Обзор и тестирование процессора AMD A10-7700K из серии AMD Kaveri

Анонс нового поколения APU AMD Kaveri является пока что наиболее значительным событием текущего года в сегменте десктопных процессоров. В материале «Презентация APU AMD Kaveri: революционный шаг в будущее или топтание на месте?» мы уже смогли познакомиться с этим семейством APU в теории. Теперь же у нас появилась возможность проверить заявления представителей компании AMD на практике. Однако перед тем как перейти непосредственно к обзору модели AMD A10-7700K, давайте проанализируем основные нововведения в решениях серии AMD Kaveri, а также рассмотрим позиционирование этих процессоров на рынке комплектующих.

Особенности микроархитектуры

Если поколение APU AMD Richland, по сути, было копией предыдущего (AMD Trinity) с повышением тактовых частот, то в AMD Kaveri присутствует значительно больше изменений. Причем коснулись они как процессорной и графической частей, так и микроархитектуры в целом.

В первую очередь стоит отметить, что компании AMD наконец-то удалось перевести процессоры на более тонкий техпроцесс - с 32 нм на 28 нм. Это позволило на той же площади разместить большее количество транзисторов и, как следствие, теоретически увеличить производительность APU. Для сравнения оба кристалла (AMD Kaveri и AMD Richland) занимают одинаковую площадь - 246 мм². Однако из-за использования 32-нм техпроцесса, количество транзисторов у моделей AMD Richland достигало 1,3 млрд., тогда как у AMD Kaveri их число возросло до 2,41 млрд.

Еще одним важным шагом стал переход вычислительных ядер на новую микроархитектуру AMD Steamroller, которая является дальнейшим развитием AMD Piledriver. Нам бы очень хотелось написать, что теперь компании AMD удалось создать действительно что-то революционное, и «паровой каток» сможет заткнуть за пояс своих «синих» конкурентов. Но, судя по всему, чуда не произойдет. Инженеры компании AMD не отказались от концепции 2-ядерных модулей с общим блоком выборки инструкций и общей 2-мегабайтной кэш-памятью второго уровня на один функциональный узел.

Фактически единственным существенным улучшением является удвоение числа декодеров. Теперь каждое из ядер модуля обладает собственным независимым декодером, способным обрабатывать до четырех x86-инструкций за такт. Был также усовершенствован алгоритм предсказания переходов и оптимизирован интерфейс между кэш-памятью первого и второго уровней. Все это, конечно, хорошо и определенно увеличивает производительность процессорных ядер AMD Steamroller (APU AMD Kaveri) в пересчете на такт по сравнению с AMD Piledriver (APU AMD Richland). Но на двукратный прирост быстродействия рассчитывать явно не стоит. А ведь именно этого требовалось, чтобы 4-ядерные модели компании AMD реально начали конкурировать с аналогичными процессорами компании Intel.

Конечно, может показаться, что мы настроены уж слишком пессимистично. Да и исследования, проведенные в компании AMD, вроде бы опровергают наши слова. Но если более детально присмотреться к поданным выше графикам, то можно заметить, что флагман новой линейки AMD A10-7850K имеет превосходство над Intel Core i5-4670K в основном в приложениях, оптимизированных под параллельные вычисления OpenCL. И тут нужно задаться вопросом: «А много ли мы используем программ в повседневной жизни подобного рода? А игр?» Ответ очевиден - нет. Маркетологи даже использовали тему вездесущего майнинга. Однако целесообразность генерации криптовалюты на процессорах является очень низкой, поэтому практическое применение их для этой цели маловероятно.

Конечно, многое зависит еще и от разработчиков программного обеспечения, ведь именно они решают вопрос об оптимизации кода своих программ под особенности микроархитектуры процессорных систем. И компания AMD уже проводит активную работу в данном направлении. Однако многие рядовые пользователи при покупке мощной игровой системы желают получить максимальный уровень производительности уже сейчас, а не ожидать возможного выхода оптимизированной версии той или иной программы или игры в будущем.

