Seite 2: CPU + GPU = geteilte Ressourcen und Einsparpotenzial

Die Kombination aus CPU und GPU in einem Prozessor ist eine Herausforderung, aber auch eine Chance. Viele der für eine CPU und GPU notwendigen Komponenten müssen nicht doppelt ausgelegt werden, sondern können auch zwischen diesen geteilt werden.

Die Spannungsversorgung und die Zuteilung derselbigen ist ein wichtiger Faktor für eine effiziente Versorgung eines Prozessors. AMD verwendet für die Ryzen-Prozessoren das sogesannte lineare Low Drop Out (LDO), während Intel das Fully Integrated Voltage Regulator (FIVR) favorisiert. Der FIVR war eine der größten Neuerungen für die ersten "Haswell"-Prozessoren. Mit der Integration der Spannungswandler wollte Intel die Spannungsversorgung auf den Mainboards vereinfachen, die zuvor noch fünf unterschiedliche Spannungen an das CPU-Package liefern mussten.

Laut AMD ist der LDO deutlich simpler im Aufbau und bietet zudem über die Standard-Anwendungen hinweg eine Effizienz von 95 % und ermöglicht dabei die Ansteuerung der Spannung eines jeden Prozessor-Kerns unabhängig voneinander. Dies ist auch bei einem FIVR möglich, allerdings ist alleine das Schaltelement bzw. der Schaltkreis als solches bereits deutlich komplexer und größer und letztendlich auch weniger effizienter. In den Leistungsmessungen und im Zusammenhang mit der gebotenen Leistung wird sich dann auch dieser Umstand in gewisser Weise zeigen.

Da eine CPU und GPU aber grundsätzlich unterschiedliche Anforderungen stellen, wird in einem ersten Schritt über den System Voltage Regulator eine Package-Spannung bereitgestellt. Daraufhin wird diese Spannung in mehreren LDO-Subdomains auf die CPU- und Grafikkerne aufgeteilt. Die LDOs können auch als Power-Gate fungieren und schalten die entsprechenden Komponenten damit vollständig ab.

Durch das Prinzip der digitalen LOD, die ein komplettes Abschalten ermöglichen, kann der Anteil der Idle-Leistungsaufnahme der GPU nahezu auf Null reduziert werden. Im gleichen Atemzug werden dadurch kleinere, kompaktere und flachere Notebooks möglich. AMD vergleicht sich hier mit dem eigenen Vorgänger, aber auch der Konkurrenz.

Takt und Spannung der einzelnen CPU-Kerne lassen sich aufgrund verschiedener Technologien sehr gezielt und getrennt voneinander ansteuern. Dies ist aber auch schon bei den Ryzen-Prozessoren der Fall und die Konkurrenz aus dem Hause Intel verfährt grundsätzlich nicht anders. Im Falle einer APU kommt noch die integrierte Grafikeinheit hinzu, die ebenfalls eine Rolle spielt. Je nach Anwendung kann die Last zwischen CPU und GPU schnell wechseln, die Spannungsversorgung in Raven Ridge ist eben darauf ausgelegt.

In Notebooks spielt aber nicht nur die Leistung eine entscheidende Rolle, sondern wer mobil unterwegs ist, will auch eine entsprechende Akkulaufzeit angeboten bekommen. Gaming-Notebooks bieten auch eine oftmals mehr als ausreichende Lösung, können mit Größe, Gewicht und Akkulaufzeit aber meist nicht überzeugen.

Verbesserte Gate States und ein Dual Region Power Gating sollen dazu beitragen, dass die Ryzen-Mobile-Prozessoren auch besonders sparsam sind. Bereits angesprochen haben wir die Möglichkeit, dass die Grafikeinheit durch die LOD bzw. das Power-Gating nahezu komplett abgeschaltet werden kann. AMD spricht von einer Einsparung um 95 %. Die CPU-Kerne können ebenfalls per Power-Gating nahezu komplett abgeschaltet werden. Damit ein Power-Gating aber noch effizienter wird, sieht AMD im Design der APU einige Always-On-Regions vor, die nicht abgeschaltet werden können, die aber im Falle eines einfachen Display-Refreshs ausreichend sind, um das System sozusagen am Leben zu halten, ohne weite Teile des Prozessors aufwecken zu müssen.

Das Infinity Fabric spielt dabei eine wesentliche Rolle. Über den Control Fabric, also neben dem Data Fabric die zweite Komponente des Infinity Fabric, wird die Ansteuerung der einzelnen Bereiche hinsichtlich der Spannungsversorgung übernommen. Im Vergleich zum Vorgänger FX 9800P verspricht sich AMD schnellere Aufwachzeiten und tiefergehende Power States, die wesentlich zur Einsparung von Akkulaufzeit sind.

Der Infinity Fabric verbindet sechs Komponenten eines Ryzen-Mobile-Prozessors. Hier gibt es den Zen Core Complex, den Vega Graphics Complex, die Multimedia Engines, die Display Engine, den DDR4-Speichercontroller und den I/O sowie System Hub.

All diese Maßnahmen sollen zu einer erhöhten Akkulaufzeit beitragen, ohne dass dabei auf die zuvor angesprochene Leistung verzichtet werden muss. Je nach Anwendung spricht AMD von einer um den Faktor zwei verbesserten Akkulaufzeit. Auch hierzu würden wir aber die Tests der ersten Geräte abwarten.

Neben der Einsparung bei der Leistungsaufnahme mit kurzzeitiger Überschreitung aufgrund einer verbesserten Kühlung (abhängig vom Notebook-Design), bietet das Raven-Ridge-Design laut AMD auch die Möglichkeit, besonders flache Notebooks damit zu bestücken. Die sogenannte Z-Height soll um 24 % reduziert werden können. Die ersten Notebook-Ankündigungen werden einen Hinweis darauf geben, wohin die Reise mit Raven Ridge geht.