第8代桌面APU发售前夕：Ryzen会是救命稻草么？

　　【PConline 杂谈】距离第8代桌面APU正式发售已经不远了，相信各位DIY玩家早已跃跃欲试，特别是如今显卡价格高昂，许多想新装机的小伙伴都打算买块APU，过渡到显卡价格回落。APU是什么鬼？是AMD CPU的意思么？为什么第8代桌面APU那么万众期待，而之前的几代APU却默默无闻？今天，在第8代桌面APU发布前夕，就让我们一起来回顾当年AMD这疯狂的构想。

异构运算——用生命在创新的疯狂构想

　　我们把时间拨回到13年前，当时AMD风头正盛，凭借K8微结构的优势，AMD推出的Athlon 64 X2 CPU是当时最强的CPU，在功耗，单核性能，双核性能等数据全方位碾压同代Intel CPU，是所有DIY玩家梦想中的CPU。AMD也凭借技术上的优势一度占领了45%的民用市场和35%的服务器市场，但作为科技驱动型公司，AMD并没有止步不前，在2006年他们做了个如今都褒贬不一的决定，用这两年好不容易赚来的小钱钱收购了ATI，著名的GPU研发公司。这在当时也可谓十分重磅的新闻，虽然那时ATI状况不佳，但ATI和Intel一样，在自己的行业是传统老牌公司，威望甚高，在行业有不少话语权，不是AMD和Nvidia这种新兴科技公司可以比拟的。打个比方，用现在的话来说这桩收购就像什么丝突然逆袭，迎娶白富美，走向人生颠峰一样。有趣的是，AMD收购ATI后自家产品宣传的颜色，也从传统的绿色，慢慢变成ATI的红色，当然这是后话了。

　　那为什么AMD要收购ATI呢？这就涉及到一个词，异构运算。AMD认为，随着科技发展，摩尔定律接近失效、制造工艺也逐渐逼近了物理极限，传统方法不能使CPU性能取得突破。在这种情况下，不如转而注重优化效率来尽可能的榨取目前PC架构的性能。异构计算，就是这种思想下的产物，它的目的是打破并行和串行的鸿沟，让计算在系统的管控下，自动的进入高效率的部件进行处理，这也就是Heterogeneous System Architecture异构系统架构（简称HSA）。简单的说CPU擅长通用任务和串行运算但也会遇到需要并行运算的时候，而GPU擅长图形处理等并行运算但会遇到需要串行运算的时候，那么将两个融合一起，分别做擅长的事情，一石二鸟。

　　提出了设想，就要把它实现，但像AMD这样这么具有冒险精神的企业堪称罕见，他们打算收购GPU企业来快速实现自己的构想。可能AMD知道，对手Intel家大业大，并且拥有市场营销的优势，可以承受CPU架构一次甚至多次的失败，但AMD不同，他必须不断创新，在架构上领先，才可能在各个方面追上Intel，事实上后来也证明，在推土机失败架构推出的那些年，若不是AMD有显卡部门和半定制部门，早就倒闭了。AMD一开始投向的目光，是Nvidia。在AMD和Nvidia打的你死我活的今天，很多消费者想不到十二年前，AMD和Nvidia是最好的朋友。Nvidia的创始人黄仁勋以前是AMD的员工，而AMD的CPU和Nvidia的主板也曾是好搭档。但出于种种原因，AMD未能成功收购Nvidia，坊间传言称老黄对收购提出的条件是他当AMD的CEO，但AMD没同意。最终AMD迎娶了当时在市场上节节败退，并且作为Intel合作好伙伴的ATI。这是一则NTR的故事，最终AMD和Nvidia化友为敌，并开始了漫长的两线作战。并购也花了AMD 54亿美元，是当时AMD市值的1/4，真的用生命在创新。

　历代APU的诞生——未能如愿以偿

　　但故事总是波澜起伏才吸引人，收购发生同年，Intel推出历史性的架构酷睿，吹响了CPU市场全面反攻的号角。Intel来势汹汹，AMD疲于应对的同时，还要帮ATI收拾残局，稳住Nvidia在GPU市场的攻势。AMD想着技术创新，但低估了收购ATI后带来的竞争格局和市场形势给自己带来的困难，而这反而是最致命的，笔者认为AMD确实在商业思维上不如Intel和Nvidia。

 
太平洋电脑网当年评测第一代APU宣传图

　　于是，心力交瘁的AMD直到并购后的5年，即2011年6月，才向市场推出第一代异构运算处理器研发成果，Llano APU，由K10架构的CPU和HD6000D系列GPU组成。而此时Intel在2011年初发布Sandy Bridge处理器，已实现了CPU、GPU同一核心，实现了CPU、GPU物理上的融合。虽然AMD在APU上宣传很卖力，但当时已经有不少消费者发现，APU除了核显性能强劲，在执行其他任务时和传统CPU并没有什么变化。

