Обзор и тестирование процессора AMD Athlon 5350 для платформы AMD AM1

«Даже незначительный взмах крыльев бабочки на одном конце мира
 может спровоцировать цунами на другом»
Эффект бабочки из Теории Хаоса

В 2011 году в бюджетном сегменте процессоров компании AMD начался переход к активному использованию дизайна APU, который предполагает интеграцию на одном кристалле ядер центрального и графических процессоров, а также контроллера памяти. Первыми на рынок вышли модели серий AMD Zacate (AMD E) и AMD Ontario (AMD C), которые были ориентированы на использование в нетбуках, неттопах и ноутбуках начального уровня. Такой подход позволил отказаться от дизайна печатных плат с использованием микросхем Северного и Южного мостов. Первая из них вошла в состав процессора, а вторая стала именоваться «Чипсетом». Это существенно упростило разводку платы и конструкцию системы охлаждения, повысило быстродействие работы отдельных компонентов и уменьшило общую себестоимость производства.

Следующим эволюционным этапом стал переход к дизайну SoC (System-on-Chip). Он предполагает интеграцию в процессор микросхемы чипсета, то есть вместе с вычислительными функциями ЦП выполняет и координирующие, обеспечивая корректное взаимодействие многих внутренних интерфейсов. В результате повышается простота проектирования и разводки материнских плат, а также отпадает потребность во многих дополнительных контроллерах. Все это ведет к дальнейшему уменьшению себестоимости продукции, что позитивным образом сказывается на конечной цене.

Первыми APU с поддержкой дизайна SoC в модельном ряду компании AMD стали 28-нм решения серий AMD Temash и AMD Kabini, которые пришли на смену 40-нм моделям серий AMD Ontario и AMD Zacate. Они ориентированы на использование в составе бюджетных планшетов, неттопов, моноблоков и ноутбуков. На рынке даже появились десктопные материнские платы с интегрированными APU AMD Kabini, которые позволяют создавать системы начального уровня для повседневных задач или мультимедийных развлечений.

Единственным спорным моментом в первых SoC-процессорах компании AMD является применение BGA-корпуса, который предполагает припаивание в заводских условиях ЦП к разъему на материнской плате. С одной стороны, такой подход снижает себестоимость производства, а с другой - существенно усложняется процесс замены такого процессора. И если для ноутбуков это считается нормой и не вызывает массовых нареканий, то многие владельцы десктопных ПК высоко ценят и дорожат возможностью свободного обновления конфигурации путем замены процессора.

Поэтому компания AMD решила создать десктопные версии APU AMD Kabini, поместив их в PGA-корпус, который позволяет легко менять процессор в случае необходимости. Также следует добавить, что компания AMD решила использовать для наименования новых APU хорошо знакомые бренды - AMD Athlon и AMD Sempron, возрождая тем самым конкуренцию этих чипов с решениями серий Intel Pentium и Intel Celeron (платформа Intel Bay Trail).

А теперь давайте пройдемся по ключевым аспектам презентации платформы AMD AM1 и рассмотрим главные особенности новых процессоров. Для начала компания AMD решила дать обоснованный ответ на вопрос: «А зачем вообще выпускать новую бюджетную платформу?»

Согласно данным компании IDC за четвертый квартал 2013 года, большую часть рынка десктопных систем (38%) занимают именно решения начального уровня. ПК мейнстрим-класса составляют 30%, а производительные десктопы - 32%. Таким образом, рынок бюджетных систем достаточно большой, поэтому компания AMD не захотела отдавать его полностью платформе Intel Bay Trail и подготовила свою альтернативу, которая выглядит весьма достойно, учитывая специфику запросов в данной сфере. Особенно высокие надежды на платформу AMD AM1 возложены на рынках развивающихся стран, в которых ценовой вопрос играет первостепенную роль.

Именно поэтому компания AMD решила воспользоваться довольно успешной 28-нм микроархитектурой AMD Jaguar для создания нового поколения процессоров линеек AMD Sempron и AMD Athlon. Как уже упоминалось ранее, они объединяют на одном кристалле четыре ядра центрального процессора, графический адаптер с микроархитектурой AMD GCN и одноканальный контроллер оперативной памяти DDR3-1600 с поддержкой общего объема до 16 ГБ.

