第8代桌面APU發售前夕：Ryzen會是救命稻草么？

距離第8代桌面APU正式發售已經不遠了，相信各位DIY玩家早已躍躍欲試，特別是如今顯卡價格高昂，許多想新裝機的小夥伴都打算買塊APU，過渡到顯卡價格回落。APU是什麼鬼？是AMD CPU的意思么？為什麼第8代桌面APU那麼萬眾期待，而之前的幾代APU卻默默無聞？今天，在第8代桌面APU發布前夕，就讓我們一起來回顧當年AMD這瘋狂的構想。

異構運算——用生命在創新的瘋狂構想

我們把時間撥回到13年前，當時AMD風頭正盛，憑藉K8微結構的優勢，AMD推出的Athlon 64 X2 CPU是當時最強的CPU，在功耗，單核性能，雙核性能等數據全方位碾壓同代Intel CPU，是所有DIY玩家夢想中的CPU。AMD也憑藉技術上的優勢一度佔領了45%的民用市場和35%的伺服器市場，但作為科技驅動型公司，AMD並沒有止步不前，在2006年他們做了個如今都褒貶不一的決定，用這兩年好不容易賺來的小錢錢收購了ATI，著名的GPU研發公司。這在當時也可謂十分重磅的新聞，雖然那時ATI狀況不佳，但ATI和Intel一樣，在自己的行業是傳統老牌公司，威望甚高，在行業有不少話語權，不是AMD和Nvidia這種新興科技公司可以比擬的。打個比方，用現在的話來說這樁收購就像什麼絲突然逆襲，迎娶白富美，走向人生顛峰一樣。有趣的是，AMD收購ATI後自家產品宣傳的顏色，也從傳統的綠色，慢慢變成ATI的紅色，當然這是後話了。

那為什麼AMD要收購ATI呢？這就涉及到一個詞，異構運算。AMD認為，隨著科技發展，摩爾定律接近失效、製造工藝也逐漸逼近了物理極限，傳統方法不能使CPU性能取得突破。在這種情況下，不如轉而注重優化效率來儘可能的榨取目前PC架構的性能。異構計算，就是這種思想下的產物，它的目的是打破並行和串列的鴻溝，讓計算在系統的管控下，自動的進入高效率的部件進行處理，這也就是Heterogeneous System Architecture異構系統架構（簡稱HSA）。簡單的說CPU擅長通用任務和串列運算但也會遇到需要並行運算的時候，而GPU擅長圖形處理等並行運算但會遇到需要串列運算的時候，那麼將兩個融合一起，分別做擅長的事情，一石二鳥。

提出了設想，就要把它實現，但像AMD這樣這麼具有冒險精神的企業堪稱罕見，他們打算收購GPU企業來快速實現自己的構想。AMD一開始投向的目光，是Nvidia。AMD和Nvidia打的你死我活的今天，很多消費者想不到十二年前，AMD和Nvidia是最好的朋友。Nvidia的創始人黃仁勛以前是AMD的員工，而AMD的CPU和Nvidia的主板也曾是好搭檔。但出於種種原因，AMD未能成功收購Nvidia，坊間傳言稱老黃對收購提出的條件是他當AMD的CEO，但AMD沒同意。最終AMD迎娶了當時在市場上節節敗退，並且作為Intel合作好夥伴的ATI。這是一則NTR的故事，最終AMD和Nvidia化友為敵，並開始了漫長的兩線作戰。併購也花了AMD 54億美元，是當時AMD市值的1/4，真的用生命在創新。

歷代APU的誕生——未能如願以償

但故事總是波瀾起伏才吸引人，收購發生同年，Intel推出歷史性的架構酷睿，吹響了CPU市場全面反攻的號角。Intel來勢洶洶，AMD疲於應對的同時，還要幫ATI收拾殘局，穩住Nvidia在GPU市場的攻勢。AMD想著技術創新，但低估了收購ATI後帶來的競爭格局和市場形勢給自己帶來的困難，而這反而是最致命的。

太平洋電腦網當年評測第一代APU宣傳圖

於是，心力交瘁的AMD直到併購後的5年，即2011年6月，才向市場推出第一代異構運算處理器研發成果，Llano APU，由K10架構的CPU和HD6000D系列GPU組成。而此時Intel在2011年初發布Sandy Bridge處理器，已實現了CPU、GPU同一核心，實現了CPU、GPU物理上的融合。雖然AMD在APU上宣傳很賣力，但當時已經有不少消費者發現，APU除了核顯性能強勁，在執行其他任務時和傳統CPU並沒有什麼變化。

