AMD APU 結合異質架構設計，為 GPGPU 應用創造更高效率

AMD 推出的 APU 加速處理器，架構技術歷經幾代改革演進，已經跳脫單純將處理器與繪圖顯示核心整合在一起這層級。AMD 透過 HSA 架構，讓這兩個原始作用不同的運算單元，能夠更有效的交換運算資料，並且獨立執行運算作業。這能夠提升 GPGPU 應用效率，讓偕同運算概念乃至於性能，同時發揮到最大，

當處理器與顯卡二合一，電腦不再大又占空間

以往組裝電腦，由於處理器與顯示卡架構分離，無論用途為何都得另外添購一張顯示卡，才能連結顯示器輸出影像。這架構行之數十年，直到近幾年處理器廠商技術突破，將顯示功能與處理器融合在一起，才為電腦帶來新的應用型態。

其實早在這之前，有些主機板晶片組也內建了繪圖顯示單元，然而當年應用只是為了提供基本的顯示輸出功能，並沒有太多性能與附加功能可言。不過無論是哪種整合方式，使用者除了能夠節省下購買顯示卡的花費外，少了這個龐大的零組件還能讓電腦尺寸縮小，並且降低些許耗電量。

顯示技術來自獨顯，APU 性能與功能性兼優

▲ AMD 結合處理器與繪圖顯示單元的產品稱之為 APU。

AMD 將所推出的這類型產品稱之為 APU（Accelerated Processing Unit，加速處理器），意味不單單只是將繪圖顯示單元和處理器整合在一起，更具有超越以往想像的功能性。除了處理器運算性能外，還具備足以取代入門顯卡的遊戲性能表現，以及影音娛樂強化等功能，基本概念是一顆 APU 即可搞定多數應用需求。

因為在這處理器性能過剩的年代，許多人工作之餘或說電腦的根本用途，其實都只是用來玩小遊戲、上網、觀賞影片、瀏覽照片、社交等等。這些作業並不需要追逐強大的處理器運算能力，反而像是遊戲貼圖效果與性能，還有是否能夠讓影片播放畫質更好等，這些使用體驗都是由繪圖顯示單元所主宰。

▲ AMD 顯示技術 GCN 架構示意圖。

APU 所整合繪圖顯示單元，都是從 AMD 的 Radeon 顯示卡產品線下放技術而來，基於 GCN（Graphics Core Next）架構設計，能夠提供超越他廠的遊戲性能。此外更內建 UVD（Unified Video Decoder，通用視訊解碼器）引擎，其影片播放品質乃至於附加的 Video Coding Engine 轉檔功能，豐富功能性在玩家間是有口皆碑。

▲ UVD 所具備影片畫質處理機能眾多，而且支援如 YouTube 線上影音播放處理作業，並未侷限在電腦本機播放的影片。

▲ UVD 除了能提升影片播放品質，也具備轉檔加速功能。

新開發 HSA 架構，提升 GPGPU 性能

此外，隨著 HSA（Heterogeneous Systems Architecture，異質運算架構）陸續導入，APU 還能提供更優越的 GPGPU（General-purpose computing on graphics processing units，通用圖形處理器）性能。這能讓處理器與繪圖顯示，兩個核心不再各司其職，而是可以更緊密的偕同平行運算，讓電力效率比再往上提升。

▲ AMD HSA 架構示意圖。

HSA 架構採用 hUMA（heterogeneous Uniform Memory Access，異構統一記憶體存取）技術，讓處理器與繪圖顯示核心得以共享記憶體空間，並允許直接存取彼此所需要的運算資料。反觀既有架構，由於兩者的記憶體空間各自獨立，無論讀或寫都得經過複製傳輸等繁瑣步驟，偕同運算效率自然是差一截。

▲ AMD hQ 與 hUMA 架構示意圖。

不單如此，在傳統偕同運算架構中，處理器為運算主宰核心，還得負責指派運算指令給予繪圖核心。AMD 因而在 HSA 架構內加入 hQ（heterogeneous Queuing，異質佇列）技術，改變這既有的主、從關係式，讓應用程式可以跳過處理器、作業系統等層級，直接指派運算工作給予繪圖顯示核心。

換言之，最新一代 APU 產品，不只是將性能與功能性兼優的繪圖顯示核心，和處理器核心整合在一起而已。對於已經實現有段時日的 GPGPU 偕同運算，AMD 透過 HSA 架構，使 APU 得以更加有效率的偕同處理運算資料，以帶來更高的效能體驗。

APU 不只用於桌機，還橫跨筆電、平板電腦

經過幾年發展，APU 不只用於桌上型電腦平台，還逐步拓展至筆記型電腦，以及智慧型平板電腦上。其中桌上型產品線更一分為二，除了個人用 A-Series APU、Athlon APU 與 Sempron APU，另有 PRO A-Series 這個針對商業應用最佳化設計的分支。

▲ AMD 桌上型 A-Series APU 規格表。

最新一代桌上型 APU 代號為 Kaveri，目前已推出 A10-7000、A8-7000，以及A6-7000 等三個等級系列產品。其中 A10-7000 與 A8-7000 處理器皆為四核心架構，並且配備 Radeon R7 繪圖顯示單元，而這又有 8 與 6 個核心之別。至於 A6-7000 是為雙核心架構產品，配備具有 4 個核心的 Radeon R5 繪圖顯示單元。

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