早在2006年并购ATI时,AMD就提出了Fusion融合的设计理念,这并非简单的CPU整合GPU设计,而是有着更深刻的内涵,因为这几年来GPU的性能提升要比CPU迅猛的多,浮点计算能力上已经远远甩开了CPU,如何在游戏之外利用GPU的性能成了AMD面临的难题。
AMD的APU就是以这个理念为基础设计的,而APU(Accelerated Processing Units,加速处理单元)这个称呼也直接体现了它的用途,就是为应用加速而生的。并购ATI五年之后,APU才结出了第一代果实——代号Llano的第一代APU。
尽管第一代台式机APU经历了多道磨难,不过一年多来APU的发展之路已经证明了AMD走对路了,目前APU的出货量已经占据了了AMD处理器总销量的大半天下,随着新产品的发布以及市场范围的扩大,未来的比重肯定还会增加。
今年的重点就是代号Trinity的新一代台式机APU,上半年的时候已经发布过了面向移动市场的M系列,10月初的时候面向桌面市场的新一代台式机APU也上市了。
AMD的新一代APU性价比不错,最高端的A10-5800K售价也不过899元,定价介于与Intel的Core i3和Core i5处理器之间,其中A10-5800K的综合性能超过Core i3没问题,不过对新一代台式机APU来说它还没有完全发挥出应有的性能,但是在“加速计算”这个秘密武器的帮助下AMD的处理器依然可以获得更多的胜算,因为APU的融合加速已经不再是一个口号,已有更多的应用支持APU加速运算了。
◆ 新一代台式机APU改进要点
CPU:升级第二代推土机核心——Piledriver
第一代台式机APU使用的还是K10架构的改进版,而新一代台式机APU则升级到了新一代“打桩机”核心,其继承了推土机架构的模块化设计。
新一代台式机APU中每个模块有2个整数单元和1个高度共享的浮点单元(Flex FP),独享2M L2缓存,整合了双通道DDR3内存控制器,频率可达1866MHz。
与上一代的推土机核心相比,打桩机也提升了分支预测单元效率,改进整数和浮点单元的调度合理性,增加L1 TLB单元的容量,改进Store/Load操作,提升了L2缓存效率。
此外,新一代台式机APU在功耗上也有所优化,使用的虽然还是32nm SOI工艺,但是核心待机功耗只有1.08W,MM07活动状态功耗也只有2.09W。
GPU:更少的流处理器,更强的性能
上一代的APU融合的图形核心中规格最高的是HD 6550D,600MHz频率,VLIW-5体系的400个流处理器单元,而新一代台式机APU升级到了VLIW-4体系,流处理器单元最多384个,看似减少了,不过SIMD阵列依然是6组,而VLIW-4的效率要比VLIW-5要高,而且减少流处理器单元数目还可以降低功耗,进而提高运行频率,Trinity APU的图形核心频率为800MHz,性能相比600Mhz频率的HD 6550D强得多。
智能超频3.0:CPU与GPU同时超频
智能超频3.0就是Turbo Core 3.0动态加速技术的官方叫法,AMD之所以改成智能超频是因为在新一代台式机APU中动态加速的不仅是CPU,还可以根据负载来调节GPU频率,达到GPU、CPU同时超频的目的。
A10-5800K:影音娱乐性能可比Core i5
上月初发布到现在,以A10-5800K为代表的新一代台式机APU已经开卖了一段时间了,目前盒装版报价只有899元,淘宝上散装的更是只有800元出头,Intel同价位的产品只有上一代的Core i3-2120、新一代22nm工艺的Core i3-3220等几款产品,我们之前的测试对比的就是A10-5800K与Core i3-3220。
A10-5800K虽然身价不高,但是性能已经超过了主流水准,对阵双核四线程的Core i3实际上并不能完全展现它的能力,APU虽然在CPU性能上不如Intel的处理器,但是得益于GPU性能的一枝独秀,它的综合性能、特别是3D游戏性能已超越入门级显卡,在多媒体娱乐应用中A10-5800K甚至比Core i5级别的Intel处理器还要好。
虽然价格上比Core i5处理器低得多,但是AMD依然有这样的自信,因为他们还有一个杀手锏——GPU加速。
AMD的杀手锏——GPU加速应用
支持OpenCL通用计算加速的软件是AMD释放APU潜能的杀手锏
APU这样的产品就是源于AMD的Fusion理念,通过把CPU和GPU单元融合到一起,借助GPU强大的浮点计算能力提升软件应用性能。在这方面,AMD和NVIDIA是有共同语言的,后者早就推出了CUDA加速,AMD也有Stream加速技术,不过他们现在更愿意推的是业界通用的标准——OpenCL。