Дополнительно в них реализована поддержка ряда контроллеров, которые в традиционных системах входят в состав микросхемы чипсета. В частности, это касается:

• карт-памяти SD объемом до 2-х ТБ;
• двух портов USB 3.0;
• восьми портов USB 2.0;
• интерфейса PS/2 и разнообразных внутренних сенсоров (температуры, скорости вращения вентиляторов и т.д.);
• видеопортов eDP, DisplayPort / HDMI и VGA;
• четырех линий интерфейса PCI Express x16 для подключения дискретной видеокарты;
• двух портов SATA 6 Гбит/с;
• четырех линий интерфейса PCI Express x1, одна из которых используется для подключения гигабитного сетевого контроллера.

Не забыли специалисты компании AMD напомнить и об улучшениях, которые принесла с собой 28-нм микроархитектура AMD Jaguar. За основу была взята 40-нм AMD Bobcat, однако переход к новому техпроцессу позволил увеличить количество структурных элементов и оптимизировать все ключевые блоки. Винить компанию AMD за улучшение микроархитектуры вместо имплементации кардинально новой не стоит, поскольку существует неписаное правило: «при смене техпроцесса не следует менять и микроархитектуру во избежание множества ошибок». Поэтому можно ожидать более существенных изменений в дальнейших версиях процессоров платформы AMD AM1. В данном же случае инженеры улучшили модули обработки целых (IEU) и дробных чисел (FPU), переделали очередь загрузки / хранения, обеспечили 128-битный доступ к блоку FPU, выделили больше ресурсов на работу блоков предварительной выборки, добавили поддержку новых инструкций (SSE4.1/4.2, AES, CLMUL, MOVBE, AVX, F16C и BMI1) и внесли еще много других улучшений.

Много общего можно найти в микроархитектурах AMD Steamroller (APU AMD Kaveri) и AMD Jaguar: все тот же дизайн OOO (Out-of-Order), использование 28-нм техпроцесса, поддержка новых наборов инструкций и др. Однако есть и существенные различия. Во-первых, это размер: четыре процессорных ядра AMD Jaguar занимают площадь, эквивалентную одному двухъядерному модулю AMD Steamroller. Важными отличиями энергоэффективной микроархитектуры AMD Jaguar от AMD Steamroller также являются: поддержка 32 КБ кэш-памяти данных L1 вместо 16 КБ, использование в каждом ядре блока FPU и общий доступ к кэш-памяти L2 для всех ядер. Напомним, что AMD Steamroller предполагает применение одного FP-блока на двухъядерный модуль. За тем же принципом распределяется и кэш-память L2.

В результате применения всех улучшений, показатель IPC (количество выполняемых инструкций за такт) для микроархитектуры AMD Jaguar возрос на 17% по сравнению с результатом AMD Bobcat. Производительность же в одно- и многопоточных задачах увеличилась в разы, что не может не радовать.

Интегрированный графический адаптер использует уже хорошо знакомую нам микроархитектуру AMD GCN, которая также присутствует в APU AMD Kaveri. Перед нами та же структура вычислительных кластеров CU (Compute Unit), которые включают в себя четыре векторных блока и скалярный сопроцессор. В свою очередь каждый векторный блок имеет в своем составе 16 потоковых процессоров, поэтому общее их количество в одном CU равняется 64. Поскольку в первых APU платформы AMD AM1 используется максимум два кластера CU, то общее количество потоковых процессоров в них составляет 128.

Заслуживает внимания и еще один любопытный момент в графических адаптерах, который связан с их названием. Первоначально неофициальные источники указывали на использование схемы названий «AMD Radeon HD 8000». В официальной презентации применяется имя «AMD Radeon R3», что значительно упрощает классификацию уровня производительности графического адаптера в актуальной структуре компании AMD. Напомним, что первые модели APU AMD Kaveri оснащены графическим ядром AMD Radeon R7. В результате свободным остается название AMD Radeon R5, которое, вероятнее всего, будет применяться в менее производительных APU линейки AMD Kaveri. Они должны появиться во второй половине 2014 года.

