AMD Fusion: Das Brazos-Preview, Teil I

Auf seinem Financial Analyst Day hat AMD weitere Details zu seiner Fusion-APU bekannt gegeben. Llano lässt noch ein paar Monate auf sich warten, aber eine Hands-On-Preview der Mobilplattform Brazos wollten wir uns nicht entgehen lassen.

The Future is Fusion – für AMD ist das mehr als ein Slogan, es ist Programm. Die Konvergenz von Hauptprozessor und Grafikeinheit bahnt sich schon seit einigen Jahren an, und zwei der drei im nächsten Jahr bei AMD kommenden Prozessorfamilien werden nicht mehr reine CPUs sein, sondern APUs, wie die Chipschmiede sie nennt – Accelerated Processing Units. Neben dem klassischen CPU-Kern beinhalten sie auch eine Grafikeinheit, die weit leistungsfähiger zu werden verspricht, als alle bisher gesehenen integrierten Grafiklösungen. Im Gegensatz zu Intels bisherigen On-Chip-Grafiklösungen bei den Arrandale-, Clarkdale- und Pine View-Familien ist sie allerdings Teil des Dies – eben die Fusion der ehemals einzelnen Komponenten.

Neben dem Plattform-, Stromverbrauchs- und Kostenvorteil sieht AMD noch einen weiteren Vorzug, nämlich bei der Software-Entwicklung und –Nutzung. APUs vereinen hoch performante Recheneinheiten, die einerseits auf parallele (GPU) und andererseits auf serielle Verarbeitung (CPU) hin optimiert sind und so das beste aus beiden Welten mitbringen. Über Schnittstellen wie OpenCL soll Software in Zukunft alle verfügbaren Ressourcen nutzen können, anstatt sich entweder komplett auf die CPU oder die GPU zu konzentrieren. Das geht über die klassischen Anwendungsgebiete wie HD-Video-Wiedergabe, Musik etc hinaus und soll laut AMD beispielsweise im Mainstream-Gaming-Bereich ebenso Vorteile bringen wie beim in Hardware beschleunigten Transkodieren von Videos. Auch dafür hat AMD einen Begriff parat: Heterogenous Computing, also heterogene Verarbeitung.

Fusion ist das Ergebnis der Verschmelzung von AMD und ATI und ist aus Sicht des Prozessorhauses der nächsten Schritt im Prozessordesign, nachdem das goldene Zeitalter der Mehrkern-CPUs nun ihren Zenith überschritten habe.

Bekanntermaßen ist ein System immer nur so schnell wie seine langsamste Komponente. Bei jeder Art von Berechnung ergeben sich aber immer Flaschenhälse, die teils auf die zur Verfügung stehende Bandbreite, teils auf die Latenzen zurückzuführen sind. AMD versteht APUs als heterogene Prozessoren, die mit ihrem GPU-Teil ein großes SIMD-Array mitbringen, dessen flexibel einsetzbare und programmierbare Skalar- und Vektoreinheiten sich gut für diverse Zwecke einsetzen lassen. Weil die GPU den größten Teil der Chipfläche bei Fusion-CPUs ausmachen wird, werden APUs speziell in gut parallelisierbaren Aufgaben glänzen können. Dabei ermöglicht ihnen der kurze Weg zum (gemeinsamen) Arbeitsspeicher niedrigere Latenzen als bei vorherigen integrierten GPUs.

Das bedeutet nun natürlich nicht das Ende der guten alten Grafikkarte zum Nachrüsten, aber APUs werden speziell preisbewussten Käufern eine Alternative bieten, die weit leistungsfähiger ist als AMDs bisherige Lösungen.

