Por dentro da Arquitetura Llano Lynx

IntroduçãoA Linha Vision LlanoPor dentro da Arquitetura Llano LynxEspecificaçõesMáquinas/Softwares utilizadosWinrar, PhotoShop, Sandra 2011CineBench, x264, wPrimeFar Cry 2, F1 2010Overclock: ProcessadorOverclock: MemóriasRadeon HD 6550D: 3DMarks, AvPRadeon HD 6550D: F1 2010, Far Cry 2, Mafia II e Metro 2033Conclusão

A imagem abaixo “disseca” bem a unidade de processamento acelerado Llano Lynx. A APU tem cerca de 1 bilhão de transistores, distribuído em uma área de 228 mm². Isso só foi possível graças ao processo de fabricação HKMG de 32nm. Aliás, trata-se do primeiro chip gráfico da AMD fabricado pela GlobalFoundries, ao invés da TSMC, que ao menos por enquanto, continua a produzir as GPUs para as VGAs Radeons.

O Lynx tem basicamente 3 elementos principais  fundidos em seu chip: a CPU; a GPU; e o Northbridge. Além disso, há ainda a controladora de memória DDR3, o decodificador de vídeo integrado (UVD), as interfaces PCI Express (24 linhas), as memórias caches L2 e L3, e a interface DDI de conexão aos monitores digitais.

No tocante ao processador, seus núcleos são baseados no design Stars, ou seja, os mesmos presentes nos Athlon II e Phenom II (arquitetura K10.5). Desta forma, cada um dos cores tem 128KB de cache L1, sendo 64KB para instrução e 64KB para dados. No nível L2, a linha A4 possui 512KB por núcleo, enquanto que no A6 e A8 há 1MB por core. Vale ressaltar que não há memória cache L3. Se por um lado essa ausência de L3 impacta diretamente na performance, por outro, a AMD reduz o custo e o preço da APU.

O decodificador de vídeo integrado, chamado pela AMD de UVD (Unified Video Decoder) – é a mesma presente nas VGAs Radeons, se encarregando da reprodução de vídeo, retirando assim o trabalho das “costas” do processador e do chip gráfico, ficando ainda independente do DirectX Video Acceleration (DXVA).

Não há dúvidas que a grande “estrela” das APUs da AMD é a sua GPU. Compatível com a API gráfica DirectX 11 da Microsoft, a unidade de processamento gráfico do Llano Lynx - codinome Sumo - tem uma arquitetura bastante familiar da comunidade. E não é por menos. O Sumo é basicamente o mesmo core encontrado nas linhas Radeons HD 5500/5600 (codinome Redwood).

A grande diferença entre as GPUs Redwood e Lynx está na interface de memória. Enquanto que a primeira tem uma combinação de 128 bits com memória GDDR5, o chip gráfico Llano mantém os mesmos 128 bits, mas utilizando DDR3.

Outro ponto é que a interface dual channel é compartilhada para todos os núcleos da CPU, bem como pela GPU. Assim, o sistema deverá possuir um eficiente sistema de arbitragem, a fim de não gerar gargalo para o sistema.

A AMD garante uma largura de banda de cerca de 30GB/s entre a GPU e a controladora de memória, o que em tese, impede qualquer tipo de gargalo. Ainda de acordo com a companhia, o link GPU/controladora pode aparentemente chegar ao teto de 50Gb/s, permitindo assim acomodar futuras APUs com interfaces de memórias mais robustas.

Outro ponto importante a destacar é o fato da AMD poder dinamicamente priorizar a banda de largura de memória entre a CPU e a GPU, minimizando assim qualquer possível tipo de gargalo.

A GPU Sumo – assim como a Redwood – possui 5 clusters do tipo SIMD, sendo que cada um possui 4 unidades de texturas (TMUs) e 16 stream processors (SPs). Por sua vez, cada unidade de SP é composta por 5 ALUs (chamados, pela ATi, de Stream Cores). Dessa forma, a Sumo possui um total de 400 Stream Cores (5x16x5) e 20 TMUs (5x4).

