AMD Trinity: İkinci Nesil Fusion işlemci ailesine ön bakış

Bulldozer mimarisini kullanan FX işlemci ailesiyle yüksek performans segmentinde liderlik yarışına dahil olamayan AMD buna rağmen x86 pazarındaki payını arttırmayı başardı. AMD'nin bu gelişiminde en büyük pay hiç şüphe yok ki Fusion işlemci ailesine ait. Özellikle mobil pazarda önemli bir başarı elde eden A, C ve E serisi Fusion işlemciler, AMD'nin grafik işlemci tasarımındaki güçlü pozisyonu ile bu alanda görsel performansa önem veren kullanıcılara alternatifi olmayan bir platform sağladı. Saf çekirdek performansı açısından Intel ciddi bir fark ile rakibinin önünde yer alıyor olsa bile konu entegre grafik performansı olduğunda, AMD'nin açık bir fark ile bu alanda lider olduğunu görüyoruz. Ivy Bridge işlemci ailesiyle DirectX 11 ve OpenCL destekli yeni GPU tasarımına geçerek rakibi AMD'ye karşı daha güçlü bir yanıt veren, öte taraftan 2013'te piyasaya sunacağı Haswell işlemci jenerasyonu ile hem DirectX 11.1 desteği sunmayı hem de GPU mimarisinde radikal değişiklikler yapmayı planlayan Intel'e karşı AMD'nin en büyük kozu, Trinity kod adını taşıyan ikinci nesil Fusion işlemci ailesi ya da resmi tanımı ile yeni "Hızlandırılmış İşlem Birimleri" olacak.

AMD'nin netbook'lar ve giriş seviyesinde bazı notebook'lar için pazara sunduğu Bobcat tasarımlı C ve E serisi Fusion işlemcileri bir kenara bırakırsak eğer, LIano serisi performans odaklı Fusion A serisi işlemcileri rekabette zayıf kılan temel nokta, eski nesil mikroişlemci mimarisini kullanıyor olmalarıydı. FX işlemci ailesinden daha önce piyasaya sunulan Fusion A serisi işlemcilerde, 32nm üretim teknolojisine uyarlanmıi Husky çekirdek tasarımına yer veriliyordu ki bu tasarım aynı zamanda Phneom II ve Athlon II işlemcilerde de kullanılıyordu.  45nm üretim teknolojisiyle hazırlanan Athlon II/Phenom II işlemcileriyle kıyaslandığında LIano çekirdek tasarımı için AMD, %6 oranında daha iyi döngü başına işlem performansı -IPC- sunarken, bu artışın ağırlıklı olarak daha büyük L2 bellek, daha büyük yeniden düzenleme, yükleme/depolama belleklere, yeni bölme donanımı ve geliştirilmiş donanım ön yükleyicisinden geldiğine tanık olduk. Yani ilk defa 2007 yılında lanse edilen mikroişlemci çekirdek tasarımı AMD tarafından ufak güncellemelerle sektörde yeni bir dönemi başlatacağı konuşulan 2011 model Fusion işlemcilerde kullanılıyor ki temel problem de işte tam burada patlak veriyordu zira AMD, Bulldozer tasarımı yerine var olan mimari ile başlamıştı.

Çekirdek tasarımında eski mimari ile yola koyulan AMD, entegre GPU tasarımında ise elindeki en yeni mimariyi kullanmak için büyük efor sarf ederek, Radeon HD 5570 modelinin GPU'sunu baz alarak geliştirdiği entegre grafik birimini kullandı. Fusion işlemci ailesinin piyasaya çıktığı dönemde Radeon HD 6000 serisi ekran kartları raflarda olsa bile bir işlemcinin tasarım-arge-üretim süreçleri göz önüne alındığında AMD'nin kullanılacak GPU için son ana kadar beklediğini söylemek yanlış olmayacaktır. Her biri 80 adet Radeon çekirdeği içeren beş adet SIMD dizisi ile toplamda 400 paralel işlem birimine sahip güncellenmiş Redwood GPU tasarımının eşlik ettiği birinci nesil Fusion A serisi işlemcilerin tasarımındaki en önemli noktalardan biri de bellek kontrolcüsü idi. Çift kanal bellek kontrolcüsü, işlemci modeline göre iki veya dört LIano çekirdeği ile entegre grafik birimi tarafından ortak kullanılıyordu. GPU ve bellek kontrolcüsü arasında 30GB/saniyelik bantgenişliği sunarak herhangi bir darboğaz oluşumunun önüne geçmek isteyen AMD aynı zamanda yüksek frekanslı bellek kullanımında 50GB/saniyeye ölçeklenebilir tasarım geliştirmişti. AMD, bellek bantgenişliğinin CPU ve GPU arasında öncelikli kullanımına yönelik dinamik atama özelliği geliştirmiş, CPU ve GPU'nun benzer yük seviyesinde olduğu durumlarda ise önceliği GPU'ya vererek grafik biriminin bellek kontrolcüsüne daha hızlı erişmesini sağlamıştı.