OpenCL是开放的通用计算加速标准,目前已经有越来越多的软件支持OpenCL,我们常用的文件压缩、音视频转码、图像处理、视频播放等软件都有支持OpenCL的版本,比如WinZip、PowerDVD、Handbrake、PhotoShop、VLC播放器等。
AMD用价格更低的A10-5800K挑战Core i5级别的Intel处理器靠的就是这个优势,因为他们在GPU性能上相比Intel实在太强势了,强大的浮点性能只是用来玩游戏就太浪费了,有了OpenCL的辅助GPU可以加速更多的CPU应用,用户使用AMD的CPU也能获得更多的性能提升了。
◆ 测试平台及说明
测试主要对比了Core i5-3450与A10-5800K的CPU、GPU以及OpenCL性能对比,主要变化的是内存频率,因为APU对内存性能要求比较高,所以频率提高到了双通道1866 11-11-11-24,当然Intel的CPU也搭配了同样的内存模式。
这个频率对目前的DDR3-1600内存来说并不难,简单的超频即可。
◆ A10-5800K vs.Core i5-3450之GPU性能
注:3DMark 11的测试中,Core i5-3450到最后一个场景就会卡住,出不了成绩,因此没有测试结果。就算有,分数也高不到哪里去。
图形性能部分的测试无论是跑分还是实际3D游戏都是APU一面倒的情况,A10-5800K在1680x1050分辨率下大部分游戏都能保持流畅的帧数,DX9游戏下开启4xAA时游戏运行情况也能接受。
反观Core i5-3450,大部分游戏帧数都在25fps以内,少的甚至只有个位数,运行《DiRT 3》、魔兽世界以及暗黑3这样的游戏就像是放幻灯片,除非大幅降低分辨率或者画质设置,不然的话流畅性根本无法接受,Intel的核显还是只能在1024级别的分辨率玩玩。
◆ A10-5800K vs.Core i5-3450之CPU性能
◆ 异构计算测试:CPU性能不够,GPU来凑
前面的两个常规测试中AMD和Intel各胜一场,前者在GPU性能中打的Intel找不到北,不过Intel的CPU性能也非常强,在3D渲染、视频编码、图像处理这样重度CPU依赖的测试中领先AMD超过50%也是常有的事。
AMD现在力推的HSA异构计算其实就是想用GPU的性能过剩来弥补CPU的性能不足,目前来说最通用的标准就是OpenCL了。
下面就来看看几款OpenCL应用的专门测试。
WinZip 16.5 OpenCL测试
WinZip 16.5之后的版本开始支持OpenCL加速,可以借助GPU的能力提升压缩文件的速度,测试中用它压缩一个296MB大小的驱动包,压缩率80%,秒表记录压缩时间。由于APU中OpenCL加速有开关选项,也对比了无加速时的A10-5800K的压缩时间,Core i5-3450就没有加速选项了。
单纯依靠CPU压缩的话,A10-5800K用时51秒,大大高于i5-3450的39秒,但是有了OpenCL加速支持之后用时缩减到36秒左右,比Intel的CPU还要快。
LuxMark 2.0 CPU+GPU混合测试
LuxMark的CPU测试在CPU性能部分做过测试了,不过这里跑的是CPU+GPU联合测试。
A10-5800K最终从CPU的233分提到高到405分,而Intel的GPU性能有限,CPU+GPU联合模式也只有277分,在OpenCL应用中还是败给了A10-5800K。
Musemage性能测试
Musemage是国人开发的一款数码图像处理软件,同样支持GPU加速功能,软件自带benchmark模式,可以对比不同CPU、GPU配置下的性能。
Core i5-3450的得分只有1332分,而A10-5800K因为GPU的缘故得分达到4976分,意味着在OpenCL加速应用中,CPU性能处于劣势的A10-5800K反而可以获得比Core i5-3450更强的性能。
GIMP图像加速测试
GIMP是一款开源的图像处理软件,从2.8版开始也集成OpenCL加速支持了,不过需要在GEGL操作中才有效,选项中找不到OpenCL的加速开关。测试选择了一张22MB大小的高清分辨率图像,使用GEGL对其进行C2G渲染,记录时间。
A10-5800K用时为64秒,比Core i5-3450要少了9秒。
vReveal视频优化测试
vReveal是一款视频优化及转码软件,号称是热门美剧CSI犯罪现场调查的御用视频修复软件,可以让模糊的视频变得更加清晰。这款软件也支持OpenCL,可以利用GPU来加速视频优化速度。
