AMD Fusion

AMD Fusion ist der Code- und Markenname eines Prozessorkonzepts, das CPU und GPU sowie Video- und andere Hardwarebeschleuniger auf einem Die vereinigt. Es ist ein Ergebnis des Zusammenschlusses von AMD und ATI.^[1] Erste Modelle basierend auf diesem Konzept für den Einsatz in Netbooks und ähnlichen Geräten wurden im Januar 2011 vorgestellt,^[2] weitere folgen im Verlauf des Jahres 2011. AMD nennt diese Konstruktion Accelerated Processing Unit (APU).

Geschichte

AMD demonstrierte seine erste Fusion-APU am 1. Juni 2010 auf der Computex. Die Demonstration umfasste u. a. einen kurzen Einspieler, der einen Ausschnitt aus dem 3D-Spiel Alien versus Predator zeigte, das auf einem Ontario-System live gelaufen sein soll.^[3]

Konkrete Produkte in Form der E- und C-Serien (siehe weiter unten) wurden am 4. Januar 2011 vorgestellt.^[2] Die Llano-Serie für Notebooks wurde am 14. Juni 2011 vorgestellt.^[4]

Marketing

Die Prozessoren oder sogenannte APUs haben keine Marketingnamen, wie das früher üblich war, wie etwa Phenom oder Athlon. Einziger Markenname in der Prozessorbezeichnung ist „AMD“. Für alle AMD-Systeme gibt es zusätzlich noch den AMD-Vision-Marketingnamen. Je nach Leistung und Features werden entsprechende Sticker auch um „Smart HD“ für günstigste und schwächste Versionen über „Brilliant HD Everyday“ und „Brilliant HD Entertainment“ für den unteren Mainstream bis hin zu „Brilliant HD Performance“ für den oberen Mainstream ergänzt.

Technische Umsetzung des Konzepts

Der Kernaspekt der Fusion-Technologie ist die Verbindung aller wesentlichen Systemkomponenten – x86er-Prozessorkerne, Vector Engines (SIMD) und Unified Video Decoder (UVD) für die HD-Dekodierung – direkt über denselben High-Speed-Bus mit dem Hauptsystemspeicher. Diese neue Architektur soll so einige Nachteile umgehen, die mit integrierten Grafikprozessoren (IGPs) in den bisherigen Chip-to-Chip-Lösungen verbunden sind, wie eine höhere Speicherlatenz und Energieaufnahme sowie geringere Laufzeiten im Akkubetrieb.^[5] AMD nennt diese Konstruktion Accelerated Processing Unit. Die Mehrkern-Prozessoren sollen eine oder mehrere Hauptprozessor-Kerne (CPU) und mindestens einen zusätzlichen Prozessor für spezielle Aufgaben enthalten, vorerst ein Grafikprozessor (GPU).^[6]

Bisher gibt es seitens AMD zwei Umsetzungen des Fusion-Konzept, eine dritte Version befindet sich bereits in Entwicklung:

Llano

Llano ist der AMD-Codename für die Architektur eines Prozessors mit integrierter GPU und Northbridge, der für den unteren Mainstream konzipiert ist und aktuelle Prozessortechnik mit aktueller GPU-Technik kombiniert und in Notebooks und Desktops seinen Einsatz findet.

Die Fusion-Llano-CPU kombiniert Prozessorkerne aus der K10-Generation Propus mit einem DirectX-11-kompatiblen Grafikkern, der auch bei der Radeon HD 5570 zum Einsatz kommt. Im Gegensatz zur Radeon HD 5570 ist aber UVD 3.0 statt UVD 2.0 im Grafikchip integriert. Auf dem Markt sind Llano-Prozessoren mit zwei bis vier CPU-Kernen für Notebooks und Desktop-Rechner mit Kompatibilität zur x86-Architektur und zur AMD64-Architektur.