Birinci nesil Fusion işlemci ailesinin temel tasarım özelliklerini kısaca hatırladıktan sonra AMD tarafından 15 Mayıs tarihinde lanse edilmesi beklenen ikinci nesil Fusion işlemci ailesinin detaylarına daha yakından bakmaya başlayabiliriz. GlobalFoundries'in Dresden, Almanya'daki üretim tesislerinde 32nm fabrikasyon süreciyle bantlardan çıkan yeni işlemci ailesinin bu yılın sonuna doğru 28nm fabrikasyon sürecine uyarlanacağını da belirtelim. İleri üretim teknikleri açısından AMD'nin rakibi Intel'i geriden takip ettiği açıkça ortada. 22nm Ivy Bridge işlemcilerini pazara sunan Intel, laboratuvar ortamında 14nm ve daha öte üretim teknolojileri için ar-ge çalışmalarını sürdürmekte. AMD ise üretimle ilgili tüm süreci dış kaynak kullanımıyla yapma stratejisini benimsemiş durumda zira şirket, uzun yıllar kendi işlettiği işlemci fabrikalarını bir süre önce Arap sermayeli GlobalFoundries firmasına devrederek, işin üretimle ilgili kısmını bu firmanın müşterisi olarak almayı tercih etmişti. Bu noktada AMD'nin rekabette elini zayıflatan sınırlı kaynak kullanımına yönelik stratejisini fabrika işletim giderleri yerine mikroişlemci tasarımına kaydırmak istediği argümanı öne atılmıştı. Bu durum da AMD adına bir seçenek zira firma zaten GPU üretimini TSMC ile firması ile gerçekleştiriyordu ve bu açıdan dış kaynak kullanımının avantaj ve dezavantajlarını yakinen biliyordu.  Birinci nesil Fusion işlemcileriyle kıyaslandığında Trinity kod adını taşıyan yeni modellerin çok daha karmaşık bir tasarıma sahip olduğunu söyleyebiliriz. 

246mm2 zar alanı üzerinde 1.303 milyar transistör içeren yeni işlemcilerin, 315mm2 zar alanında 1.2 milyar transistör barındıran Bulldozer tabanlı FX işlemci ailesine kıyasla çok daha kompleks bir çip tasarımına sahip olduğu açıkça ortada. AMD'nin Trinity Fusion işlemcileri %22 daha küçük alanda daha fazla transistör içeriyor çünkü yeni işlemcilerdeki transistörlerin önemli bir kısmını entegre grafik birimininkiler oluşturuyor ve bu transistörler oldukça sıkı bir şekilde dizildiği için iki adet Bulldozer modülünden daha az alan işgal ediyorlar. Kısacası Trinity işlemci ailesinde, entegre grafik biriminin x86 çekirdeklerinden daha fazla transistöre sahip olduğunu dile getirebiliriz. Detaylarına birazdan değineceğimiz yeni Piledriver çekirdek tasarımını kullanan Trinity işlemcilerinde x86 çekirdeklerinin, orjinal Bulldozer tasarımından bir miktar farklı. Benzer şekilde paylaşımlı kayar nokta ünitesi konsepti ile en yüksek tasarım konfigürasyonunda yani dört çekirdekli Trinity modellerinde 4 adet tam sayı ve iki adet kayar nokta ünitesinden bahsediyoruz. Öte taraftan FPU için yapılan geliştirme çalışmaları ve Phenom II ailesine kıyasla %25 seviyesinde kayar nokta gelişimi, ikinci nesil Fusion'ları, ilk jenerasyona göre bu alanda ciddi şekilde öne geçirecek gibi görünüyor. AMD'nin ikinci nesil ya da güncellenmiş Bulldozer çekirdek tasarımı olarak nitelendirebileceğimiz Piledriver çekirdek tasarımı, birinci nesil Bulldozer tasarımına kıyasla kağıt üzerinde %15'e varan performans artışı vaad ediyor ya da en azından AMD'nin açıklamaları bu yönde. 