Результаты сравнительного тестирования в популярных синтетических и игровых бенчмарках флагманской модели AMD Athlon 5350 выглядят весьма впечатляюще. Она довольно уверенно обходит своего главного конкурента в виде модели Intel Pentium J2900. В нетребовательных играх AMD Athlon 5350 даже оказывается впереди связки процессора Intel Celeron G1610 и дискретной видеокарты NVIDIA GeForce GT 210.

Еще более впечатляющими результаты тестирования становятся после сравнения стоимости данных моделей, поскольку APU компании AMD вместе с материнской платой обойдется дешевле одного процессора компании Intel. А ведь стоимость для платформ начального уровня играет очень большую роль.

Именно в APU платформы AMD AM1 очень важным преимуществом выступает производительный графический адаптер, возможностей которого хватит для быстрой и качественной обработки интерфейса операционной системы, воспроизведения видео высокого разрешения (4K Ultra HD), беспроводной передачи видео (Miracast), запуска нетребовательных игр, быстрого редактирования фотографий и других подобных задач. Учитывая, что в таких системах обычно не рассчитывают на помощь дискретной видеокарты, то APU компании AMD выглядят на фоне конкурентов очень здорово. К тому же продолжается сотрудничество со многими популярными разработчиками ПО для оптимизации их продуктов под микроархитектурные особенности решений AMD.

В завершении презентации компания AMD напомнила о позиционировании всех своих десктопных платформ: AMD AM1 - системы начального уровня, AMD FM2+ - компьютеры мейнстрим-класса и AMD AM3+ - высокопроизводительные ПК.

Сводная таблица технической спецификации первых APU платформы AMD AM1 выглядит следующим образом:

Модель			AMD Sempron 2650	AMD Sempron 3850	AMD Athlon 5150	AMD Athlon 5350
Сегмент рынка			Десктопные системы
Процессорный разъем			Socket AM1
Процессорное ядро			AMD Kabini
Микроархитектура			AMD Jaguar
Техпроцесс, нм			28
Дизайн			SoC
Количество ядер			2	4	4	4
Тактовая частота, ГГц			1,45	1,3	1,6	2,05
Кэш-память уровня L1, КБ	Инструкции		2 х 32	4 х 32	4 х 32	4 х 32
	Данные		2 х 32	4 х 32	4 х 32	4 х 32
Кэш-память уровня L2, МБ			1	2	2	2
Графическое ядро		Тип	AMD Radeon R3
		Количество потоковых процессоров	128
		Тактовая частота, МГц	400	450	600	600
Контроллер оперативной памяти		Количество поддерживаемых каналов	1
		Максимальное количество модулей	2
		Тип	DDR3-1333	DDR3-1600 / DDR3L-1600	DDR3-1600 / DDR3L-1600	DDR3-1600 / DDR3L-1600
		Максимальный объем, ГБ	16
Дополнительные контроллеры			PCI Express 2.0, HD Audio, SD, USB 3.0, SATA 6 Гбит/с, LPC и другие
Поддерживаемые порты			2 x USB 3.0 8 x USB 2.0 2 x SATA 6 Гбит/с HDMI DisplayPort PS/2
Показатель TDP, Вт			25

А сейчас давайте перейдем к обзору и тестированию флагманской модели APU платформы AMD AM1 - AMD Athlon 5350. Действительно ли уровень производительности новинки настолько хорош, как указанно в презентации? Есть ли у нее еще какие-либо скрытые преимущества или недостатки? На эти вопросы мы и постараемся ответить далее.

Платформа AMD AM1

К нам на тестирование попал не только представитель семейства AMD Kabini, но и сразу целая система (процессор + материнская плата + оперативная память). Это даст нам возможность в полной мере оценить возможности всей платформы AMD AM1, а также позволит понять, для каких задач она подходит лучше всего.

Начнем, пожалуй, с материнской платы - основы всего компьютера. В нашем случае она представлена моделью ASRock AM1B-ITX, выполненной в формате Mini-ITX. Данный форм-фактор будет являться основным для платформы AMD AM1, хотя на рынке также появятся и решения, сделанные в формате microATX. По крайней мере, все крупные производители материнских плат, в том числе и ASRock, уже анонсировали как минимум по одной такой модели.