Die parallele Rechenleistung des integrierten DirectX-11-Grafik-Cores ergänzt die serielle Rechenleistung der Prozessorkerne,^[7] neben der Grafik-Beschleunigung, über Programmierschnittstellen wie OpenCL, WebGL, AMD APP (früher ATI Stream SDK)^[8] und Microsoft DirectCompute.

Obwohl die skalaren x86er-Kerne und SIMD-Engines der APUs einen gemeinsamen Pfad zum Systemspeicher teilen, ist bei der ersten Generation der AMD APUs der Speicher noch in verschiedene Speicherregionen geteilt. Zum einen in einen Speicherbereich, der vom Betriebssystem verwaltet wird, welches auf den x86er-Kernen läuft, zum anderen in Speicherregionen, die von der Software verwaltet werden, welche auf den SIMD-Engines ausgeführt wird. Für den Datentransfer zwischen den beiden Speicherregionen hat AMD High-Speed-Block-Transfer-Engines eingerichtet. Im Gegensatz zu Datentransfers zwischen externen Framebuffern und dem Systemspeicher sollen diese Transfers nie den externen Systembus belegen.^[5]

Bobcat

Bobcat ist der AMD-Codename für die Architektur eines Prozessors mit integrierter GPU und Northbridge, der für kleinen Verbrauch und kleinen Preis optimiert wurde und deshalb vergleichsweise schwach ist. Einsatzbereiche sind dementsprechend günstige Systeme wie etwa Netbooks und Geräte die eine besonders niedrige Verlustleistung aufweisen, wie etwa dünne Notebooks und Tablets. Bei Bobcat handelt es sich im Gegensatz zum Konkurrenzprodukt Intel Atom um eine Out-of-Order-Prozessorarchitektur, die die Basis für AMDs Ontario- und Zacate-APUs bildet, die in den Serien C,E und G verwendet werden.

Trinity

Trinity ist der Codename für die Architektur des Prozessors mit integrierter GPU und Northbridge, der für den Mainstream konzipiert ist und zukünftige Prozessortechnik, wie sie in CPUs mit „Bulldozer“-Kern zu finden sein wird, mit aktueller GPU-Technik kombiniert und in Notebooks und Desktops seinen Einsatz finden wird. Der Marktstart ist für das Jahr 2012 geplant. Diese APUs sollen dann die APUs auf Llano-Basis ablösen.

Prozessoren (APUs) basierend auf Llano

A- und E-Serie

Die Serien A und E stellen so genannte APUs dar und wurden im Sommer 2011 veröffentlicht. Sie sind vorrangig für Mainstream- und Low-End-Systeme im Notebook- und Desktop-Segment vorgesehen.^[9]

Der als APU bezeichnete Kombiprozessor vereint zwei bis vier x64-CPU-Kerne auf aktueller K10-Architektur mit verbessertem Speichercontroller und einen DirectX-11-fähigen Grafikprozessor auf einem einzigen Silizium-Die.^[10]

Die APU wird in einem Globalfoundries 32-nm-SOI-Prozess gefertigt und strebt die gleichen Zielmärkte an wie die existierende Athlon-II-Linie.^[11] Des Weiteren besitzt er einen integrierten PCIe-2.0-Controller, einen Dual-Channel-DDR3-1600-Speichercontroller sowie 1 MB L2-Cache pro Kern, ^[11] jedoch keinen L3-Cache. Bei Bestückung des Mainboards mit nur einem Speicherriegel pro Speicherkanal ist der Speichercontroller der Desktopprozessoren aus der A8- und A6-Serie auch für DDR3-1866 spezifiziert, bei mobilen Prozessoren mit bis zu 35 W TDP ist DDR3-1333 als maximale Speicherbestückung vorgesehen. Die Kommunikation mit dem Chipsatz/Southbridge erfolgt über das Unified Media Interface (UMI) mit 5 GT/s (Gigatransfers/Sekunde). UMI basiert auf PCIe.