太平洋電腦網當年評測第二代APU宣傳圖

2012年10月，AMD發布了第二代APU Trinity,，其最大的改變是引入了AMD全新的CPU架構，打樁機，GPU部分則升級到HD7000D系列。本代APU最大的特點是GPU性能暴漲了30%，APU開始在消費市場留下」核顯性能很強的CPU「的印象，但此時APU還是著重宣傳其在Open CL（通用計算，用GPU來輔助CPU工作，和AMD的異構運算同一概念）加速下超強的能力，開啟Open CL後羸弱的打樁機確實在壓縮等任務追上甚至超越了酷睿家族，但OpenCL的支持也才剛剛起步，插上獨顯後，APU的遊戲性能對比酷睿弱太多了。

太平洋電腦網當年評測第三代APU宣傳圖

2013年6月，第三代APU推出，其實與其說是第三代APU Richland，更像是第2.5代。因為以A10-6800K為代表的這代APU只是增強了打樁機性能，提升了頻率，GPU也是上一代的馬甲。

太平洋電腦網當年評測第二代APU宣傳圖

2014年1月，AMD推出了革命性的的APU，第四代APU Kaveri。Kaveri是AMD首款正式全面支持異構體系（即HSA，番外篇會詳談）的產品，採用壓路機+GCN核心，可以說是AMD融合概念的集大成者。第四代APU支持HSA架構下的hUMA技術，實現了CPU和GPU的統一內存定址，降低延遲大幅提高計算效能，採用了最新的28nm工藝和GCN架構的GPU，圖形顯示性能暴漲，功耗大幅降低。但當時缺乏支持HSA的軟體，這種聽上去很厲害的技術對於普通消費者然並卵，消費者依然會看到APU那羸弱的CPU性能，而且這代APU的對手，變成了四代酷睿，一個直到2018年依然十分受歡迎的強勁對手。

2014年第五代APU Carrizo發布，但是其專註於移動平台，並沒有桌面版發布。文章主要討論桌面APU，那這裡就不展開了。

2015年5月，AMD發布第6代APU Carrizo。第6代APU 也算是第四代APU的馬甲，只是繼續優化了功耗，畢竟當時AU大火爐的稱號已經在消費市場廣為流傳，影響到AMD的營銷了。而GPU性能則進一步增強，這一代APU最具代表性的是A8-7650K了，超頻後性能和A10-7850K一致，價格實惠，是不少DIY玩家打造廉價玩遊戲平台的選擇，其生命力一直延續到2017年，是銳龍出來前最受歡迎的AMD CPU。此時APU，在消費者心中的定位已經成了廉價玩遊戲的裝機方案或者不裝獨立顯卡的裝機方案的選擇，徹底違背了APU研發的初衷。

A12宣傳圖

2016年，第七代APU低調中誕生。雖然這代apu旗艦的數字又上升了一個level，叫做A12-9800，但此時的AMD，似乎已經徹底承認了APU的失敗，並沒有在產品宣傳上花太多精力，產品主要供應移動端，桌面版除了OEM並不向零售市場提供，直到2017年中旬才能在DIY市場發現他的身影。不在沉默中死亡，就在沉默中爆發，終於在2017年，銳龍一鳴驚人。

APU為何失敗——致命的錯誤

HSA聯盟所有成員

說到APU為何會失敗，其實有許多因素。在軟體上，由於HSA和傳統CPU差異巨大，要想發揮HSA的性能軟體的技術基礎是Open CL，但蘋果作為Open CL的創始人和推廣人，並沒有加入AMD領導的HSA聯盟為推廣HSA出力，而傳統PC行業依然是Intel和微軟的天下，他們也沒有推廣HSA的意願。作為廠商，大部分並不會冒著風險去研發軟體適應一個相對更小的市場，因此在軟體支持上，HSA已經輸了一半。

在硬體上，APU最大的局限是帶寬，內存作為核顯的顯存在速度和帶寬上嚴重抑制了核顯性能。要知道顯存已經發展到了GDDR5，而當時內存大都是DDR3。倘若用顯存作為內存，顯存雖然帶寬高但是延遲高，對於CPU執行通用任務絕對會崩潰的。

最致命的錯誤是，CPU性能還遠遠沒達到理論極限，Intel依靠酷睿優秀的架構在CPU市場已經飛速的發展了10年，而如今CPU依然不是電腦的瓶頸，簡單的說，AMD的異構運算思想太超前了。

牆內開花牆外香——意外收穫的半定製部門

雖然APU在傳統PC領域發展不佳，但卻意外的佔據了全乎全部的遊戲機市場。

遊戲機PCB板

以Sony和微軟為代表的遊戲機，統一使用了AMD的高性能APU定製方案作為主機的設計方案。這裡使用APU具有個兩個根本的條件，遊戲機系統專為遊戲設計，並不需要微軟系統執行傳統通用運算，因此APU可以統一使用高速顯存作為存儲，而不怕高速顯存帶來高延遲其二為AMD只負責設計拿錢，推銷和生產都由微軟和Sony自己負責，這就減少了AMD本身許多局限。而使用APU給遊戲機帶來的優勢也很多，其一高度集成化帶來散熱，體積的優勢，其二GPU輔助CPU運算能大大減少CPU性能需求，減少成本。由於世界上能生產高性能CPU和GPU的廠商獨AMD一家，因此遊戲機未來不出革命性變化的話，基本還是APU的天下。

