorkonzepts, das CPU und GPU sowie Video- und andere Hardwarebeschleuniger auf einem Die vereinigt. Es ist das Ergebnis der Übernahme ATIs durch AMD. AMD nennt diese Konstruktion Accelerated Processing Unit (APU). Erste Modelle basierend auf diesem Konzept für den Einsatz in Netbooks und ähnlichen Geräten wurden im Januar 2011 vorgestellt,Michael Günsch: AMDs „Fusion“-Ära beginnt heute. Computerbase, 4. Januar 2011. weitere folgten im Verlauf des Jahres 2011. Sie sind Teil des HSA-Programms der HSA Foundation.
Geschichte AMD demonstrierte seine erste Fusion-APU am 1. Juni 2010 auf der Computex. Die Demonstration umfasste u. a. eine kurze Einspielung, die einen Ausschnitt aus dem 3D-Spiel Aliens vs. Predator zeigte, das auf einem Ontario-System in Echtzeit gelaufen sein soll.
Konkrete Produkte in Form der E- und C-Serien wurden am 4. Januar 2011 vorgestellt. Die Llano-Serie für Notebooks wurde am 14. Juni 2011 präsentiert.
Am 15. Mai 2012 wurde die zweite Generation der mobilen A-Serie namens Trinity (basierend auf dem Piledriver-Prozessorkern der Bulldozer-Architektur) publik gemacht. Diese löst die Llano-Serie ab, die noch auf der alten K10-Architektur beruht.
Marketing Die Prozessoren oder APUs haben keine Marketingnamen, wie früher etwa mit Phenom oder Athlon üblich. Einziger Markenname in der Prozessorbezeichnung ist „AMD“. Für alle AMD-Systeme gibt es aber noch den AMD Vision-Marketingnamen. Je nach Leistung und Funktionsumfang werden entsprechende Vision-Sticker auch um Zusätze wie „Smart HD“, für günstige und schwächere Versionen, über „Brilliant HD Everyday“ und „Brilliant HD Entertainment“, für den unteren Massenmarkt, bis hin zu „Brilliant HD Performance“, für den oberen „Mainstream“-Bereich ergänzt.
Technische Umsetzung des Konzepts Kernaspekt der Fusion-Technologie ist die direkte Verbindung wesentlicher Systemkomponenten – x86/AMD64-Prozessorkerne, Vector Engines (SIMD) und Unified Video Decoder (UVD) für High Definition-Videowiedergabe – über denselben High-Speed-Bus mit dem Systemhauptspeicher (Random-Access Memory oder RAM). Die Architektur soll so einige Nachteile umgehen, die mit integrierten Grafikprozessoren (IGPs) in bisherigen Einzelchip-Lösungen verbunden sind, wie höhere Speicherlatenz und Energieaufnahme sowie geringere Laufzeiten im Akkubetrieb. AMD nennt diese Konstruktion . Die Mehrkernprozessoren sollen einen oder mehrere Hauptprozessor-Kerne (CPU) und mindestens einen zusätzlichen Prozessor für spezielle Aufgaben enthalten, vorerst einen Grafikprozessor (GPU). Diese Kombination soll dann besser zusammenarbeiten.
Bisher gibt es seitens AMD folgende Umsetzungen des Fusion-Konzepts für unterschiedliche Bereiche:
Subnotebooks und Tablets, Netbooks und Nettops Ontario und Zacate (Bobcat-Architektur) Bobcat ist der Codename für die Architektur eines Zweikernprozessors mit integrierter GPU und Northbridge, der für geringen Stromverbrauch und kleinen Preis optimiert wurde und deshalb über vergleichsweise geringe Rechenleistung verfügt. Einsatzbereiche sind günstige Systeme wie Netbooks und Nettops sowie Geräte, welche besonders niedrige Verlustleistung aufweisen sollen, etwa Subnotebooks und Tablets. Bei Bobcat handelt es sich im Gegensatz zum Konkurrenzprodukt Intel Atom um eine effizientere Out-of-Order-Prozessorarchitektur, welche die Basis für AMDs Ontario- und Zacate-APUs bildet, die in den Serien C, E und G (AMD Family 14h Processor) verwendet werden.
Kabini und Temash (Jaguar-Architektur) Die Jaguar-Architektur löst die auf Bobcat basierenden Prozessoren ab. Sie bildet die Basis für AMDs Kabini- und Temash-APUs der Serien A und E. Mit dieser Generation wird auf TSMCs 28-Nanometer-Bulkprozess umgestellt, der eine Kernfläche von 3,1 mm² erlaubt (zum Vergleich: Bobcat in 40-nm-Fertigung 4,9 mm²) und somit Energieaufnahme sowie die Fläche pro Kern reduziert. Dies ermöglicht bis zu vier Kerne, die in einem sogenannten Modul zusammengefasst werden können. Durch die Modularität dieses Systems kann man besser auf Kundenwünsche eingehen (siehe Xbox One und PlayStation 4). Die Größe des Prozessorcaches, den sich alle Kerne teilen (shared), steigt auf 2 MB an und die Gleitkommaeinheit arbeitet mit 128-Bit Datenbreite. Gekoppelt werden die Jaguar-Kerne mit der Grafik-Architektur „Graphics Core Next“ („GCN“), sodass deutlich mehr Grafikleistung zur Verfügung steht als bei den Vorgängern auf Basis der VLIW-Architektur.
