AMD Llano: pohled na technologii

Čipset

AMD bude nabízet dva typy Fusion Controller Hubu pro APU Llano. Jsou označeny jako A70M a A60M a jediným jejich rozdílem je přítomnost 4 USB 3.0 portů pro periferie. Oba dva FCH ale podporují 6Gbps SATA rozhraní pro nejnovější pevné disky a zajistí velmi dobrý výkon s výkonným SSD. Vzhledem k tomu, že Llano má ambice být spíše výkonnostně zaměřeným APU, je dobrý diskový výkon nezbytností.

Power Gating - vypínání jader

Řízení spotřeby je pro Llano kritickou záležitostí, neboť v sobě integruje 1.45 mld. tranzistorů, které prostě potřebují šťávu. APU Llano je rozděleno na dvě nezávislé části (CPU a GPU). Paměťový řadič a severní můstek jsou v případě napájení spojeny s GPU. Obě části mají své nezávislé řízení voltáže.
Jak je na přiložených obrázcích vidět, Llano umí zcela vypnout všechna x86 jádra a v případě hibernace systému zase kompletně odpojit obě části, což znamená výrazně sníženou spotřebu. Není to ovšem nic, co bychom nebyli zvyklí vídávat u nejnovějších procesorů Intel.

Turbo Core - zvyšování výkonu

Všechny procesory jako jsou CPU, GPU a třeba APU jsou navrhovány tak, aby nepřekročily limitní hodnoty pro provozní teploty a spotřeby. To vše se zase pojí s tím, jaké mohou výrobci využít šasi a jak musí koncipovat napájení a chlazení podobných systémů. Proto mají čipy jasně specifikované např. TDP (Thermal Design Point) a jsou tak základním vodítkem pro navrhování systému.
V minulosti byly procesory navrhnuty tak, že jejich jediné jádro bylo vždy aktivní a pracovalo od stejného napětí na stejné frekvenci. Později začali výrobci laborovat s řízením frekvence nebo napětí při nečinnosti, aby bylo dosaženo lepších termálních vlastností při nízkém vytížení nebo v klidu. V případě desktopu je řízení spotřeby resp. Power Gating spíše na druhé koleji, ale v případě mobilních platforem hraje naopak prim kvůli bateriím.
V momentu, kdy přišly na svět dvoujádrové procesory, nemohla jádra jednoduše začít spotřebovávat dvojnásobek energie a produkovat dvojnásobek tepla. Cestou tedy bylo třeba snížit frekvence a snížit voltáž jader, což vedlo k rozumným hodnotám. To samé se stalo v případě dalšího evolučního kroku, tedy v případě příchodu čtyřjádrových modelů. Vícejádrové procesory samozřejmě přinesly zvýšení výkonu v oblasti vícevláknových aplikací, ale na druhou stranu v případě, že aplikace byla jednovláknová, ostatní jádra zahálela. Buď jste tedy měli k dispozici dobrý výkon v jedné nebo druhé disciplíně, ale ne současně. Power Gating tuto situaci částečně vyřešil.
Bez Power Gatingu nemůžete nikdy dosáhnout toho, že zcela vypnete zahálející jádro. Tranzistory v jádře se sice nepřepínají, ale energie je stále spotřebována. Musíme pamatovat na fakt, že tranzistory nemohou jen tak jednoduše vést elektrickou energii, když jsou neaktivní a dalším problémem je, že čím menší tyto tranzistory jsou, tím „děravější“ se stávají. Power Gating zaručuje to, že se proud k tranzistorům vůbec nedostane a zůstanou „zavřené“. Když takto některá jádra odstavíte, tak se vám rázem otevře prostor pro zvýšení frekvence zbývajících jader až k limitu TDP procesoru.
Konkureční Intel má podobnou technologii Turbo Boost, která funguje na podobném principu a monitoruje, kdy je možné takto díky prostoru v maximální hodnotě TDP zvednout frekvence vybraných jader. AMD tuto technologii krom Llano využilo i v případě svých šestijádrových procesorů pro desktopy a jmenuje se Turbo Core.

Rozdíl mezi oběma přístupy spočívá v tom, že Intel sleduje proud a teploty a AMD naproti tomu vytížení jader. Každé aktivitě v APU Llano je přiřazena určitá hodnota spotřeby (např. celočíselná operace vyžaduje určité množství energie). Llano tak dokáže určit, kolik spotřebuje energie při prováděných operacích a určit kolik spotřebuje každé jádro zvlášť a dle těchto skutečností řídit Power Gating. Tato technologie se zdá být na papíře efektivnější než konkurenční technologie Intelu, ale vše bude nutné posoudit spíše v praxi.
AMD Llano je tak podobné Sandy Bridge, které je také schopno dočasně překročit maximální TDP, pokud z historie spotřeby určí, že by to dočasné zvýšení nepřekročilo ve svém průměru maximální TDP. Termální limity tak nebudou překročeny a všichni budou spokojeni. Výrobcům systémů se nebudou jejich díla přehřívat a výrobci procesorů budou mít jistou konkurenční výhodu v některých situacích oproti starším čipům.

Docela podstatnou limitující vlastností je pro AMD Llano fakt, že integrované GPU nemůže zvýšit svou frekvenci ani v případě, že by zahálela všechna jádra x86. Technologie Turbo Core je tak relevantní pouze pro CPU část Llano. Není ovšem vyloučeno, že některá z dalších evolučních verzí Llano bude tuto funkcionalitu podporovat.

Prozatím není jasné, která technologie a přístup ve finále zvítězí v praktických testech. AMD ale v současné době nemá způsob, jak zobrazit hodnoty frekvencí skrz Turbo Core, takže v případě nějakého posuzování se ocitáme na poměrně tenkém ledě. Jak už jsme si řekli výše, teoreticky se jeví přístup AMD přeci jen o něco lépe, ale celou věc může pokazit např. GPU bez Turbo Core.