Modelle für den Desktop

Modell- Nummer	CPU- Kerne	Takt (max. Turbo)[12]	L2-Cache	Multi [13]	Vcore	GPU-Model	GPU-Konfiguration			GPU- Frequenz	TDP	Turbo Core	Prozessor- Sockel	Ausgabedatum
							Stream- prozessoren	Textur- einheiten	ROPs
A8-3850	4	2,9 GHz	4 × 1 MB	29 ×	1,4125 V	HD 6550D	400	20	8	600 MHz	100 W	Nein	FM1	Q3/2011
A8-3800	4	2,4 (2,7) GHz	4 × 1 MB	24 ×	N/A	HD 6550D	400	20	8	600 MHz	65 W	Ja	FM1	Q3/2011
A6-3650	4	2,6 GHz	4 × 1 MB	26 ×	1,4125 V	HD 6530D	320	16	8	444 MHz	100 W	Nein	FM1	Q3/2011
A6-3600	4	2,1 (2,4) GHz	4 × 1 MB	21 ×	N/A	HD 6530D	320	16	8	444 MHz	65 W	Ja	FM1	Q3/2011
A6-3500	3	2,1 (2,4) GHz	3 × 1 MB	21 ×	N/A	HD 6530D	320	16	8	444 MHz	65 W	Ja	FM1	Q3/2011
A4-3400	2	2,7 GHz	2 × 512 KB	27 ×	N/A	HD 6410D	160	8	4	600 MHz	65 W	Nein	FM1	Q3/2011
A4-3300	2	2,5 GHz	2 × 512 KB	25 ×	N/A	HD 6410D	160	8	4	444 MHz	65 W	Nein	FM1	Q3/2011
E2-3200	2	2,4 GHz	2 × 512 KB	24 ×	N/A	HD 6370D	160	8	4	444 MHz	65 W	Nein	FM1	Q3/2011

Modelle für Notebooks

Modell- Nummer	CPU- Kerne	Takt (max. Turbo)[12]	L2-Cache	Multi[13]	Vcore	GPU-Model	GPU-Konfiguration			GPU- Frequenz	TDP	Turbo Core	Prozessor- Sockel	Ausgabedatum
							Stream- prozessoren	Textur- einheiten	ROPs
A8-3530MX	4	1,9 (2,6) GHz	4 × 1 MB	19 ×	N/A	HD 6620G	400	20	8	444 MHz	45 W	Ja	FS1 uPGA	Q2/2011
A8-3510MX	4	1,8 (2,5) GHz	4 × 1 MB	18 ×	N/A	HD 6620G	400	20	8	444 MHz	45 W	Ja	FS1 uPGA	Q2/2011
A8-3500M	4	1,5 (2,4) GHz	4 × 1 MB	15 ×	N/A	HD 6620G	400	20	8	444 MHz	35 W	Ja	FS1 uPGA	Q2/2011
A6-3410MX	4	1,6 (2,3) GHz	4 × 1 MB	16 ×	N/A	HD 6520G	320	16	8	400 MHz	45 W	Ja	FS1 uPGA	Q2/2011
A6-3400M	4	1,4 (2,3) GHz	4 × 1 MB	14 ×	N/A	HD 6520G	320	16	8	400 MHz	35 W	Ja	FS1 uPGA	Q2/2011
A4-3310MX	2	2,1 (2,5) GHz	2 × 1 MB	21 ×	N/A	HD 6480G	240	8	4	444 MHz	45 W	Ja	FS1 uPGA	Q2/2011
A4-3300M	2	1,9 (2,5) GHz	2 × 1 MB	19 ×	N/A	HD 6480G	240	8	4	444 MHz	35 W	Ja	FS1 uPGA	Q2/2011
E2-3300M	2	1,8 (2,2) GHz	2 × 512 KB	18 ×	N/A	HD 6380G	160	8	4	444 MHz	35 W	Ja	FS1 uPGA	Q3/2011

Prozessoren (APUs) basierend auf Bobcat

E-Serie (Codename: Zacate)