Piledriver işlem modülleri kayar nokta ünitesini paylaşan çift tam sayı çekirdeği ve 2MB Seviye 2 bellek kapasitesinden oluşuyor. AVX, AVX1.1, AES, FMA3 ve F16C gibi yeni ISA özellikleri de Piledrive tasarımının önemli özellikleri arasında. Tabi döngü başına işlem geliştirmeleri, üretim teknolojisindeki olgunlaşmaya bağlı olarak transistör seviyesinde daha az kaçak ve buna bağlı daha yüksek saat hızlarına çıkış yeteneği de ikinci nesil Fusion işlemcilerin karakteristikleri arasında. Peki birebir performans mukayesesi yapmak gerekirse Trinity Fusion işlemciler ne vaadediyor ? AMD'nin kendi dökümanlarına göre Trinity işlemci ailesi, ilk jenerasyon Fusion modellerine göre genel sistem performansında %26'nın üzerinde, üretkenlikte ise %30 civarında performans artışı getiriyor. Bir başka gelişme olarak AMD, SIMD tipi özelleştirilmiş FMA3 komut setlerini de yeni işlemci ailesinde uyguluyor.

Bulldozer ile birlikte AMD'nin bir takım yeni komut setleri geliştirme yönündeki gayretleri gözlemlenmekte ancak diğer tafaftan piyasadaki en yaygın yazılım derleyicisinin Intel'inki olduğu düşünülürse AMD özelindeki komut setlerinin yazılım tarafında ne derece kabul göreceğini kestirmek açıkçası pek kolay değil. Hatırlanacağı üzere bu konu hakkında daha önce çeşitli haberler de yayımlamıştık. Intel derleyicisi ile derlenen uygulamalar işlemciye kimlik doğrulaması yapıyor ve eğer Intel Genuine cevabı alırsa en yüksek optimizasyonlar ve SIMD üniteleri maksimum verimlilik ve en hızlı sonuç alacak şekilde devreye girerken, Intel yerine başka bir işlemci cevabı gelirse program optimize edilmemiş en genel haliyle çalıştırılıyor ve bu durum doğası gereği Intel'i daha avantajlı bir hale getiriyor.

Birinci nesil Fusion işlemcileriyle aynı üretim teknolojisini kullanan Trinity işlemci ailesi, mimari güncellemelere, yeni grafik birimine ve daha fazla özellik içermesine rağmen ilk jenerasyon Fusion işlemcilerine göre daha düşük TDP değerinde daha yüksek saat hızlarıyla piyasaya sürülecekler. Şu an satılmakta olan Fusion A serisi işlemcilerde en hızlı model 2.9GHz'de görev yaparken, Trinity işlemci ailesinde ise tepe modelin 3.8GHz hızında olacağı internet ortamına sızdırılan resmi AMD dökümanlarınca doğrulanmış durumda. Bu bilgiden yola çıkarak saat hızlarını %30 civarında arttıracağı anlaşılan AMD'nin bu gelişiminde en önemli katkılardan birini de Cyclos Semiconductor firmasından lisanslanan Clock Mesh teknoljoisinin yaptığını belirtelim. Bu teknolojide enerjiyi depolayan tank devresi bulunuyor ve elektrik kapasitörden indüktöre geçtikten sonra manyetik alan manifest eder, kapasitör sıfır şarj seviyesine ulaştığında ise akım akışı terse döner ve manyetik alan dağılır. İşte Cyclos firmasının bu teknolojisi ile IC toplam güç tüketiminin %10 seviyesinde, saatleme esnasında harcanan güç tüketiminin ise %24 civarında azaltıldığı ifade ediliyor ki işte bu tür kazanımlar sayesinde ikinci nesil Fusion işlemcilerinde saat hızı arttırımı için gaz pedalına basıldığı ifade ediliyor. Bir başka detay ise eklenen tüm yeni özellikleri ve artan zar alanına rağmen transistör sayısının birinci nesilden ikinci nesile geçişte azalmış olması. Şu anki Fusion A işlemcilerinde 1.45 milyar seviyesinde transistör bulunurken, yeni çıkacak Trinity serisi Fusion işlemcilerinde ise 1.303 milyar transistör bulunuyor. Bu durumla ilgili henüz AMD'nin resmi bir açıklaması yok ancak genel kanı işlemci tasarımda revizyona gidilerek gerelsiz tasarım elamanlarının çıkartılması ve var olan özelliklerde optimizasyona gidilmiş olduğu yönünde.

