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AMD發表首款支援DDR4的Merlin Falcon嵌入式x86處理器

文.圖/小K 2015-10-21 00:00:00
Intel早在2014年所發布Haswell-E核心的處理器,在首度支援DDR4 SDRAM之後,隨著2014年8月推出第五代Core i處理器與搭配的X99晶片組中,正式支援DDR4記憶體平台;2015年8月起,Intel更推出Skylake架構之第六代Core i處理器,以及對應的Z170、H170、B150晶片組,可支援DDR4記憶體。可說是為桌上型PC市場的DDR4平台揭開序幕!

AMD首款支援DDR4的處理器,搶先在R-Series揭露
反觀AMD部份,其新一代桌上型的全新Zen架構CPU,搭配最新的AM4平台,預計要等到2016年才會推出,是AMD首款支援DDR4記憶體的x86桌上型處理器與晶片組平台。

AMD的嵌入式處理器產品,有R-Series和G-Series兩大系列。前者支援DDR4平台的產品已經優先發表出來!


除了桌上型市場部份,AMD在嵌入式市場可說是非常積極。在DDR4即將成為主流平台的戰場中,AMD選擇在2014年10月首先發表64位元ARM核心的Hierofalcon (獵鷹)系統單晶片(SoC),是AMD首顆支援DDR3/DDR4記憶體的八核心SoC,並於2015年10月中旬公佈規格細節。這款嵌入式SoC以低功耗、高效能打入嵌入式數據中心、通信基礎架構、工業方案設計等領域,預計將於2015年第四季登場!看來,AMD總算是在2015年推出支援DDR4的高階產品了-只是,是在ARM架構上優先推出,而且是主打嵌入式市場。

有了ARM怎可能少得了x86呢?AMD再出招,推出新款R-Series SoC
至於R-Series另外一條產品線,則是AMD正在研發中的秘密武器,並選擇在2015年10月21日晚上搶先發表。這款全新的R-Series處理器,就是採用x86架構,並有絕佳的運算與繪圖效能,而且還首度支援DDR4,相信將讓其嵌入式市場客戶獲得驚豔!以下就讓我們透過AMD的簡報,來了解這款全新的產品!

這款全新的AMD嵌入式R-Series處理器,代號為“Merlin Falcon” (梅林獵鷹/灰頭鷹),是首款基於AMD下世代x86 “Excavator”(挖土機)架構,搭配第三代GCN繪圖核心架構。主打市場有:遊戲機、通信基礎架構、工控/工業自動化、儲存應用、醫學影像、保防監控、零售看板等領域。


這就是Merlin Falcon SoC架構,採用下世代x86 “Excavator” 核心,搭配第三代GCN繪圖核心架構,符合異質系統架構(HSA)規範1.0的標準,並支援HEVC/H.265硬體解壓縮,更是AMD首款支援DDR4的x86處理器!


在Die Size部份,上一代的FP3 “Bald Eagle”(白頭鷹)必須搭配一顆南橋晶片(Bolton)才能做到的事,新的FP4 “Merlin Falcon”只要一顆就搞定,雖然FP4比FP3的封裝稍微大一點點,但一顆抵兩顆,整體可減少主機板佈線面積達30%。


先來看CPU的效能部份,新一代“Excavator”有強化的快取設計,更好的分歧預測執行效率(具備768項的BTB分歧預測緩衝器,與加速刷新的浮點單元),並支援AVX2/MOVBE/SMEP/BMI1/2等新指令集,與現代化的低功耗待機模式。能夠以更小體積、更低功耗,並可提升4~15%的IPC(每時脈執行指令數)效能表現。


Merlin Falcon透過整體架構上的平衡化,讓硬體來適應軟體的寫法,使市面上所普及的程式語言都能加入平行運算的能力,並能以更低功耗且執行更快。而由於將GPU和CPU的工作透由單一記憶體架構、記憶體相依、內容切換等方式視為一體,因此可應用在平行運算的領域,例如更人性的操作介面與手勢、生物辨識、通信&網路、醫學影像、虛擬實境、擴增實境等。