Зато усовершенствования, сделанные в графической части APU AMD Kaveri, выглядят более обнадеживающими. На смену порядком устаревшей AMD VLIW4 пришла современная микроархитектура AMD GCN 1.1, хорошо знакомая нам по видеокартам семейства AMD Volcanic Islands. Базовым структурным элементом здесь является кластер Compute Unit (CU), состоящий из 4-х векторных модулей или SIMD-движков, каждый из которых в свою очередь содержит 16 шейдерных процессоров. К каждому кластеру CU подключаются 4 текстурных блока.

Во флагманской модели AMD A10-7850K имеется 8 модулей CU, что дает в общей сложности 512 шейдерных процессора и 32 текстурных блока. Напомним, что у «топового» AMD A10-6800K поколения APU AMD Richland эти показатели составляют 384 и 24 блока соответственно. При этом размеры графического ядра у представителей семейства AMD Kaveri по-прежнему занимают не более половины кристалла (47%).

Поэтому неудивительно, что на диаграммах мы можем наблюдать такой существенный прирост производительности. Ведь по характеристикам графическое ядро AMD A10-7850K сопоставимо с дискретной видеокартой начального уровня AMD Radeon HD 7750. Правда не стоит забывать, что оно использует для своих нужд оперативную память DDR3, тогда как модели AMD Radeon HD 7750 комплектуются более быстрой видеопамятью стандарта GDDR5.

При описании структуры новых APU мы по старинке оперировали терминами «процессорная часть» и «графическая часть». Однако введя понятие «гетерогенная системная структура» или HSA, компания AMD предлагает отказаться от разделения процессора на х86-ядра или кластеры CU и рассматривать их в целостности. Таким образом, 4-ядерный AMD A10-7850K в понимании компании AMD выступает APU с 12-ю вычислительными ядрами (4 - процессорных и 8 - графических).

Связано это с тем, что центральный и графический процессоры в составе APU работают более тесно друг с другом: используют общую системную память (AMD hUMA) и гетерогенную очередь (AMD hQ). Теперь ядра CPU и GPU могут напрямую обмениваться данными между собой, без копирования их с одной памяти в другую с длительными задержками. Также процессорная часть больше не является главным блоком в APU, а CPU и GPU могут в равной степени распределять команды между собой. При этом сохранилась специализация отдельных модулей. Так, ядра CPU быстрее будут выполнять последовательные задачи, а кластеры GPU - параллельные операции. Комбинируя те и другие вычислительные ресурсы, можно получить универсальную и эффективную аппаратную базу. Звучит довольно заманчиво, но, опять же, все упирается в разработчиков программного обеспечения. Поэтому без оптимизации на программном уровне, пользы от новых технологий для конечного пользователя будет немного.

Как бы там ни было, на наш взгляд, будущее за комплексным подходом решения задач. Ведь именно его стараются реализовать на дискретных видеокартах, так почему же не применить его и в рамках гибридных процессоров?

Технологии

Вместе с микроархитектурой AMD GCN 1.1 в APU AMD Kaveri перекочевали и хорошо знакомые технологии AMD Mantle и AMD TrueAudio.

Первая представляет собой низкоуровневый графический API, который позволяет оптимизировать задачи под параллельные вычисления, а также облегчает написание и перенос игр с консоли на компьютер и наоборот.

Вторая создана для звуковых инженеров и разработчиков тех же игр, которые с ее помощью смогут вывести реалистичность и качество аудио в целом на более высокий уровень.

Поскольку гибридные процессоры очень часто можно встретить в HTPC, то технология AMD Fluid Motion Video может оказаться не менее полезной, чем описанные выше. Суть ее сводится к аппаратной интерполяции кадров в режиме реального времени, что обеспечивает плавное и качественное отображение фильмов, записанных с фреймрейтом 24 FPS на 60-герцовых мониторах.