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 (500 MHz). Die Serie besteht seit Anfang 2011 aus zwei Modellen, dem E-240 mit 1,5 GHz für einen Prozessorkern und dem E-350 mit zwei Kernen und je 1,6 GHz.^[2]

• Alle Modelle bieten: SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4a, NX Bit, AMD64, PowerNow!, AMD-V
• Speicherunterstützung: DDR3 SDRAM, DDR3L SDRAM (single-channel)
• Anbindung an den Chipsatz: UMI mit 2,5 GT/s

Modell- Nummer	CPU- Kerne	Takt	L2-Cache	Multi [13]	Vcore	GPU-Model	GPU- Konfiguration			GPU- Frequenz (max. Turbo)	Speicher- Controller	TDP	Turbo Core	Prozessor- Sockel	Ausgabedatum
							SPs	TMUs	ROPs
E-240	1	1,5 GHz	512 kB	15 ×	1,175–1,35	HD 6310	80	8	4	500 MHz	DDR3-1066	18 W	Nein	BGA-413	4. Januar, 2011
E-300	2	1,3 GHz	2 × 512 kB	13 ×	N/A	HD 6310	80	8	4	488 MHz	DDR3-1066	18 W	Nein	BGA-413	22. August 2011
E-350	2	1,6 GHz	2 × 512 kB	16 ×	1,25–1,35	HD 6310	80	8	4	500 MHz	DDR3-1066	18 W	Nein	BGA-413	4. Januar 2011
E-450	2	1,65 GHz	2 × 512 kB	16,5	N/A	HD 6320	80	8	4	508 (600) MHz	DDR3-1333	18 W	Ja	BGA-413	22. August 2011

C-Serie (Codename: Ontario)

Netbook mit AMD Fusion C-50 - Acer Aspire One 522

Ontario ist der AMD-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.^[9][14]

In einer Ontario-APU stecken ein oder zwei Bobcat-Prozessorkerne und ein DirectX-11-Grafikkern mit 280 MHz. Das BGA-Gehäuse des für mobile Applikationen optimierten Ontarios ist zum Auflöten auf Mainboards für Thin-and-Light-Notebooks und Netbooks ausgelegt.^[15]

Anfang 2011 wurde die Serie mit zwei Modellen eingeführt. Die Singlecore-Version C-30 hat dabei einen Takt von 1,2 GHz für den Prozessorkern, die Dualcore-Version C-50 von 1 GHz für beide Kerne.^[2]

• Alle Modelle bieten: SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4a, NX Bit, AMD64, PowerNow!, AMD-V
• Speicherunterstützung: DDR3 SDRAM, DDR3L SDRAM (single-channel, bis zu 1066 MHz)
• Anbindung an den Chipsatz: UMI 2,5 GT/s

Modell- Nummer	CPU- Kerne	Takt (max. Turbo)[12]	L2-Cache	Multi[13]	Vcore	GPU-Model	GPU- Konfiguration			GPU- Frequenz	TDP	Turbo Core	Prozessor- Sockel	Ausgabedatum
							SPs	TMUs	ROPs
C-30	1	1,2 GHz	512 kB	12 ×	1,25–1,35	HD 6250	80	8	4	280 MHz	9 W	Nein	BGA-413	4. Januar 2011
C-50	2	1,0 GHz	2 × 512 kB	10 ×	1,05–1,35	HD 6250	80	8	4	280 MHz	9 W	Nein	BGA-413	4. Januar 2011
C-60	2	1,0 (1,33) GHz	2 × 512 kB	10 ×	N/A	HD 6290	80	8	4	276–400 MHz	9 W	Ja	BGA-413	22. August 2011

Embedded-G-Serie

Mit der AMD-Embedded-G-Series-Plattform hat AMD die Fusion-Technologie Anfang 2011 für Embedded-Systeme verfügbar gemacht, dabei handelt es sich um weitere Ontario-Versionen. Die APUs integrieren auf einer Fläche von 890 mm² ein oder zwei 64-Bit-Prozessorkerne der Bobcat-Klasse sowie eine DirectX-11-fähige Grafikeinheit, die auch als Vektorprozessor genutzt werden kann.^[16] Seit März 2011 bietet AMD auch sogenannte „Headless“-Varianten für eingebettete Systeme ohne Grafikausgabe an.^[17]