O chip possui duas controladoras de 64 bits compartilhando dois “render back-ends”, sendo que cada um contém 4 unidades de color ROPs, resultando em 8 ROPs e bus de 128 bits. Por falar em memória, a APU utiliza 512MB da RAM do sistema como framebuffer para o chip gráfico. Assim, é importante ressaltar que, quanto maior for a frequência de operação da DDR3, maior será o desempenho da Sumo. Desta forma, recomenda-se o uso de memórias de 1866Mhz.

Com as especificações acima, era de se esperar uma performance muito semelhante à Radeon HD 5570. Na prática, contudo, a GPU do Vision A8-3850 tem um desempenho menor, haja vista que esta tem de dividir a sua preciosa largura de banda de memória com os 4 núcleos da CPU. Ainda assim, a APU possui de longe, o chip gráfico integrado mais poderoso do mercado. A imagem abaixo ressalta ainda mais o que estamos falando.

A concepção do Llano é completamente diferente em relação à do Sandy Bridge. Enquanto que a Intel dedicou cerca de 50% da área do die de sua APU para os núcleos de processamento da CPU - ficando a GPU com apenas 20%, a AMD fez uma divisão muito mais equilibrada em sua unidade de processamento acelerado. Como se pode ver na imagem, a GPU do Llano – Sumo – corresponde a um pouco mais de 33% do die, enquanto que o NorthBridge e a CPU/cache ficam com o restante da área, em partes praticamente idênticas entre si.

A versão quad core do Llano – como é o caso do A8-3850 – tem 1,45 bilhão de transistores, ou seja, 300 milhões a mais do que os hexa cores Gulftown (Core i7 980X/990X) da Intel, que têm ainda de quebra, 12MB de cache L3. O mais surpreendente é que apesar dessa imensa quantidade de transistores, o Llano tem 228mm2 de área de die, contra 216mm2 do Sandy Bridge, que possui “apenas” 995 milhões de transistores. Outro ponto curioso refere-se ao TDP.

Conforme já explicado neste tópico, a arquitetura do Llano não se resume apenas à CPU e GPU Há ainda o processador de vídeo UVD e todas as funcionalidades de alto nível do NorthBridge, como é o caso das controladoras PCI-Express 2.0 e DDR3.

A controladora de memória é uma versão aprimorada da existente nas linhas Athon II e Phenom II, de forma a suportar DDR3 de maiores freqüências. Isso foi fundamental para dar maior desempenho a GPU do Llano, uma vez que quanto mais elevado for o clock da memória, maior será a largura de banda para o sistema. Assim, a AMD ultrapassou o limite de 1066/1333Mhz para patamares muito mais elevados, chegando a 1866Mhz.

A controladora PCI-Express 2.0 é composta de 24 pistas (linhas de comunicação), onde o usuário poderá utilizar 16 delas para acoplar uma VGA externa.  4 pistas do PCIe são usadas para conectar-se ao Hub controlador do chipset - FCH (SouthBridge Fusion Controller Hub). As 4 pistas restantes podem ser utilizadas por controladores extras, como é o caso do áudio, rede (ethernet) ou USB 3.0.

Vale ressaltar que o Fusion Vision série A (Llano) necessita de placas-mães especialmente projetadas para explorar os recursos da APU. Daí a razão da AMD ter criado um novo padrão de socket, o FM1. Ao menos de início, a companhia disponibilizou dois chipsets: o A55 e o A75.

Ambos suportam RAID e HDs maiores de 2.2TB. Contudo, o A75 fornece ainda 6 portas SATA de 6Gbps e 4 portas USB 3.0.

Como forma de dar uma maior escalabilidade na performance 3D, a AMD equipou a linha Llano com a tecnologia  chamada AMD Dual Graphics. Desta forma, o usuário poderá colocar os seguintes modelos de Radeons para trabalhar em conjunto com a GPU integrada da APU: HD 6400, HD 6500 e HD 6600.