Платформа Socket FM2+

С появлением APU AMD Kaveri обновился и процессорный разъем Socket FM2+, однако целесообразность этого хода с точки зрения покупателей остается под вопросом. Действительно, система электропитания частей процессора не претерпела изменений, а в его функционал не было добавлено ничего кардинально нового. Если посмотреть на чипсеты, то по своим возможностям наборы системной логики AMD A88X и AMD A78 практически не отличаются от своих предшественников (AMD A85X и AMD A75). Более того, бюджетные модели материнских плат под разъем Socket FM2+ будут оборудоваться чипсетом AMD A55, появившимся еще во времена AMD Trinity. Поэтому с одной стороны, разработчикам ничего не мешало «подружить» старые наборы системной логики с новыми APU. С другой же - платформа Socket FM2+ должна просуществовать на рынке еще несколько лет, и вполне возможно, что более кардинальные изменения (которые и потребовали бы нового разъема) будут воплощены в новых поколениях APU.

Чтобы оградить себя от разного рода умельцев, компания AMD сделала несовместимыми процессоры AMD Kaveri не только на логическом, но и на физическом уровне. Для этого они имеют на два контакта больше, чем представители семейств AMD Trinity / Richland. Таким образом, разъем Socket FM2 несовместим с процессорами AMD Kaveri, а в Socket FM2+ наоборот можно устанавливать как AMD Kaveri, так и AMD Trinity / Richland. Это должно хоть как-то скрасить негативный осадок у пользователей в случае обновления системы на основе платформы Socket FM2. Также к положительным сторонам новой платформы можно отнести то, что и конфигурация креплений для кулера не претерпела никаких изменений.

Режим Dual Graphics

Как и в предыдущих случаях, гибридные процессоры AMD Kaveri поддерживают технологию AMD Dual Graphics, при которой объединяются мощности встроенного графического ядра и дискретной видеокарты. Благодаря внедрению микроархитектуры AMD GCN 1.1 для связки AMD Dual Graphics можно использовать видеокарты семейства AMD Volcanic Islands:

При покупке процессоров AMD Trinity / Richland многие жаловались на некорректную работу этого режима. Компания AMD утверждает, что приняла ряд мер во избежание повторения этой ситуации с APU AMD Kaveri. Судя по графикам, оптимизация на уровне драйвера и более правильное распределение загрузки GPU и APU действительно принесли свои плоды. В играх, изначально приспособленных для мультиграфических конфигураций, прирост в среднем достигает 70%.

Кроме того, улучшилась плавность прорисовки картинки и исчезли былые рывки, ранее наблюдавшиеся при использовании режима AMD CrossFireX.

Несмотря на такой прогресс, по-прежнему «бутылочным горлышком» технологии AMD Dual Graphics является сравнительно небольшая пропускная способность памяти DDR3. Поэтому связка APU AMD Kaveri + AMD Radeon R7 240/250 не всегда будет оптимальной с точки зрения показателя «цена/производительность».

Модельный ряд

С момента анонса семейства AMD Kaveri прошло уже несколько месяцев, однако по-прежнему подлинно известно о технических характеристиках только трех моделей:

По канонам рынка компьютерных комплектующих, первыми свет увидели самые производительные решения. Однако нет сомнения, что после падения ажиотажа вокруг новых APU в продаже появятся и более бюджетные модели с индексами A6 и А4, а также версии с отключенным GPU.

Как видно из таблицы, контроллер памяти в APU AMD Kaveri официально поддерживает модули, работающие на частоте до 2133 МГц. Хотя в пресс-релизе мы обнаружили один любопытный слайд, где показана зависимость быстродействия встроенного графического ядра от скорости оперативной памяти. На графиках можно обнаружить и значение 2400 МГц, что косвенно намекает на корректную работу новых APU с такими быстрыми модулями.

А теперь давайте от теории перейдем к практике и рассмотрим более детально представителя семейства AMD Kaveri - модель AMD A10-7700K.

