Гибридные вычислительные системы (APU)

Гибридный процессор с интегрированной графикой – это достаточно интересное и перспективное устройство, требующее от пользователей изменений в традиционном подходе. Обе компании, и AMD, и Intel, пришли к выпуску своих интегрированных решений из-за потребностей мобильных систем (минимизация платформ, упрощение системы охлаждения и борьба за снижение энергопотребления). Современные графические ядра, встраиваемые в процессоры, имеют вполне приемлемые для многих целей характеристики и быстродействие. Интегрированные процессоры имеют и ещё одно важное свойство - использование графических ядер не только для целей построения и вывода изображения, но и для вычислительной работы.

Компания AMD начала разработку APU (Accelerated Processing Unit) еще в 2006 году после приобретения компании ATI. Свой вариант гибридной 


технологии они назвали Fusion. На данный момент AMD использует процессоры четвертого поколения - Kaveri (до этого были Richland, Trinity и Llano). В процессе улучшения было не только модернизировано всё что находится в APU, но также добавлены совершенно новые технологии, такие как HSA, hUMA, Mantle (низкоуровневая API - альтернатива DirectX и OpenGL) и True Audio (возможность работы с многоканальным звуком). Инновационной также является графическая архитектура GCN (Graphics Core Next), которая активно поддерживает языки программирования C++ AMP и OpenCL. Опираясь на эти два инструмента современные видеоадаптеры компании AMD сильно преуспели в гетерогенных вычислениях.

Архитектура гетерогенных систем (HSA) – интеллектуальная компьютерная архитектура, позволяющая центральному, графическому и другим процессорам гармонично работать вместе на одной кремниевой микросхеме, без проблем передавая задачи элементам, которые лучше всего для них подходят. Архитектура гетерогенных систем позволит разработчикам ПО с легкостью внедрять инновации и открывать новые уровни производительности и функциональности на всех современных устройствах. Сама архитектура HSA базируется на двух технологиях - это hUMA и hQ.

Технология hUMA (Heterogeneous Uniform Memory Access) реализует возможность совместного доступа ко всей системной памяти как для процессора так и видеоядра. Однако наиболее важную роль играет технология hQ (Heterogeneous Queuing). Именно благодаря ей приложения могут напрямую обращаться к GPU минуя центральный процессор. Это значит, что теперь APU стал по-настоящему гетерогенным. К сожалению, пока такие приложения только разрабатываются, но возможно в скором времени их уже можно будет использовать и производительность в них должна увеличиться.

Другой реализацией APU от компании Intel являются процессоры на микро-архитектуре Sandy Bridge, которую в своё время заменили на Ivy Bridge, Haswell‎, и Larrabee. Ещё в 2010 году в процессорах под торговой маркой Core i7/i5/i3 интегрированный графический процессор переместили из северного моста в сам ЦП, но оставили отдельным кристаллом. При этом Intel избегает называть свои процессоры APU, именуя их традиционным термином CPU (или CPU со встроенным графическим ядром).

Производительность применённых в них видео-ядер HD Graphics серий 2000, 2500, 3000 не сильно отличается от производительности обычной встраиваемой в северный мост графики. Однако видео-ядро HD Graphics 4000, встраиваемое в некоторые модели Ivy Bridge, обладает достаточной производительностью, но в состоянии конкурировать только с Radeon HD 7540D (которое установлено в младших моделях AMD Fusion).