 
太平洋电脑网当年评测第二代APU宣传图

　　2012年10月，AMD发布了第二代APU Trinity,，其最大的改变是引入了AMD全新的CPU架构，打桩机，GPU部分则升级到HD7000D系列。本代APU最大的特点是GPU性能暴涨了30%，APU开始在消费市场留下”核显性能很强的CPU“的印象，但此时APU还是着重宣传其在Open CL（通用计算，用GPU来辅助CPU工作，和AMD的异构运算同一概念）加速下超强的能力，开启Open CL后羸弱的打桩机确实在压缩等任务追上甚至超越了酷睿家族，但OpenCL的支持也才刚刚起步，插上独显后，APU的游戏性能对比酷睿弱太多了。

 
太平洋电脑网当年评测第三代APU宣传图

　　2013年6月，第三代APU推出，其实与其说是第三代APU Richland，更像是第2.5代。因为以A10-6800K为代表的这代APU只是增强了打桩机性能，提升了频率，GPU也是上一代的马甲。

 
太平洋电脑网当年评测第二代APU宣传图

　　2014年1月，AMD推出了革命性的的APU，第四代APU Kaveri。Kaveri是AMD首款正式全面支持异构体系（即HSA，番外篇会详谈）的产品，采用压路机+GCN核心，可以说是AMD融合概念的集大成者。第四代APU支持HSA架构下的hUMA技术，实现了CPU和GPU的统一内存寻址，降低延迟大幅提高计算效能，采用了最新的28nm工艺和GCN架构的GPU，图形显示性能暴涨，功耗大幅降低。但当时缺乏支持HSA的软件，这种听上去很厉害的技术对于普通消费者然并卵，消费者依然会看到APU那羸弱的CPU性能，而且这代APU的对手，变成了四代酷睿，一个直到2018年依然十分受欢迎的强劲对手。

　　2014年第五代APU Carrizo发布，但是其专注于移动平台，并没有桌面版发布。文章主要讨论桌面APU，那这里就不展开了。

6代APU宣传PPT

　　2015年5月，AMD发布第6代APU Carrizo。第6代APU 也算是第四代APU的马甲，只是继续优化了功耗，毕竟当时AU大火炉的称号已经在消费市场广为流传，影响到AMD的营销了。而GPU性能则进一步增强，这一代APU最具代表性的是A8-7650K了，超频后性能和A10-7850K一致，价格实惠，是不少DIY玩家打造廉价玩游戏平台的选择，其生命力一直延续到2017年，是锐龙出来前最受欢迎的AMD CPU。此时APU，在消费者心中的定位已经成了廉价玩游戏的装机方案或者不装独立显卡的装机方案的选择，彻底违背了APU研发的初衷。

 
A12宣传图

　　2016年，第七代APU低调中诞生。虽然这代apu旗舰的数字又上升了一个level，叫做A12-9800，但此时的AMD，似乎已经彻底承认了APU的失败，并没有在产品宣传上花太多精力，产品主要供应移动端，桌面版除了OEM并不向零售市场提供，直到2017年中旬才能在DIY市场发现他的身影。不在沉默中死亡，就在沉默中爆发，终于在2017年，锐龙一鸣惊人。

APU为何失败——致命的错误

 
HSA联盟所有成员

　　说到APU为何会失败，其实有许多因素。在软件上，由于HSA和传统CPU差异巨大，要想发挥HSA的性能软件的技术基础是Open CL，但苹果作为Open CL的创始人和推广人，并没有加入AMD领导的HSA联盟为推广HSA出力，而传统PC行业依然是Intel和微软的天下，他们也没有推广HSA的意愿。作为厂商，大部分并不会冒着风险去研发软件适应一个相对更小的市场，因此在软件支持上，HSA已经输了一半。

　　在硬件上，APU最大的局限是带宽，内存作为核显的显存在速度和带宽上严重抑制了核显性能。要知道显存已经发展到了GDDR5，而当时内存大都是DDR3。倘若用显存作为内存，显存虽然带宽高但是延迟高，对于CPU执行通用任务绝对会崩溃的。

　　最致命的错误是，CPU性能还远远没达到理论极限，Intel依靠酷睿优秀的架构在CPU市场已经飞速的发展了10年，而如今CPU依然不是电脑的瓶颈，简单的说，AMD的异构运算思想太超前了。

墙内开花墙外香——意外收获的半定制部门

　　虽然APU在传统PC领域发展不佳，但却意外的占据了全乎全部的游戏机市场。

 
游戏机PCB板

　　以Sony和微软为代表的游戏机，统一使用了AMD的高性能APU定制方案作为主机的设计方案。这里使用APU具有个两个根本的条件，游戏机系统专为游戏设计，并不需要微软系统执行传统通用运算，因此APU可以统一使用高速显存作为存储，而不怕高速显存带来高延迟其二为AMD只负责设计拿钱，推销和生产都由微软和Sony自己负责，这就减少了AMD本身许多局限。而使用APU给游戏机带来的优势也很多，其一高度集成化带来散热，体积的优势，其二GPU辅助CPU运算能大大减少CPU性能需求，减少成本。由于世界上能生产高性能CPU和GPU的厂商独AMD一家，因此游戏机未来不出革命性变化的话，基本还是APU的天下。