Но вернемся к нашей плате ASRock AM1B-ITX. Как видим, ее компоновка вполне стандартна для таких компактных решений: процессорный разъем находится посередине; с левого края текстолита расположены интерфейсы, а с противоположного - слоты для оперативной памяти; нижняя часть отведена для разъема PCI Express x16. Напомним, что он использует только 4 линии стандарта PCIe 2.0. Но даже такого количества в данном случае будет вполне достаточно, поскольку платформа AMD AM1 в первую очередь позиционируется как основа для офисных компьютеров, неттопов или HTPC, а не игровых конфигураций. Поэтому, скорее всего, слот PCI Express будет занят какой-то платой, расширяющей мультимедийные возможности системы, например, внешней аудиокартой или ТВ-тюнером.

Некоторые ограничения накладываются и на оперативную память: ее объем может достигать 16 ГБ, а скорость - 1600 МГц. К тому же нет поддержки двухканального режима. Однако для задач, озвученных выше, данные ограничения являются не столь критичными, и на практике они не будут играть особой роли.

Поскольку процессоры семейства AMD Kabini переняли на себя множество функций сторонних контроллеров, то на материнской плате существенно убавилось количество дополнительных микросхем. В первую очередь бросается в глаза отсутствие чипсета. Теперь поддержка портов SATA 6 Гбит/с осуществляется непосредственно процессором, правда, в количестве лишь двух штук. В компании ASRock посчитали, что этого может быть недостаточно и использовали дополнительный контроллер ASMedia ASM1061, который реализует поддержку еще двух портов SATA 6 Гбит/с. Точно такая же картина наблюдается и с разъемами USB 3.0: 2 порта USB 3.0, расположенные на интерфейсной панели, функционируют под управлением процессора, а работа еще 2-х, которые можно подсоединить к колодке на материнской плате, обеспечивается контроллером ASMedia ASM1042A.

Из видеоинтерфейсов на заднюю панель вынесены VGA, DVI и HDMI. В последнем случае есть поддержка разрешения 4096 х 2160 при частоте развертки 24 Гц. Также здесь присутствуют: разъем LAN, порт LPT, три аудиоразъема, пара USB 2.0 и один PS/2 Combo для подключения клавиатуры или мышки. Звуковой тракт основан на микросхеме Realtek ALC662, а сетевой интерфейс функционирует под управлением гигабитного чипа Realtek RTL 8111GR.

По функциональным возможностям платформа AMD AM1 практически не уступает другим популярным решениям, оборудованным процессорными разъемами Socket FM2 / FM2+ / LGA 1150.

TDP процессоров AMD Kabini заявлен на уровне 25 Вт, поэтому к его подсистеме питания предъявляются довольно низкие требования. Вполне хватит и 2-фазного модуля VRM, который мы и можем наблюдать на плате ASRock AM1B-ITX. Его работа обеспечивается ШИМ-контроллером Richtek RT8179B, включающим в себя два драйвера фаз, а также обладающим рядом защитных технологий (согласно спецификации - OCP / OVP / UVP / SCP).

Такая простая конфигурация процессорного преобразователя позволяет сократить затраты на производство материнской платы и, как следствие, уменьшить конечную стоимость всего компьютера.

Питание системы осуществляется через 24-контактный разъем ATX. Хотя, учитывая небольшое энергопотребление процессоров AMD Kabini, вполне возможно, что мы увидим модели материнских плат и с питанием от внешнего адаптера (DC 19В).

Подсистема оперативной памяти, полученной на тестирование конфигурации, состоит из одного модуля AMD AE34G1609U1S, который принадлежит к фирменной серии AMD Radeon Memory. Согласно маркировке и надписи на наклейке, он имеет объем 4 ГБ и может функционировать на номинальной частоте 1600 МГц при задержках 9-9-9-28 и напряжении 1,5 В. Поскольку неттопы и HTPC собираются в компактных корпусах, где, как правило, трудно организовать хорошее охлаждение, то наличие дополнительных радиаторов на чипах памяти точно не будет лишним.

Разгонный потенциал модуля AMD AE34G1609U1S мы не проверяли, так как встроенный в процессор контроллер памяти не позволит ей функционировать на частоте свыше 1600 МГц. Однако не стоит об этом сильно переживать, ведь увеличение скорости подсистемы памяти практически никак не сказывается на быстродействии большинства реальных приложений. Небольшой прирост наблюдается лишь в узкоспециализированных программах, которые вряд ли будут запускаться на конфигурациях, собранных на основе платформы AMD AM1.