Mit Jaguar unterstützt AMD erstmals in Low-Voltage-Prozessoren den kompletten SSEx-Befehlssatz sowie auch AES-NI und AVX. Diese Befehlssätze waren vorher nur den großen Architekturen wie Bulldozer (SSEx, AES und AVX) oder K10 (nur SSE4a) vorbehalten. Die IPC (Instructions per Cycle) sollen um ca. 15 % steigen.
Beema und Mullins (Puma-Architektur) Mit der Puma-Architektur zielt AMD darauf ab, den Stromverbrauch gegenüber Jaguar weiter zu senken, ohne dabei Einbußen bei der Leistung hinzunehmen. Die Fertigung erfolgt weiter in 28 Nanometern, allerdings nicht länger im Gate-Last-Verfahren bei TSMC, sondern von GlobalFoundries. Verfeinerungen in der Fertigung und beim Design sorgen aber für einen reduzierten Leckstrom und geringere Leistungsaufnahme beim Rechnen. Als Alternative zu Intels Trusted Execution Technology integriert AMD die TrustZone-Technologie aus der ARM-Welt. Zu diesem Zweck verfügt der Chip über einen ARM Cortex-A5.
Notebooks und Desktops Llano (K10-Architektur, Husky-Kern) Llano ist der Codename für eine Prozessorarchitektur mit integrierter GPU und Northbridge, die für den unteren „Mainstream“-Bereich konzipiert ist und in Notebooks und Desktop-Rechnern zum Einsatz kommt. Diese wird von AMD als AMD Family 12h Processors eingeordnet.Revision Guide for AMD Family 12h Processors, Seite 4, amd.com (PDF; 326 kB) abgerufen am 8. Mai 2012 Die Fusion-Llano-APU kombiniert zwei bis vier Husky-Prozessorkerne der K10-Generation (AMD Family 10h Processor) mit Kompatibilität zu x86-Befehlssätzen und zur x64-Architektur, sowie einen DirectX-11-kompatiblen Grafikkern, wie er bei Radeon-HD-5570-Karten zu finden ist. Anders als bei der Radeon HD 5570 wurde bereits UVD 3.0 statt UVD 2.0 im Grafikchip integriert.
Die parallele Rechenleistung des GPU-Teils soll neben der Grafikbeschleunigung über Programmierschnittstellen wie OpenCL, WebGL, AMD APP (früher „ATI Stream“-SDK) und Microsoft DirectCompute, die serielle der Prozessorkerne gerade im Gleitkommabereich ergänzen.
Obwohl die skalaren x86-Kerne und die SIMD-Engines der APUs einen gemeinsamen Pfad zum Systemspeicher teilen, ist bei dieser ersten Generation der Speicher noch in verschiedene Regionen getrennt. Zum einen gibt es den vom Betriebssystem verwalteten Speicherbereich, welcher auf den x86-Kernen läuft, zum anderen die von der Software, welche auf den SIMD-Engines ausgeführt wird, verwalteten Speicherregionen. Für den Datenaustausch zwischen beiden Teilen hat AMD High-Speed-Block-Transfer-Engines eingerichtet. Im Gegensatz zu Datenübertragungen zwischen externen Framebuffern und Systemhauptspeicher sollen diese Transfers nie den (externen) Systembus belegen.
Trinity (Piledriver-CPU-Kern) Die APUs mit Codenamen Trinity ersetzen die Llano-Reihe mit K10-Innenleben. Die neuere Architektur mit GPU und Northbridge, ebenfalls für den Massenmarkt ausgelegt, wird gleichfalls in Notebooks und Desktops verwendet. Sie kombiniert Prozessortechnik der Piledriver-CPUs (einer optimierten Version der Bulldozer-Architektur (AMD Family 15h Processor)), ausgelegt als Module, mit aktuelleren Radeon-HD-GPUs. Hierbei handelt es sich um Kerne ähnlich den Radeon HD 7350 bis 7670 der AMD-Radeon-HD-7000-Serie. Marktstart für die Notebook-CPUs war der 15. Mai 2012, die Desktop-CPUs wurden am 2. Oktober 2012 vorgestellt.
Richland (Piledriver-CPU-Kern) Die Richland-APUs lösen ihre Vorgänger auf Trinity-Basis ab. Trotz neuen Codenamens setzen sie auf dieselbe Architektur und bieten nur ein neues Stepping. Die GPUs basieren auf der VLIW4-Architektur, die auch als TeraScale 3 bekannt ist. Technisch entsprechen sie den Grafikkarten der HD6900-Serie mit dem Codenamen „Northern Islands“.