锐龙问世——新一代APU路在何方？

　　抛开那些新颖的技术未能实现不谈，历代APU最让人诟病的是其羸弱的CPU性能。如今锐龙问世，让消费者重新看到高性能APU的希望，毕竟锐龙比推土机架构的CPU强太多，更不用说新一代APU的GPU部分也采用了最新的Vega架构，可谓强强联合。说到底，如今消费者对APU的期望是一颗同时拥有高性能CPU和高性能GPU的处理器。

　　那么第8代APU能做到么？

　　说实话还是困难，APU依然出现的问题是内存带宽限制了其GPU性能，就算暴力堆处理器性能也大打折扣，更何况暴力堆流处理器还有考虑TDP限制的问题，高性能APU发展可谓带着镣铐跳舞。那么不要求APU能有中端显卡的性能，APU能向以前一样，成为消灭低端显卡的力量么？其实也困难，问题还是出现在带宽上，若想发挥APU性能必须上高频内存，双通道，但如今内存的价格太高，严重影响了APU的性价比，除非内存价格能降回去。

　　那么APU路在何方？

 
I7-8809G

　　就笔者以为放弃掉那些异构运算等吃力不讨好的技术后，APU最有前景的道路，会是在移动端身上。未来消费者必然会更加注重笔记本轻便程度等用户体验，而APU天生就十分适合，高性能CPU和GPU融合一起能大大减少散热器面积，降低笔记本厚度。而轻薄本，并不需要太高的游戏性能，一颗能玩网游的APU可能刚刚好。而对于最近风口上的轻薄游戏本，APU也非常有潜力。轻薄游戏本，顾名思义，是玩游戏的，那么核显性能不能差，但GPU受带宽限制的问题怎么解决呢？Intel演示了很好的解决方案，把HBM显存也封装一起，相信若是AMD自己做的话，集成度会更高。

　　而现在桌面APU，则可能更适合玩迷你机等DIY玩家，组装一台高性能饭盒，或者家庭影音娱乐中心，都是不错的选择。

　　在为来桌面APU的发展上，倘若内存价格能降回去，APU彻底淘汰GT1030这些低端显卡也不难。

 
HBM显存寄托了AMD全部的赌注

　　而在更遥远的未来，笔者有一个设想，现在AMD正大力推广HBM显存，HBM显存的优势就是带宽高，占位置少，假若日后AMD能把CPU、GPU和HBM显存封装在一个SOC内，可能这就是高性能桌面APU的最终形态，一举满足对于高性能CPU和高性能GPU融合的需求，但那时接口肯定不是AM4接口了。

　　最后笔者想要吐槽的是，APU规格的设计，并不算合理，高性能的GPU为什么非要更高级的CPU组合一起？比如即将发布了R5 2400G和R5 2200G，两者搭载的GPU分别为Vega 11和Vega 8，但2200G反而可能更需要高性能GPU，组一台不需要独显的网游神机刚刚好，而四核八线程的2400G，人们可更能会搭配独显使用。

番外——猜一下第8代APU有没有开“倒车”？

　　AMD提出的APU的设计方式，其设计特点在于CPU和GPU被放置在一块晶圆上，CPU和GPU内部通过统一的高速总线链接。由于不需要执行接口切换和PCB板上布线，芯片内部的数据传输速度变得非常快。在这种设计中，CPU和GPU模块还采用了完全相同的内存控制器接口（当然CPU的内存和GPU的内存依旧分开存放，内存一致性还需要进一步加强），这就为未来HSA异构化的系统进一步发展打下了基础。

　　在这种新的设计中，GPU和CPU之间的传输延迟降低、带宽提高，GPU和CPU能够更紧密的互联在一起。在执行任务中，CPU和GPU可以不用等待大量的任务到来后一次传输，而是随到随处理（理想状态）。效率上要比传统PCI-E总线的设计要高不少。在第四代前的APU都是这样设计。

　　在AMD的设想中，内存一致性将成为HSA终成功的后一道壁垒。在AMD为HSA设计的架构中，CPU和被称为HSACU的单元一起挂接在统一致性内存共享单元上。其中PU依旧是原始的CPU架构，但是GPU已经被彻底分开成为HSACU单元。如果熟悉A MDGCN架构的读者可能还记得，AMD的流处理器簇被称为CU，一个CU中拥有16个SIMD单元，一个CU一次可以执行64个单精度混合乘加运算。在这里的HSACU，实际上就是在HSA化后，CU单元的地位会从传统的图形处理单元变成加速单元，它和CPU的关系类似于加速处理器和中央处理器。这样一来，HSA才能充分发挥“异构”这两个字的本质含义。而这也是第四代到第七代APU采用的设计。

　　但是我们可以看到锐龙架构是由两个CCX组成，而锐龙APU则是一个CCX是CPU部分，另一个CCX是GPU部分，中间用IF高速总线连接，更像是以前的APU设计方式。

　　换言之，AMD很有可能已经彻底推翻之前HSA的构想承认失败，APU设计开“倒车”了。毕竟，市场需求才是最重要，以后的APU发展方向，可能就是为了满足消费者需要一颗高性能CPU和高性能GPU融合的处理器这一需求了。