AMD APU的殺手锏：HSA異構為應用加速

    泡泡網筆記本頻道3月25日 在很多人眼里，AMD APU就是把傳統處理器、顯卡更好地整合在一起而已，事實上APU遠不止這么簡單，或者說這僅僅是它的初級工作而已。AMD早在八年前收購ATI的時候就提出了“融合”(Fusion)的概念，目標就是將一直相互隔離的CPU、GPU完全融合在一起，為系統、應用來加速——所以才叫做“加速處理器”(Accelerated Process Unit)。

    如今經過多年多代產品的發展，在最初融合理念的基礎上，AMD又祭出了全新的殺手锏“HSA”(異構系統架構)。這是AMD APU多年積累而來的一個全新里程碑，主要是通過實現CPU和GPU的內存統一尋址，達到一個新的高度。

    代號為“Kaveri”的 APU就是最新的結晶，也是有史以來最為強大的AMD APU，身上光環無數：首次采用GlobalFoundries 28nm新工藝制造、首次集成壓路機(Steamroller) CPU架構、首次在A系列中集成GCN GPU架構、首次真正引入了HSA。

    HSA其實就是AMD最初提出的Fusion融合理念，只不過是更為正式、更能凸顯其核心特性的名稱，而且這不僅僅是AMD一家的技術，更是得到了ARM、Imagination、聯發科、德州儀器、三星、高通、甲骨文、索尼、LG電子、博通、Marvell、威盛、意法半導體、Ubuntu、模擬器件等等這些行業巨頭以及清華大學等學術機構的鼎力支持，還共同組建了HSA基金會來推動異構計算事業的發展。

    經過幾年的鋪墊，Kaveri APU第一次將HSA從理論化為了現實，不但集成了最多12個計算核心，還帶來了兩個重要的異構計算特性：首先是hUMA，即異構統一內存尋址，CPU、GPU第一次可以真正地共享整個內存空間，任意互相訪問，且動態分配資源；其次是hQ，即異構隊列，CPU、GPU可以平等、靈活地創建、分派工作負載。

    拋開復雜的技術，直白點說就是：CPU、GPU從此真正成為一家人，可以齊心協力地一起干活了，而且都能發揮出自己最擅長的本事。 

    當然，再強的技術也要轉換為實用才有價值，這方面APU絲毫不是問題。這些年，GPU硬件加速已經成為潮流，APU更加強大的地方則在于，它不僅僅能在需要的時候調動GPU加速，更能讓CPU、GPU攜起手來，分別執行各自效率最高的任務，共同做到最大程度的加速。

    第一代APU發布的時候，這種應用只有幾十款，到了第二代就已經迅速增加到幾百款，如今更是突飛猛進、與日俱增，而且涵蓋了各種領域，包括圖像處理、視頻編輯、音頻處理、攝影處理、編碼解碼、加密解密、壓縮解壓、物理加速、圖文辦公、語音識別輸入、手勢識別控制、視頻會議、影視游戲，等等等等。

    這些領域的諸多應用，都已經、正在和即將針對AMD APU處理器、HSA異構架構進行針對性的優化，雙方彼此完美配合，無論工作、娛樂還是生活都能從中獲得最高的效率。舉幾個簡單的例子：

Corel AfterShot Pro：為高級攝影師提供照片和圖像的管理、編輯，以及RAW照片導入
LibreOffice：應用廣泛的微軟Office替代辦公套件，用戶超6000萬
X265 HEVC：4K超高清視頻編碼、解碼
rabbit：可與朋友進行社交聊天、觀看電影、玩游戲、聽視頻教程
Dragon Notes：語音識別和輸入
eyesight：使用標準相機實現手勢識別和控制
暴風影音：國內第一大視頻播放器

    為了發展壯大HSA異構事業、鼓勵和推動更多應用投身其中，AMD還貼心地為開發人員提供了一整套的開發解決方案，從開發工具、編程語言、優化庫、一體化開發包、在線資源、開發者論壇等各方面提供全方位的支持與服務，任何已有和新應用都可以輕輕松松地利用HSA讓自己舊貌換新顏。每一年，AMD都還會召集業內廠商、專家，共同舉辦開發者峰會，共同推進HSA的應用和普及。

    這其中最激動人心的是，由于HSA 實現了CPU、GPU的內存統一尋址，再也不用分別針對CPU、GPU進行單獨編程，從而可以大大簡化軟件開發者的工作，有助于開發者開發出能更好地利用GPU運算性能和資源的加速應用。在以前，CPU和GPU在開發上是完全獨立的，各自使用不同的語言，各自有不同的內存空間，無法統一編程，無法充分挖掘GPU的潛能，現在HAS完美解決了這個問題。
可以預料，未來支持HSA的應用會更加豐富多彩，無論是小白用戶做個美圖，還是專業人士進行影音處理，或者是大型機構執行高性能科學計算，HSA都有無限的用武之地。

    APU合理的設計和優秀的技術，搭配逐漸完善的軟件及應用，勢必會有越來越多的用戶體驗到HSA異構架構的獨特魅力，給整個計算行業都帶來顛覆性的變化。

    值得一提的是，Kaveri APU仍然分為兩步走，目前已經發布的是桌面版本，面向筆記本移動平臺的更多產品即將推出。雖然對此還沒有非常明確的情報，但可以從已有產品中推測一二。

    桌面版的Kaveri APU集成了最多12個計算核心，包括四個CPU核心、八個GPU陣列，主頻最高可達4GHz，而熱設計功耗最高95W。相比上一代，CPU/GPU的規格都有了突飛猛進的提升，計算能力大大加強，但是功耗卻降低了，這當然得益于28nm新工藝和架構上的優化。

    筆記本對于功耗、發熱量更加敏感，新工藝、新架構的優勢也必將發揮得更加明顯，因此可以預見，Kaveri APU不但能帶來能耗比更高的移動之“芯”，極大提升筆記本的工作和娛樂性能，更有望在電池續航方面帶來驚喜。

    總之，無論對于編程開發，還是對于用戶體驗，HSA都是一次突破性的革命。實現了CPU和GPU內存統一尋址之后，編程和開發將變得輕而易舉，硬件資源和性能也將得到全方位的挖掘和釋放，從而給各行各業的用戶帶來更優秀的加速體驗，這想想就讓人激動不已。 

    最后再來看看國外權威硬件媒體是如何評價Kaveri APU尤其是HSA的吧：

    AnandTech：Kaveri最終兌現了2006年收購ATI時的承諾。AMD終于帶來了真正融合的APU/SoC，同時將CPU、GPU作為一等公民對待，允許開發者挖掘兩種處理器，互相協作解決復雜問題、促成全新體驗。在能同時用到CPU、GPU的測試中，Kaveri看起來棒極了，完全是HSA所保證的那樣。

    Tom’s Hardware：AMD在推動機構計算方面的努力值得鼓掌，為多個市場領域、硬件廠商、開發人員以及無數終端用戶帶來了無盡好處。即便是Intel大大增強了自己處理器的圖形性能，驅動程序對于計算的支持也在加強，AMD仍然是最值得贊賞的，尤其是在OpenCL推廣方面。

    ExtremeTech：我們看到了(HSA)特定能力的展現，這是Intel怎么優化也做不到的。這些初期跡象表明，HSA可以大幅度地加速特定操作。如果HSA應用都能像我們在LibreCalc里看到的那樣加速，那么AMD APU的遠景未來是光明的。■