Modell- Bezeichnung[17]	Taktung in GHz	Anzahl der Kerne	L2-Cache	Grafik	Speicher- Typ	Max. TDP in Watt	Turbo Core[17]
T24L	1,0	1	512 kB	–	DDR3-1066	5	Nein
T30L	1,4	1	512 kB	–	DDR3-1066	18	Nein
T40N	1,0	2	2 × 512 kB	AMD Radeon™ HD 6250	LV DDR3-1066	9	Ja
T40E	1,0	2	2 × 512 kB	AMD Radeon™ HD 6250	LV DDR3-1066	6,4	Nein
T40R	1,0	1	512 kB	AMD Radeon™ HD 6250	LV DDR3-1066	5,5	Nein
T44R	1,2	1	512 kB	AMD Radeon™ HD 6250	LV DDR3-1066	9	Nein
T48L	1,4	2	2 × 512 kB	–	DDR3-1066	18	Nein
T48N	1,4	2	2 × 512 kB	AMD Radeon™ HD 6310	DDR3-1066	8	Nein
T52R	1,5	1	512 kB	AMD Radeon™ HD 6310	DDR3-1066	18	Nein
T56N	1,65	2	2 × 512 kB	AMD Radeon™ HD 6310	DDR3-1066	18	Ja

Rechengeschwindigkeit und Benchmarks

Die verfügbare Speicherbandbreite (1-Kanal DDR3-1066) wird von CPU und GPU im konkurrierendem Zugriff geteilt.

RAM-Bus-Bandbreite

Speicherart	Rate in Gbit/s	Rate in GB/s	Rate in MHz	DDR #
PC3-8500 DDR3-SDRAM (1 Kanal 64 bit)	68,2	8,525	1066	DDR3-1066

Vergleich der CPU-Rechenleistung m. H. des Prime95- und MPrime-Benchmarks^[18][19]

Platform/CPU-Modell	Frequenz (pro Kern) in MHz	Prime95 FFT Benchmark (FFT mit 2048k-Länge) in ms	Prime95 FFT Benchmark (FFT mit 4096k-Länge) in ms	Prime95 Probedivisions Benchmark (65 Bit Faktorlänge) in ms
Intel Atom 330	1596	664,39	1399,43	26,63
Intel Atom D510	1664	585,91	1954,40	25,65
AMD Fusion E-350	1596	222,03	491,02	15,18
AMD Fusion C-50	697	323,93	694,88	23,44
Intel Pentium III	1151	438,10	922,58	50,59
AMD Athlon	1054	457,40	774,49	56,08
AMD Athlon XP 2000+	1640	201,21	448,28	32,80
Intel Pentium 4	3078	72,40	162,02	14,91
AMD Phenom II X4 965	3414	34,86	76,27	4,59
AMD Phenom II X6 1100T	3310	32,68	69,54	3,85
Intel Core i5-2500K	3330	23,94	53,24	3,49
Intel Core i7-2600K	3463	21,75	45,35	3,67

Weblinks

• Die offizielle Webseite der AMD Fusion Familie von GPUs
• AMD Fusion Whitepaper
• DailyTech - AMD Announces "Fusion" CPU/GPU Program
• AMD's Purchase of ATI Closes, and Fusion Begins
• AMDs CPU/APU Roadmap 2011/2012
• AMD Boosts Its AMD Fusion APUs for Notebooks, Ultrathins, All-in-Ones and Desktops