测试的是一段60fps帧率的1080P视频,使用的是软件自带的一键修复模式,记录视频的平均播放帧数,需要注意的是先安装好显卡带有OpenCL支持的驱动。
vReveal视频修复需要消耗大量运算资源,Core i5-3450开启一键修复之后帧速也降到了11.5fps,A10-5800K更是低至3.6fps,不过在开启OepnCL支持后A10-5800K的速度就能提升到16.7fps,性能增幅明显。
OpenCL的应用实例不止这几个,每个软件的性能获益也不等,不过从这几个测试结果来看,A10-5800K配备的GPU性能远远高于Intel的HD 2500,对OpenCL通用计算加速来说可以起到更强的辅助作用,即便CPU性能不如对手,但是在OpenCL的帮助下还是可以翻盘的。
◆ 整机功耗测试:一分性能,一分代价
整机功耗测试恐怕就不是AMD的强项了,除了待机功耗差别不大之外,A10-5800K的整机负载大部分都要明显高于Core i5-3450,最高差了将近57W。
AMD的制程工艺追不上Intel了,A10-5800K使用的还是32nm SOI工艺,而Core i5-3450使用的目前最先进的22nm 3D晶体管工艺,不过整体来说还是符合一分钱一分货的公平原理的,A10-5800K的游戏功耗高出Intel不到一倍,但是游戏性能高出一倍不止,有得必有失吧。
◆ 超频测试:风冷4.8GHz,CPU、GPU联合超频
之前做过的超频测试中A10-5800K在风冷环节可以超到4.7GHz,不过当时配的散热器还是原装的那种,此次在超频测试中又换用了采融的美洲豹,效能虽然不是最顶级的,不过对付一般风冷不成问题。
最高频率:4.8GHz
在1.60V电压(BIOS设置))下,CPU能以48x倍频进系统,还可以运行一下SuperPi、wPrime这样的轻负载测试,实际上49x倍频时也可以进桌面,不过不能跑测试了,估计需要1.65V左右的电压才能稍微稳定下来。
CPU+GPU联合超频:显卡核心过1G
对APU来说,不仅CPU可以超频,GPU也是可以超频的,主板BIOS提供了最高1.3GHz的调节范围,当然如果要CPU和GPU同时超频的话,CPU倍频就不可能达到最高状态了,这里将CPU频率降低到4.6GHz,GPU频率则可以达到1013MHz。
稳定过测试的频率:CPU——4.5GHz,GPU——950MHz
GPU核心过1G的情况下不能通过3DMark 11的测试,在CPU也超频的情况下只能以950MHz的频率通过3DMark 11的测试,此时为保险起见CPU频率也降低到了4.5GHz,当然电压也降下来了,只要1.55V。
此时3DMark 11的E模式得分2994,比默认状态下的2686分提高了11.4%。
总之,在超频方面,不锁倍频的A10-5800K相比Intel的Core i5-3450有着更大的弹性,后者就算是搭配Z77这样的主板在超频性能上也相当有限。
总结:APU加速应用初露锋芒,未来生态环境还需加强
AMD的A10-5800K的价格要低于Core i5-3450的,这里的挑战结果也有胜有负,可以从两方面来看。
首先是CPU性能上跟之前的结论没什么改变,A10-5800K的CPU性能明显是比不过Core i5的,部分重度CPU依赖的测试中差距还是挺大的。
不过在GPU性能上,AMD新一代台式机APU还是非常强大的,Core i5-3450搭配的还是HD 2500核显,游戏性能并没有太大变化,CPU再强在这里也无能为力,游戏性能被APU秒杀,后者可以在1680x1050分辨率、中高画质下流畅运行当前的主流游戏。
另外强劲的GPU性能可以帮助APU在通用计算测试中扳回一局,在支持OpenCL的软件中,比如WinZip 16.5、vReveal、Luxmark、Musemage等测试中A10-5800K单纯的CPU性能是比不过Core i5-3450的,但是开启OpenCL之后性能差距就会大幅缩小乃至反败为胜。
AMD将未来的赌注压在了HSA异构计算上
当然对AMD来说,虽然靠着OpenCL异构运算的优势有机会战胜Core i5处理器,但是毕竟不是算有软件都支持OpenCL,所以这并不能完全抵消CPU性能上的不足,AMD还需要进一步提升软件更新的力度,让越来越多的应用和程序都支持OpenCL或者AMD自家的HSA异构加速。那时AMD的APU才有足够的底气跟更高端的Intel处理器相竞争。
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