Процессор AMD Athlon 5350

Упаковка, комплект поставки и штатная система охлаждения

А теперь перейдем к самому интересному - процессору AMD Kabini, который в нашем случае представлен флагманской моделью AMD Athlon 5350. В тестовую лабораторию он попал в составе системы, поэтому описание коробки мы опускаем, а сразу рассмотрим штатную систему охлаждения.

Она отличается от привычных кулеров, которыми комплектуются процессоры семейств AMD Trinity / Richland / Kaveri / Zambezi / Vishera, в первую очередь своими компактными габаритами. Длина и ширина данной системы охлаждения составляют 55 мм (без учета фиксаторов), а высота - всего лишь 40 мм. И это приведены размеры уже вместе с установленным вентилятором.

Отметим, что впервые за много лет компания AMD изменила систему крепления: вместо привычных защелок кулер крепится к плате с помощью двух подпружиненных пластиковых клипс-фиксаторов. Как следствие, системы охлаждения с креплениями для плат, оборудованных процессорными разъемами Socket AM3 / AM3+ / FM2 / FM2+, сюда уже не подойдут.

Радиатор имеет привычную конструкцию - алюминиевый сердечник, от которого отходят четыре секции тонких алюминиевых ребер. Для их обдува используется низкопрофильный вентилятор FOXCONN PVA050E12L размером 50 мм и мощностью 1,92 Вт. Питание осуществляется через 3-контактный разъем с поддержкой мониторинга скорости вращения его лопастей.

Несмотря на свои компактные размеры, штатная система охлаждения хорошо справляется со своей задачей. В режиме простоя температура процессора составляла 36°С, а при максимальной нагрузке (создавалась встроенным в утилиту AIDA64 стресс-тестом) - 43°С. Максимальная скорость вращения вентилятора во время эксперимента достигала 2950 об/мин. Все замеры проводились на открытом стенде.

Внешний вид и техническая спецификация

Модель AMD Athlon 5350 выполнена в корпусе micro-PGA и внешне очень похожа на остальные процессоры, выпускаемые под брендом AMD. На теплораспределительной крышке находится маркировка и название страны производства (в данном случае Тайвань). Туда процессор попал уже на окончательную сборку. Сам же кристалл выращен в Германии, о чем сообщает надпись «Diffused in Germany».

Спецификация и технические характеристики:

В обычном режиме работы скорость AMD Athlon 5350 равняется 2050 МГц при опорной частоте 100 МГц и множителе «х20,5». В момент снятия показаний напряжение на ядре составило 1,288 В.

В режиме простоя множитель снижается до значения «х8», тем самым частота опускается до 800 МГц. Напряжение при этом составляет 1,024 В.

Кэш-память AMD Athlon 5350 распределяется следующим образом:

• кэш-память первого уровня L1 - на каждое из 4 ядер выделяется по 32 КБ для данных с 8-ю каналами ассоциативности и по 32 КБ для инструкций с 2-мя каналами ассоциативности;
• кэш-память второго уровня L2 - 2 МБ для всех ядер с 16-ю каналами ассоциативности;
• кэш-память третьего уровня L3 - отсутствует.

Контроллер оперативной памяти DDR3 работает в одноканальном режиме и гарантировано поддерживает модули с частотой вплоть до 1600 МГц.

В модели AMD Athlon 5350 используется видеоядро серии AMD Radeon R3 Graphics, основанное на передовой микроархитектуре AMD GCN. Также утилита GPU-Z смогла определить и кодовое название графического процессора - AMD Radeon HD 8400. А вот с другими данными у нее возникли некоторые проблемы, в частности, с количеством модулей растеризации, текстурных блоков и частотой GPU. Корректные характеристики приведены выше в спецификации. По своим показателям графическое ядро AMD Radeon R3 напоминает видеокарту AMD Radeon R5 230 1 ГБ GDDR3, с той лишь разницей, что у последней на 32 потоковых процессора больше. Из этого напрашивается вывод, что и производительность обоих решений будет находиться приблизительно на одном и том же уровне, что весьма неплохо.

Тестирование