Kaveri (Steamroller-CPU-Kern) Die Kaveri-APUs folgen den Trinity- und der Richland-Reihen nach. Sie wurden für den 14. Januar 2014 angekündigt und enthalten die neue Steamroller-Architektur, welche eine weitreichende Überarbeitung der Bulldozer-Architektur darstellt. Die integrierte GPU wird auf die GCN-Architektur, wie sie mit dem Bonaire-Chip in der Radeon HD7790 im März 2013 vorgestellt wurde, umgestellt. Es sollen im Laufe des Jahres 2014 APUs für Desktoprechner (mit Sockel FM2+), Notebooks, im Embedded- und im Server-Bereich auf den Markt kommen.
In moderaten Auflösungen wie 720p laufen Spiele auf einem Kaveri-System zumeist flüssig mit 40 und mehr FPS. Voraussetzung hierfür ist ein schneller Hauptspeicher (Dual-Rank DDR3-RAM ab ca. 2400-MHz-Takt), da hier die Speicher-Bandbreite der limitierende Faktor ist. Ein weiterer Leistungsschub soll sich mit der neuen Grafikschnittstelle AMD Mantle im Catalyst-Grafiktreiber ergeben.
Carrizo-L (Puma+-Architektur) Die Puma+-Architektur stellt eine kleine Evolution zur Puma-Architektur dar und bietet leicht erhöhte Taktraten.AMD-APU: Carrizo-L vorgestellt, Kaveri im Preis gesenkt - Artikel bei computerbase.de, vom 7. Mai 2015 Die Chips finden auf dem neuen FP4-Sockel Platz und besitzen je 128-Shader.
Technische Daten – Nettops, Netbooks, Subnotebooks, Tablets Bobcat-basierte Modelle (Zacate, Ontario) Die verfügbare Speicherbandbreite (1-Kanal DDR3-1066 oder DDR3-1333 mit 64-Bit-Speicherbreite) wird von CPU und GPU im konkurrierenden Zugriff geteilt. Die eigentliche Chipfläche (die size) liegt zwischen 75 und 77 mm².
+ RAM-Bus-Bandbreite Speicherart Datenrate Taktfrequenz PC3-8500 DDR3-1066 8,5 GB/s 533 MHz PC3-10600 DDR3-1333 10,6 GB/s 667 MHz
Zacate, E-Serie Zacate ist der AMD-Codename für eine 18-Watt-APU für den Mainstream-Notebookmarkt in 40-nm-Technik. Die Modelle haben gegenüber der C-Serie einen höheren Takt sowohl für den Prozessor als auch für den Grafikkern.
Alle Modelle bieten: SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4a, NX Bit, AMD64, PowerNow!, AMD-V Speicherunterstützung: DDR3-SDRAM, DDR3L-SDRAM () Anbindung an den Chipsatz: UMI mit 2,5 GT/s Modell-Nummer CPU-Kerne Takt L2-Cache Multi Vcore GPU-Modell GPU-Konfiguration GPU-Takt(max. Turbo) Speicher-Controller TDP TurboCore Prozessor-Sockel MarktstartSPsTMUsROPs E-240 1 1,5 GHz 512 kB 15 × 1,175-1,35 HD 6310 8084 500 MHz DDR3-1066 18 W BGA-413 4. Januar, 2011 E-300 2 1,3 GHz 2 × 512 kB 13 × N/A 488 MHz 22. August 2011 E-350 1,6 GHz 16 × 1,25-1,35 500 MHz 4. Januar 2011 E-450 1,65 GHz 16,5 N/A HD 6320 508 (600) MHz DDR3-1333 22. August 2011 E1-1200 1,4 GHz 14 N/A HD 7310 500 MHz DDR3-1066 Q3 2012 E1-1500 1,48 GHz 14,8 N/A 529 MHz Q1 2013 E2-1800 1,7 GHz 17 1,25-1,35HD 7340 523 (680) MHz DDR3-1333 Q3 2012 E2-2000 1,75 GHz 17,5 N/A 538 (700) MHz Q1 2013
Ontario, C-Serie mini|Netbook mit AMD Dual-Core C-50: Acer Aspire One 522 mini|AMD C-60
Ontario ist der Codename für eine Dual-Core-System-on-a-Chip-Implementierung in 40-nm-Technik. Die APU integriert den Bobcat-Prozessorkern und ist für ultradünne Notebooks, Netbooks und andere Produkte unterhalb der 20-Watt-Grenze gedacht. In einer Ontario-APU stecken ein oder zwei Bobcat-Prozessorkerne und ein DirectX-11-Grafikkern mit 280 MHz. Das BGA-Gehäuse des für Mobilgeräte optimierten Ontarios ist zum Auflöten auf Mainboards für Thin-and-Light-Notebooks und Netbooks ausgelegt.