Tasarım tarafındaki gelişmelere ek olarak üretim teknolojisi de büyük önem taşıyor. Yazımızın başında da belirttiğimiz üzere AMD, fabrikasyon süreci olarak Intel'i geriden takip ediyor. Yeni işlemcilerini de 32nm üretim teknolojisiyle hazırlayan AMD, birinci nesil Fusion işlemcilerinde tedarik sıkıntısı yaşamıştı. Hali hazırda kendi fabrikası olmadığı için GlobalFoundries tesislerinde müşteri olarak yer alan şirketin, Fusion II ile birlikte tasarımı herhangi bir fabrikasyon değişimine hızlıca adapte olacak şekilde gerçekleştirimiş olacağı da konuşulmakta zira Fusion işlemcilerin yüksek satış başarısı ve GF'deki sıkıntılar nedeniyle yeni dönemde AMD'nin birden fazla döküm firması ile çalışabileceği konuşuluyor ki GPU üretiminde işbirliği yaptığı TSMC firması bu alandaki en büyük aday olarak öne çıkıyor. Üretim sürecinde ikinci nesil daldırma litografyası kullanılan, 11 bakır metal katmana yer verilen ve Germanyum tabanlı gerinimli silikon ile performansın geliştirildiği ilk jenerasyona  kıyasla yeni modellerdeki üretim sürecine ait ne gibi güncellemeler var henüz bilinmiyor. 

Yeni işlemci ailesi için kağıt üzerindeki spesifikasyon bilgilerine daha derinden bakmak gerekirse, dinamik saat hızı artışı için üçüncü nesil Turbo Core teknolojisi ile donatılan yeni işlemcilerde entegre bellek kontrolcüsü masaüstü işlemciler için 1866MHz, mobil işlemciler içinse 1600MHz'e kadar doğal bellek desteği sunuluyor. İşlemci modeline göre 384 adede varan paralel işlemcili grafik birimleriyle sunulacak olan Trinity ailesi aynı zamanda hızlandırılmış ve geliştirilmiş HD video oynatımı, hızlandırılmış medya dönüştürme, akıcı kablosuz video aktarma desteği, üç bağımsız görüntü çıkışı ve dört bağımsız görüntü kontrolcüsü gibi detayları da içeriyor.  Artan performans, düşen güç tüketimi ve eklenen yeni özellikler sayesinde Trinity kod adlı ikinci nesil Fusion işlemci ailesi AMD'yi farklı form faktörlere de dahil edecek. Örneğin şu an Intel ağırlığındaki ultrabook pazarına yakın gelecekte AMD Trinity tabanlı sistemlerin giriş yaptığına da tanık olacağız. Peki AMD'nin ikinci nesil Fusion işlemcileri ne zaman geliyor. Mobil versiyonlarının yeni dizüstü bilgisayar modelleriyle birlikte bu ayın 15'inde lanse edilmesi beklenen işlemci ailesinin masaüstü versiyonları ise resmileşmemekle birlikte Ağustos öncesi çıkmayacak gibi görünüyor. Bu çok ta mantıksız görünmüyor çünkü benzer şekilde Piledriver mimarili yeni FX işlemcilerinin Ağustos-Eylül gibi çıkacağı düşünülürse AMD aynı mimariyi kullanan yeni bir işlemci ailesini yüksek performans odaklı modellerinden aylar önce piyasaya sürmeyecek gibi görünüyor.

Yorum Yaz Paylaş Tweetle