相較於上一代的Bald Eage採用開源與“閉源”的驅動程式設計,全新的Merlin Falcon則全部採用開源驅動程式,以方便客戶針對各種應用需求來自己修改。


接下來看看AMD Merlin Falcon的各種產品規格,在APU部份有3顆、工業級APU,CPU有2顆,分述如下。


AMD全新R-Series的Merlin Falcon處理器,共可分成3顆APU、2顆CPU。另外,工業級寬溫的APU將於2016年第一季才上市。先來看看這些APU/CPU的特性吧!

APU:
●高階款RX-421BD:設計功率12~35W,雙核心、4執行緒,2MB快取,CPU基礎時脈與最高時脈為2.1 / 3.4GHz。支援到DDR3 2133與DDR4 2400的時脈,運作溫度0°C~90°C。在GPU部份,則內建Radeon R7等級繪圖核心,GPU運算單元有8組,GPU的運作時脈為800MHz。

●中階款RX-418GD:跟上述的RX-421BD的架構接近,只差CPU時脈降為1.8 / 3.2GHz,而GPU部份則變成內建Radeon R6等級,GPU運算單元降到6組。

●入門款RX-216GD:設計功率降到12~15W,單核心、2執行緒,L2快取降到1MB,CPU時脈降到1.6 / 3.0GHz,支援DDR3 1600與DDR4 1600時脈。GPU的部份則內建Radeon R5等級,GPU運算單位4組。

至於iTemp APU則是可以應用在工業用寬溫(-40°C~105°C)的環境下使用。

CPU:
●高階款RX-421ND:其實就是把高階款RX-421BD APU砍掉GPU的部份,其餘規格相同。
●入門款RX-216TD:其實就是把入門級RX-216GD APU砍掉GPU的部份,其餘規格相同。

再來看看AMD官方公佈的效能表現,以3DMark 11的效能來看。Merlin Falcon (MF)幾乎是全面領先,就算是以同樣是15W的設計功率,Intel的Broadwell Core i7/i5/i3系列幾乎都是面臨挨打的情況


接著是EEMBC的CoreMark v1.0效能測試結果,MF必須使用35W設計功率才能贏過Intel的Broadwell系列。若同樣是15W設計功率,MF就沒辦法佔上風了!


在Linux支援度部份,AMD與合作夥伴建立的生態圈體系,將免費供應Yocto、MEL Lite等開源軟體。此外也有MEL商業版可供使用


AMD提供開發與評估套件,讓開發者能夠選擇以這款x86架構、高效能、低功耗的平台,來做為各種嵌入式系統與應用


站穩嵌入式市場,再跨桌上型市場

由於嵌入式市場對於運算能力要求的提升,加上不少嵌入式系統需要複雜的繪圖運算需求,AMD以自己的研發實力,推出一系列的R-Series嵌入式處理器(系統單晶片),甚至可以支援到DDR4記憶體,來滿足嵌入式市場的需求。

或許您會覺得,嵌入式市場有必要用到DDR4嗎?但若屏除效能來看,在相同時脈(例如都是以800MHz來運作)之下,其實DDR4是比DDR3還省電的 (DDR3為1.5V,DDR3L為1.35V,而DDR4標準電壓為1.2V,最低供電可達1.05V),也就是說,DDR4的整體功耗表現比DDR3佳。

除了在硬體研發上,軟體的開發上也不遺餘力。AMD與Mentor Graphics(明導國際)合作,加緊開發出x86與ARM環境的產品,以及對應的開發工具,以展現出對嵌入式市場的承諾。這次AMD選擇先在嵌入式處理器產品中,優先加入了對DDR4的支援,讓客戶可以就既有的DDR3架構,或提早進入到DDR4的多樣選擇,來鞏固其嵌入式市場的地位。至於桌上型市場部份,玩家們大概要等到2016年,才有機會看到AMD發表全新的產品了!


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