銳龍問世——新一代APU路在何方？

拋開那些新穎的技術未能實現不談，歷代APU最讓人詬病的是其羸弱的CPU性能。如今銳龍問世，讓消費者重新看到高性能APU的希望，畢竟銳龍比推土機架構的CPU強太多，更不用說新一代APU的GPU部分也採用了最新的Vega架構，可謂強強聯合。說到底，如今消費者對APU的期望是一顆同時擁有高性能CPU和高性能GPU的處理器。

那麼第8代APU能做到么？

說實話還是困難，APU依然出現的問題是內存帶寬限制了其GPU性能，就算暴力堆處理器性能也大打折扣，更何況暴力堆流處理器還有考慮TDP限制的問題，高性能APU發展可謂帶著鐐銬跳舞。那麼不要求APU能有中端顯卡的性能，APU能向以前一樣，成為消滅低端顯卡的力量么？其實也困難，問題還是出現在帶寬上，若想發揮APU性能必須上高頻內存，雙通道，但如今內存的價格太高，嚴重影響了APU的性能比，怎麼看都不如CPU+獨顯的組合，除非內存價格能降回去。

那麼APU路在何方？

就筆者以為放棄掉那些異構運算等吃力不討好的技術後，APU最有前景的道路，會是在移動端身上。未來消費者必然會更加註重筆記本輕便程度等用戶體驗，而APU天生就十分適合，高性能CPU和GPU融合一起能大大減少散熱器面積，降低筆記本厚度。但GPU受帶寬限制的問題怎麼解決呢？Intel演示了很好的解決方案，把HBM顯存也封裝一起，相信若是AMD自己做的話，集成度會更高。

而桌面APU，則可能更適合玩迷你機等DIY玩家，組裝一台高性能飯盒，或者家庭影音娛樂中心，都是不錯的選擇。

最後筆者想要吐槽的是，APU規格的設計，並不算合理，高性能的GPU為什麼非要更高級的CPU組合一起？比如即將發布了R5 2400G和R5 2200G，兩者搭載的GPU分別為Vega 11和Vega 8，但2200G反而可能更需要高性能GPU，組一台不需要獨顯的網遊神機剛剛好，而四核八線程的2400G，人們可更能會搭配獨顯使用。

番外——猜一下第8代APU有沒有開「倒車」？

AMD提出的APU的設計方式，其設計特點在於CPU和GPU被放置在一塊晶圓上，CPU和GPU內部通過統一的高速匯流排鏈接。由於不需要執行介面切換和PCB板上布線，晶元內部的數據傳輸速度變得非常快。在這種設計中，CPU和GPU模塊還採用了完全相同的內存控制器介面（當然CPU的內存和GPU的內存依舊分開存放，內存一致性還需要進一步加強），這就為未來HSA異構化的系統進一步發展打下了基礎。

在這種新的設計中，GPU和CPU之間的傳輸延遲降低、帶寬提高，GPU和CPU能夠更緊密的互聯在一起。在執行任務中，CPU和GPU可以不用等待大量的任務到來後一次傳輸，而是隨到隨處理（理想狀態）。效率上要比傳統PCI-E匯流排的設計要高不少。在第四代前的APU都是這樣設計。

在AMD的設想中，內存一致性將成為HSA終成功的後一道壁壘。在AMD為HSA設計的架構中，CPU和被稱為HSACU的單元一起掛接在統一致性內存共享單元上。其中PU依舊是原始的CPU架構，但是GPU已經被徹底分開成為HSACU單元。如果熟悉A MDGCN架構的讀者可能還記得，AMD的流處理器簇被稱為CU，一個CU中擁有16個SIMD單元，一個CU一次可以執行64個單精度混合乘加運算。在這裡的HSACU，實際上就是在HSA化後，CU單元的地位會從傳統的圖形處理單元變成加速單元，它和CPU的關係類似於加速處理器和中央處理器。這樣一來，HSA才能充分發揮「異構」這兩個字的本質含義。而這也是第四代到第七代APU採用的設計。

但是我們可以看到銳龍架構是由兩個CCX組成，而銳龍APU則是一個CCX是CPU部分，另一個CCX是GPU部分，中間用IF高速匯流排連接，更像是以前的APU設計方式。

換言之，AMD很有可能已經徹底推翻之前HSA的構想承認失敗，APU設計開「倒車」了。畢竟，市場需求才是最重要，以後的APU發展方向，可能就是為了滿足消費者需要一顆高性能CPU和高性能GPU融合的處理器這一需求了。

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