Упаковка, комплект поставки и штатная система охлаждения

AMD A10-7700K поставляется в небольшой коробке с яркой полиграфией. По черному цвету упаковки и логотипу с надписью «Black Edition» легко догадаться, что мы имеем дело с процессором с разблокированным множителем.

Из текста наклейки можно узнать частоту процессора в турборежиме (3,8 ГГц), размер кэш-памяти L2 (4 МБ), количество вычислительных ядер (10: 4 CPU + 6 GPU), а также о наличии штатного кулера в комплекте поставки. На боковых сторонах вкратце описаны возможности технологии AMD hUMA и микроархитектуры AMD GCN.

В коробке находятся: руководство пользователя, кулер и сам процессор, упакованный для дополнительной защиты в пластиковый блистер. Там же можно обнаружить и наклейку с логотипом серии APU AMD.

Штатная система охлаждения имеет привычный дизайн и состоит из невысокого алюминиевого радиатора, который обдувается низкопрофильным 70-мм вентилятором. На первый взгляд такая конструкция может показаться не очень эффективной, особенно если учитывать TDP модели AMD A10-7700K, достигающий 95 Вт. Но на практике комплектный кулер оказался не так уж и плох.

В режиме простоя температура процессора составляла 32°С, при 50%-ой нагрузке - 47°С, при 100%-ой нагрузке - 60°С. Максимальная скорость вращения вентилятора во время эксперимента достигала 3500 об/мин. При этом уровень шума по слуховым ощущениям можно охарактеризовать как «средний».

Внешний вид и техническая спецификация

Внешне AMD A10-7700K практически ничем не отличается от рассмотренных ранее решений семейств APU AMD Trinity / Richland. Но лишние два контакта не дадут вам установить его в процессорный разъем Socket FM2, поэтому, как уже было сказано выше, придется покупать платформу Socket FM2+.

На теплораспределительной крышке находится маркировка и название страны производства, в данном случае Малайзия. Туда процессор попал уже на окончательную сборку. Сам же кристалл выращен в Германии, о чем сообщает надпись «Diffused in Germany».

Спецификация и технические характеристики:

 

Все цены на AMD+A10-7700K

В обычном режиме работы (технология AMD Turbo Core 3.0 выключена) скорость AMD A10-7700K равняется 3400 МГц при опорной частоте 100 МГц и множителе «х34». В момент снятия показаний напряжение на ядре составило 1,284 В.

Если задействовать режим динамического повышения частоты или просто функцию автоматического разгона с использованием фирменной технологии Turbo Core 3.0, то множитель повышается на четыре пункта до значения «х38». Скорость процессора при этом увеличивается до отметки 3800 МГц, а напряжение - до 1,425 В.

В структуре кэш-памяти процессоров AMD Kaveri в целом и AMD A10-7700K в частности произошли небольшие изменения, которые коснулись первого уровня L1. Теперь для инструкций выделяется 96 КБ (вместо 64 КБ) на каждый 2-ядерный модуль с 3-мя (вместо 2-х) каналами ассоциативности. Для данных по-прежнему отводится по 16 КБ на каждое процессорное ядро с 4-мя каналами ассоциативности. Кэш-память второго уровня L2: по 2 МБ на каждый 2-ядерный модуль процессора с 16-ю каналами ассоциативности. Кэш-память третьего уровня L3 отсутствует.

Контроллер оперативной памяти DDR3 работает в двухканальном режиме и гарантировано поддерживает модули с частотой вплоть до 2133 МГц.

В модели AMD A10-7700K используется видеоядро серии AMD Radeon R7 Graphics. Точное название утилита GPU-Z определить не смогла, что, в принципе, неудивительно, так как даже сама компания AMD не озвучила маркировку интегрированных в APU графических процессоров. Что касается остальной информации, то она уже доступна в полном объеме. Как видно из «скриншота», в состав графической части AMD A10-7700K входят 6 ядер GPU, которые в общей сложности включают в себя 384 шейдерных процессора и 24 текстурных блока. Частота работы составляет 720 МГц.

Тестирование