Einzelnachweise

1. ↑ Fusion: AMD: Fusion heißt jetzt Fusion, heise.de. 16. September 2010. 
2. ↑ ^{a b c d} http://www.computerbase.de/news/hardware/prozessoren/amd/2011/januar/amds-fusion-aera-beginnt-heute/
3. ↑ Fusion: AMD zeigt Demo und nennt Termin, heise.de. 2. Juni 2010. 
4. ↑ http://www.heise.de/mobil/meldung/AMD-bringt-neuen-Notebook-Prozessor-Llano-1259681.html/
5. ↑ ^{a b} AMD Fusion Whitepaper, abgerufen am 9. Dezember 2010
6. ↑ Prozessoren 2010: Die Fusion beginnt – Artikel bei Golem.de, vom 2. Januar 2010
7. ↑ Fusion bald für Embedded verfügbar?, elektroniknet.de. 3. November 2010. 
8. ↑ AMD Blog - "Whats new in AMD APP", 21. Dezember 2010
9. ↑ ^{a b} At-A-Glance Codename Decoder. AMD, abgerufen am 14. September 2011. 
10. ↑ AMD Fusion: Stromspar-Feinheiten im 32-nm-Chip, heise.de. 9. Februar 2010. 
11. ↑ ^{a b} AMD Reveals More Llano Details at ISSCC: 32nm, Power Gating, 4-cores, Turbo?, anandtech.com. 8. Februar 2010. 
12. ↑ ^{a b c} Die höchste Taktfrequenz im Turbomodus wird nur mit der Hälfte der Gesamtprozessorkerne erreicht. Die restlichen Kerne müssen dabei im Schlafmodus <=C4 sein.
13. ↑ ^{a b c d} Die Taktfrequenz der Prozessoren wird aus dem Systemtakt von 100 MHz und dem Taktmultiplikator generiert.
14. ↑ AMD Ontario: Monolithic System-on-Chip, 40nm Fabrication Process, xbitlabs.com. 20. April 2010. 
15. ↑ AMD: Details der 2011 kommenden Prozessorkerne Bobcat und Bulldozer. 12. November 2009. 
16. ↑ AMD Delivers the World’s First and Only APU for Embedded Systems, amd.com. 19. Januar 2011. 
17. ↑ ^{a b c} AMD Embedded G-Series Platform Brief (englisch; PDF ≈ 766 kB) – Dokument bei AMD, Stand: 12. Mai 2011
18. ↑ Prime95 Benchmarks
19. ↑ MPrime Benchmarks und CPU-Durchsatz Vergleich

Liste der Mikroprozessoren von AMD | AMD Prozessor-Familien | Ordering Part Number (OPN)

Prozessor-Generationen: AMD K5 | AMD K6 | AMD K7 | AMD K8/K8L | AMD K9 | AMD K10

Sonstige AMD-Entwicklungen: AMD64 | AMD LIVE! | AMD Quad FX | AMD-V | QuantiSpeed | Turbo Core

Bis AMD-K6-Generation: Am286 | Am386 | Am486 | 5x86 | K5 | K6 | K6-2 | K6-III

Athlon-Serie:  Desktop: Athlon (K7),  Athlon XP | Athlon 64,  Athlon 64 FX | Athlon 64 X2,  Athlon X2   Mobil: Athlon XP-M | Mobile Athlon 64 | Athlon 64 X2 | Athlon X2 Server: Athlon MP

Duron-Serie:  Desktop: Duron   Mobil: Mobile Duron    Sempron-Serie:  Desktop: Sempron (K7) | Sempron (K8)   Mobil: Mobile Sempron

AMD K10-Serie: Desktop: Athlon X2 | Athlon II | Phenom | Phenom II   Mobil: Athlon II X2 | Phenom II

Turion-Serie:  Mobil: Turion 64 | Turion 64 X2 | Turion X2 | AMD Turion II

AMD Bulldozer: AMD FX

APUs: AMD A-, E-, C- und G-Serie

Opteron-Serie: Server: Opteron (K8) | Opteron (K9) | Opteron (K10)

Sonstige AMD-Prozessoren:  Embedded: Geode | Alchemy | AMD Am29000 | AMD Embedded G-Serie

AMD-Chipsätze:  690-Serie | 700-Serie | 800-Serie | 900-Serie