So viel zur Theorie. Die eigentliche Frage ist aber: Wie kann Fusion alltägliche Aufgaben beschleunigen? Selbst wenn man davon ausgeht, dass die Prozessorkerne der APU auf dem gleichen Leistungsniveau wie aktuelle CPUs sind, was darf man von der GPU erwarten? Wir hatten die Gelegenheit, mit Tom Vaughan von CyberLink genau darüber zu sprechen. Wenn es um GPU-Technologien geht, ist diese Firma immerhin gern ganz vorn mit dabei. Aus CyberLinks Sicht wird es in Zukunft so sein, dass die Fähigkeiten von APUs und Grafikkarten durch eine Schnittstelle wie OpenCL gemeinsam genutzt werden können. Hat man also Beispielsweise ein APU mit 400 und eine Grafikkarte mit 1600 Shader Kernen (oder Stream Processors, wie sie bei AMD heißen), könnte man sie sinnvollerweise kombinieren, um eine Aufgabe schneller abzuarbeiten. Oder man schließt den Monitor an die integrierte Grafiklösung an, und die gesteckte Grafikkarte schaltet sich nur dazu, wenn eine 3D-Anwendung mehr Leistung benötigt. Dadurch könnten sich Stromspareffekte einstellen. Genau solche Lösung gab es ja immerhin schon, auch wenn sie nie wirklich weite Verbreitung fanden.

Konkreter gesprochen wäre der Vorteil einer entsprechend hoch entwickelten integrierten GPU – und eine solche Verspricht uns AMD ja immerhin selbst bei Ontario/Zacate und später mit Llano – dass sie ähnliche Performance liefert, wie eine klassische Kombination aus CPU und einer gesteckten Grafikkarte. Immerhin kann man sich so den „Umweg“ über den PCI-Express-Bus sparen, was die Latenzen verringert. Der eigentliche Vorteil besteht jedoch in der Integration. Indem man ein weiteres leistungsfähiges Subsystem direkt in den Hauptprozessor wandern lässt, spart man sich eine zusätzliche Steckkarte, vereinfacht das Motherboard-Design und verringert zudem noch die Leistungsaufnahme. Im Endeffekt bekommt man so also eine Lösung, die für weniger Geld das gleiche leistet – und das weiß wohl jeder zu schätzen.

Bislang hatten integrierte Grafiklösungen einen gemischten Ruf. Speziell Intel verkauft seine Chipsatzgrafik eher als „Bonus“ denn als wirkliches Feature, da sie nur für einen kleinen Teil seiner Kunden ausreichend schnell ist. Wer nicht nur Office-Programme und den Browser nutzt, braucht oft eine zusätzliche Grafikkarte.

Im Mobilbereich sieht das ein wenig anders aus, denn insgesamt sind die Erwartungen an die Grafikleistung dort meist niedriger. Außerdem ist die Nutzung zusätzlicher Grafikchips gerade im Mobilbereich aus zwei Gründen problematisch, denn sie erhöhen den Stromverbrauch und die Fertigungskosten. Für die stetig wachsende Gruppe der Mobilnutzer ist integrierte Grafik also durchaus relevant und höhere Performance gern gesehen. Natürlich gibt es auch hier wieder eine Gruppe, die mehr Leistung braucht, welche nur eine zusätzliche GPU bieten kann. Aber diese Schwelle verschiebt sich mit Fusion im unten gezeigten Kosten-Nutzen-Diagramm nach rechts. Auf Atom trifft das auch mit der aktuellen Grafik nicht zu.

Auch wenn wir uns heute mit Brazos „nur“ eine Mainstream-Plattform für das mobile Budget- bis Mittelklasse-Segment anschauen, zeigen sich deutliche Performance-Vorteile, die sich aus der Optimierung für eine Architektur nach dem Fusion-Schema ergeben. Deutlich spannender wird es, wenn Lynx und Sabine erscheinen, die Llano-Varianten für die Desktop- bzw. Notebook-Plattform, denn dann werden die Vorteile einer stärkeren GPU in Erscheinung treten. Sabine und Lynx werden wir uns schon bald ebenfalls widmen. Heute soll es aber erst einmal um Brazos gehen.