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Mit Chiplets in die APU-Zukunft

In der Zwischenzeit waren Microsoft und Sony nicht untätig, auch hier bestand großes Interesse an der Zen-2-Architektur: Die Playstation 5 und die Xbox Series X erscheinen im November 2020 mit acht Cores, dedizierten (De)kompression-Engines, schnellen NVMe-/PCIe-Gen4-Interfaces für SSDs und sogar einer RDNA2-Grafikeinheit. Was die kann, erfahren PC-Spieler erst einige Wochen später bei der Radeon RX 6800 (XT).

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Die derzeit aktuellen APUs hat AMD im Januar 2021 vorgestellt, es sind die aktuell schnellsten Laptop-Prozessoren: Die Cezanne-Chips integrieren acht Zen-3-Kerne und kombinieren diese mit einer erneut angepassten Vega-iGPU. Gegen Ende des Jahres dürfte dann Rembrandt angekündigt werden, hier erfolgt der Wechsel von einer Vega- auf eine RDNA2-Grafikeinheit.

Und bevor jemand fragt: Ja, abseits der Designs für Notebooks, PCs, Embedded-Systeme und Konsolen hat AMD noch diverse weniger bekannte APUs entwickelt. Dazu zählt beispielsweise der Fenghuang Raven, ein für das Zhongshan Subor Z+ PC-System gedachter Prozessor. Darin stecken vier Zen-3-GHz-Kerne und eine Vega-iGPU mit 24 Compute Units, weshalb die Grafikeinheit ähnlich flott ist wie die der Playstation 4 Pro. Das Subor Z+ wurde jedoch nie ausgeliefert, es existieren nur einige Vorabmuster.

  • Schon 2006 gab es einen ersten Ausblick auf die APUs. (Bild: AMD)
  • 2009 kündigte AMD die ersten APUs an. (Bild: AMD)
  • Die Chips sollten CPU-Kerne und integrierte Grafik verbinden. (Bild: AMD)
  • Schon früh war klar, dass die iGPU leistungsstark ausfallen muss. (Bild: AMD)
  • Die Brazos-Plattform war 2010 der Start. (Bild: AMD)
  • Hierfür wurde mit Bobcat der erste Katzen-Kern entwickelt. (Bild: AMD)
  • Die beiden Chips hießen Ontario und Zacate. (Bild: AMD)
  • 2011 folgte mit Llano die erste Desktop-APU. (Bild: AMD)
  • Darin stecken überarbeitete K10-Kerne ... (Bild: AMD)
  • ... und eine VLIW5-Grafikeinheit. (Bild: AMD)
  • Mit Trinity erschien 2012 eine APU ... (Bild: AMD)
  • ... samt Bulldozer-/Piledriver-CPU-Modulen ... (Bild: AMD)
  • ... und einer iGPU auf VLIW4-Basis. (Bild: AMD)
  • Kaveri stellte 2014 einen wichtigen Schritt dar. (Bild: AMD)
  • Neben Bulldozer-/Steamroller-Modulen ... (Bild: AMD)
  • ... integrierte AMD eine GCN-basierte iGPU ... (Bild: AMD)
  • ... und schuf einen gemeinsamen Speicherbereich. (Bild: AMD)
  • Kabini war 2013 das erste SoC mit integrierter Southbridge. (Bild: AMD)
  • Die Katzen-Kerne (Bobcat) wurden als Jaguar in verbesserter Form aufgelegt. (Bild: AMD)
  • Der Graphics Core Next feierte bei Kabini seinen Einstand. (Bild: AMD)
  • Das SoC der Xbox One wurde gemeinsam mit AMD entwickelt. (Bild: Microsoft)
  • Es kombinierte acht Jaguar-Cores mit einer GCN-v2-Grafik und Embedded-DRAM. (Bild: Microsoft)
  • Auch die Playstation 4 ... (Bild: Sony)
  • ... setzte auf Jaguare als CPU-Kerne ... (Bild: Sony)
  • ... und GCN als Grafik, jedoch mit GDDR5-Speicher. (Bild: Sony)
  • Auch 2015 war Bulldozer beim Carrizo-SoC noch aktuell. (Bild: AMD)
  • Excavator stellte die letzte Ausbaustufe dar. (Bild: AMD)
  • Die Grafikeinheit wurde auf GCN v3 aktualisiert ... (Bild: AMD)
  • ... und bekam HEVC-Decoding spendiert. (Bild: AMD)
  • Das SoC der PS4 Pro enthielt bereits Vega-Funktionen wie schnelles FP16. (Bild: Sony)
  • Die Xbox One X wurde intern als Scorpio entwickelt. (Bild: Microsoft)
  • Statt eDRAM gibt es ein 384-Bit-Interface für GDDR5-Speicher. (Bild: Microsoft)
  • CPU-seitig bleibt es bei Jaguar. (Bild: Microsoft)
  • Raven Ridge erscheint 2017. (Bild: AMD)
  • Es ist die erste APU mit Zen-Kernen ... (Bild: AMD)
  • ... und 7-nm-Fertigung. (Bild: AMD)
  • Die Xbox Series X kombiniert acht Zen-Cores mit einer RDNA2-Grafikeinheit. (Bild: Microsoft)
  • Der GDDR6-Speicher ist in zwei Geschwindigkeitsstufen unterteilt. (Bild: Microsoft)
  • Die Playstation 5 setzt auf einheitlichen RAM. (Bild: iFixit)
  • Auf Renoir folgte 2021 noch Cezanne - hier nicht abgebildet. (Bild: AMD)
Die Xbox Series X kombiniert acht Zen-Cores mit einer RDNA2-Grafikeinheit. (Bild: Microsoft)

