测试总结：谁更适合玩DX11游戏

吸血大魔王

● APU理念与现实的差距 　　理想总是美好的，而现实很残酷，这就是目前通用处理器领域对于融合的激烈对撞，而对撞的结果是Intel拿出了一个铝盖下有两颗核心的融合产物，AMD拿出了尚未成熟特别是图形性能受到严重制约的APU。融合的愿景到底还需要我们付出多大的代价去尝试，媒体是不是应该为这种半成品唱赞歌，这的确是个需要考虑的问题。

　　畅想融合之路

　　2005年10月25日，在AMD收购ATI后，随即发表代号为Fusion（融合）的研发计划，Fusion预计将AMD的CPU与ATI的GPU整合在一起，同时也将北桥芯片也一并纳入。

APU概念第一次提出

　　2008年4月23日，AMD在北京举行了“和谐计算 卓越视界”创新技术大会，更强调CPU与GPU的和谐工作，并提出了APU概念，这是首个融合处理器概念的提出，也是业界争论最终的一种方向。

　　2010年2月，AMD高级副总裁兼技术事业部总经理Chekib Akrout先生给国内的媒体带来了处理器产品线上的最新进展。APU能够完美融合CPU在复杂顺序计算和GPU在大规模并行计算的双重优势，通过硬件调度逻辑和软件层完美均衡CPU和GPU的负载，把性能从目前多核CPU的水平基础上明显提高一个档次。

混合计算将让APU大放光芒

　　2011年1月，AMD将推出第一款APU，是AMD Fusion 技术的首款产品。首先发布的E系列 （研发代号：Zacate）和C系列 （研发代号：Ontario）发布之后的市场反响都比较不错。在2011年6月15日，AMD发布了代号为Llano的A系列APU。
　　面对残酷现实
　　在成功发布融合处理器之后，AMD面临着它自己已经预料到的各种问题，简而言之就是软件环境的不配套和融合层次之浅带来的各类复杂问题。这些环节在融合概念提出之时是AMD最为关注的环节，但是到第一颗融合处理器出现，这些曾经的努力因为做的不够而造成了APU在架构和各项测试中表现都不算理想。

通过软件API嫁接

　　从硬件结构上来看，APU只不过是把CPU硬件逻辑和GPU硬件逻辑加一个内存控制器做到了一颗核心上，这种融合和Intel在SNB架构CPU中达到的层级是完全一样的。GPU的工作和CPU的工作还是彼此分离的，将它们联系在一起的不是任何硬件控制器，而是各种开放或者非开放的API。

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● APU融合架构分析　　将自己赶上融合之路的AMD已经意识到这条路上只能奔跑没有任何机会停歇，因为当前的融合架构实际上是非常浅层次的物理融合CPU+GPU而已，不过AMD还是在尽力而为，尽管融合之后的GPU单元已经遭受到前所未有的打击。

当年提出的融合架构

从AMD公布的宣传文档中我们可以看到这样一句话：“Deliver The Promise，The Promise of AMD Fusion”，这句话翻译过来的意思就是：“兑现承诺，兑现AMD融合的承诺。”。众所周知，“融合”概念最早是由AMD提出，而英特尔却抢先于AMD推出了融合图形芯片的处理器。

APU架构分析

　　简单看上去APU就是整合了传统CPU单元、内存控制器、Radeon图形处理器的融合处理器。而实际上其融合程度在目前来看还是较为可观的，主要原因是GPU和CPU共享内存控制器，这就比单纯把GPU放在PCI-E总线上要减少很多延迟。

APU微架构与总线控制器

　　Llano APU内部整合了一个双通道DDR3内存控制器，单条DDR3内存是64bit双通道就是128bit，这个带宽相当于低端独显，如果再考虑到CPU和GPU共享，Llano APU的GPU单元拥有的400个流处理器已经出现了严重欠载。

　　同时用户需要购买双通道内存才可以组建128-bit内存控制器以提升APU带宽，CPU和GPU合用的话可以最大化资源利用，这种融合方式让GPU不再带着自己身躯庞大的显存控制器进入CPU，但是这么做的结果是GPU再也没有足够可用的显存带宽资源。

晶体管节省显而易见

　　AMD的这种做法，大幅度节省了APU的晶体管数目，APU也因此得以降低集成度和制造成本。通过上图可知66+200+108=374平方毫米，而APU成品实际上只有228平方毫米。不过为了弥补APU的显存带宽不足问题，AMD可以说是想尽了办法。

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● HD6550D图形单元分析　　用于桌面的Llano APU产品整合了Redwood核心代号的HD6550作为其GPU单元，当然这个GPU单元砍掉了显存控制器，ROP直接和内存控制器相连。AMD确认Llano加入了新的模块，新的模块用于GPU和北桥的连接，不过目前看来新的模块仅是提高了CPU和GPU的通信带宽，相当于RV770当时设计的SideBar通信单元。
　　Sandy Bridge和Llano均集成有4个处理器核心，集成GPU ，PCI Express，双通道内存控制器。其构成非常相似，但是主要内容却有很大不同。下面是Llano和Sandy Bridge核心对比图：

Intel和AMD的融合芯片对比

　　简单得说，Intel公司通过较大的处理器核心面积仍然继续着X86性能提升的方向，而AMD公司则认为今后GPU核心处理性能将更为重要。

Redwood GPU核心装入APU

　　Llano APU的图形单元实际上就是Radeon HD 5000所使用的Redwood独立GPU核心去掉显存控制器后剩下的单元。Redwood核心其由6.27亿晶体管构成，拥有400个流处理器、8个光栅处理器和20个贴图单元。
　　核心能够完整支持DirectX 11 API和Shader Model 5.0，也就说其不仅在3D表现上能够完美呈现DirectX 11所带来的图像渲染技术，还能够完整实现DirectX 11新加入的Tessellation、Computer Shader等，而APU所提出的异构加速也正是基于Computer Shader和OpenCL的帮助。

AMD官方提供的DEMO还是依赖异构

　　我们已经分析了显存带宽对于GPU性能的影响，那么对应到具体硬件来分析我们可以获知APU的CPU和GPU部分共享内存控制器之后，就涉及到争抢带宽的问题，实际分配到的带宽要比理论值低，尤其是在CPU和GPU负载都很高的情况下。

APU内部通信能力分析

　　对于这种情况AMD也采取了相应的措施，首先APU的GPU单元直接挂在系统内存总线上避免绕道北桥以及PCI-E进行带宽分享，其次虽然通过DDR3内存只能获得最大29.8GB/s带宽但是GPU还是可以有一个快速通道获得大于29.8GB/s的通信带宽。

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● 海内外媒体性能测试　　针对目前APU发布之后带来的影响，各大权威媒体对APU的综合性能特别是图形性能做了评测分析，在这里我们简单截取几个媒体测试成绩，希望大家能够看到内存带宽对于APU性能的重要性。
　　国外媒体通过实际测试得到的结果已经充分说明了APU在内存带宽方面的饥渴，拥有400个流处理器的HD6550D和拥有160个流处理器的HD6450性能基本相当，而通过提升内存带宽到DDR3-1866之后，APU实际性能已经接近同规格的独立显卡。

APU提升内存带宽后性能测试

APU提升内存带宽后性能测试

　　在上面两款游戏测试中，Llano APU都出现了较为严重的性能损失，如果只搭配单条内存APU的大量流处理器将发生欠载状态，和性能最为接近的160个流处理器的HD6450相比，Llano APU几乎一半的浮点运算能力浪费了。

　　上面4副图片测试的是最新的A8-3850，我们看到从1333MHz到1600MHz，A8-3850 APU集显的游戏性能提升还是比较明显的，平均帧率和最低帧率基本都有2-5FPS，换算下来提升幅度并不低，《文明5》计算也类似。

APU内存控制器超频能力较强

　　在我们为APU的内存带宽严重影响GPU发挥而失望时，AMD也展现出一些曙光或者说AMD正在努力的方向，上图我们看到APU的内存控制器性能不错，我们测试了一些Apacer宇瞻普通内存，频率可以轻松超到DDR3 2600，性能获得极大提升。

　　由此看来在内存带宽严重受限的情况下，为了通信便捷将GPU挂在CPU二级缓存上或者更深层次的融合是正确选择，但是为了彻底解决GPU对带宽的较高要求，或许NVIDIA提出的逆向融合方式才是正解。值得一提的是Intel的Larrabee计划和AMD下一代独立显卡也已经出现了将低功耗CPU整合在GPU之内的意向。