Für den Servermarkt hatte AMD einst eine Super-APU geplant, genauer ein HPC-Modell (High Performance Computing) mit HBM-Stapelspeicher. Zwar tauchte es 2015 in offiziellen Roadmaps auf, der Chip erreichte aber nie seinen Tape-Out und wurde schon in der Designphase gecancelt. Die Idee war, gleich 16 Zen-Cores als zwei CPU-Chiplets (Zeppelin) mit einem Vega-Grafik-Chiplet (Greenland) zu koppeln. Mit 16 nm ließ sich diese APU aber nicht umsetzen, eventuell weil das Fabric nicht effizient genug war.

Ungeachtet dessen dürfte der Chiplet-Ansatz für die Zukunft der Accelerated Processing Units eine wichtige Rolle spielen: Auch wenn das Motto einst "The Future is Fusion" lautete, müssen APUs keine monolithischen Designs sein wie bisher. Die Kombination aus CPU und GPU und auch der I/O-Funktionen kann in separate Dies ausgelagert werden, entsprechende Patente hat AMD schon vor Jahren angemeldet.

AMD-Prozessoren

Eines gilt dabei nach wie vor: Golem.de prophezeite anno 2010, dass Fusion der Anfang einer Entwicklung sei, welche die Prozessorwelt nachhaltig verändern und GPU-Computing zum Alltag machen werde. Rückblickend auf ein Jahrzehnt an Accelerated Processing Units können wir das Stand heute nur unterschreiben.

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 Next-Gen-Konsolen setzen auf APUs
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ms (Golem.de) 15. Jan 2021 / Themenstart

Das lohnt sich im Desktop-Markt offenbar nicht, sonst hätte AMD es längst getan, die...

yumiko 14. Jan 2021 / Themenstart

Also ohne GPU wird es knapp mit dem Bild. Die APU gibt faktisch viel GPU-Leistung für...

Impergator 13. Jan 2021 / Themenstart

Was mich auch noch interessiert, ist, was eigentlich aus der ursprünglichen Vision von...

thecrew 13. Jan 2021 / Themenstart

Ich denke die Verträge mit Sony und Microsoft im Konsolen Segment verhindern dies. wenn...

ms (Golem.de) 13. Jan 2021 / Themenstart

Wow, das ist ein tolles Lob - das freut mich, denn ich schätze Stilli bis heute sehr, hab...

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