Entrevista: como a AMD quer reinventar os processadores com as APUs

Você sabe o que é uma APU? A sigla vem do termo em inglês Accelerated Processing Unit, que significa Unidade de Processamento Acelerada. O que ela tem de diferente em relação aos processadores normais é que as APUs trazem, no mesmo encapsulamento, CPU e GPU, oferecendo muito mais velocidade de processamento gráfico.

Apesar de as APUs trazerem o vídeo integrado, esse tipo de solução é diferente do modelo anterior de chips gráficos onboard em que o chipset gráfico ficava na placa-mãe e tinha algumas de suas funções controladas pelo processador principal.

A maior vantagem é a velocidade de comunicação entre CPU e GPU, aumentando significativamente o tempo de resposta e, consequentemente, melhorando o sistema como um todo.

Outro diferencial a favor das APUs é a possibilidade de se desenvolver chips mais poderosos e que consomem menos energia, algo primordial para o desenvolvimento de equipamentos móveis atualmente.

A AMD está lançando a sua terceira geração de APUs, e com ela uma série de novidades interessantes, como reconhecimento de gestos, reconhecimento facial e muito mais poder gráfico para os games.

O Tecmundo conversou com Roberto Brandão, gerente de engenharia da AMD para América Latina, sobre a nova linha de APUs da empresa. Confira quais as principais novidades da nova linha de processadores que já está dando o que falar.

(Fonte da imagem: Acessoria AMD)

O que é uma APU e qual a diferença principal de uma APU para uma CPU tradicional?

As unidades de processamento acelerado (APU) da AMD reúnem em um mesmo chip processador x86 e placa gráfica. Entre os diferenciais providos pela tecnologia, as APUS conseguem atender as necessidades computacionais para cargas de trabalho intenso de vídeo HD, 3D e processamento convencional de dados, possibilitando excelente experiência multimídia e sem esquecer a economia de energia. Para o usuário, a tecnologia traz ganhos de desempenho significativos, especialmente para jogos e outras atividades multimídia.

De onde surgiu a ideia de criar uma APU?

Após a compra pela AMD da fabricante de placas de vídeo ATI, em 2006, a empresa passou a trabalhar no desenvolvimento de uma tecnologia inovadora. Em 2011, a AMD lançou sua primeira geração de APUs, em plataforma de codinome Brazos, que mostrou ser possível a integração física e funcional de componentes – unindo CPU e GPU em um mesmo chip.

Qual o ganho de desempenho proporcionado pelo Richland em relação à geração anterior?

As novas APUs Série A da plataforma Richland oferecem ganho em desempenho em GPU e CPU, além de melhor gerenciamento do consumo de energia. O ganho de performance esperado é de cerca de 15% na CPU e 30% na GPU.

(Fonte da imagem: Reprodução/HardwareBG)

As novas APUs Richland trazem como diferencial um sensor de movimentos. É necessário algum hardware específico ou o sistema funciona através de uma câmera comum?

O sistema de gerenciamento de aplicações por gestos pode ser realizado por meio de um software e uma simples webcam, que monitora os gestos das mãos dos usuários e os converte em comandos para controle de aplicações como tocadores de mídia, navegadores, leitores de livros digitais etc.

Qual a diferença desse sensor de movimentos em relação ao Kinect, por exemplo? Será possível ver games utilizando esse recurso?

Sistemas como o Kinect, usado no Microsoft Xbox 360 (que usa, inclusive, tecnologia gráfica AMD), contam com hardware dedicado à detecção de movimento através de emissão de pontos de referência que são percebidos e mapeados pelo software do sistema.

O reconhecimento de gestos, proposto pela AMD, para sistemas baseados em Richland, usa tecnologia de reconhecimento de imagens, em uma analogia ao funcionamento do olho humano, sem a necessidade de emissão de pontos de referência, mas com a demanda de alto poder de processamento oferecida pelas APUs de ultima geração da AMD.

Certamente, jogos poderão usar desse recurso para controle.

O sensor de movimentos, Kinect. (Fonte da imagem: Reprodução/Microsoft)

O novo sistema de reconhecimento facial é executado pela APU ou através de um software tradicional? Qual a diferença em relação aos sistemas já presentes no mercado?

Esse recurso é realizado por meio de um software que usa o poder de processamento gráfico da APU para reconhecimento facial. Além de integração com pacotes de software e do simples login no sistema operacional, o recurso pode ser usado para substituir o uso de senhas em websites, jogos etc.

[O recurso] Tem o diferencial de perspectiva de maior segurança, já que métodos de falso positivo (foto na frente da câmera, irmão gêmeo etc.) e falso negativo (“cortei meu cabelo e meu PC não me reconhece mais”) tendem a ser minimizados.

Qual a tecnologia empregada pela AMD para diminuir o consumo de energia nas novas APUs?

A variação dinâmica de frequências e voltagens independentes de cada componente da APU de acordo com a demanda em cada cenário de uso, além da possibilidade de ter parte dos componentes fisicamente desligados, foi aprimorada para oferecer melhor gerenciamento de energia.

É possível realizar Crossfire Hibrido entre APUs e GPUs?

Sim, para casos em que a GPU é integrada na APU e uma GPU AMD Radeon instalada em um barramento PCI e com performance de níveis próximos, elas podem operar em modo híbrido, sendo vistas pelo software como apenas uma GPU, mais poderosa.

Fica à parte dessa possibilidade o caso em que seja usada uma ou mais GPUs externas de alta performance, quando então a GPU integrada não acrescentaria performance ao sistema.

As APUs vão eliminar a necessidade de uma placa de vídeo externa?

Certamente não para gamers e entusiastas. Esses vão continuar se beneficiando dos milhares de cores [núcleos] de GPU, os Stream Processors para jogos de engine exigentes de altíssima definição em múltiplos monitores.

Já para os gamers ocasionais de alta definição e os que usam GPUs para aceleração de processamento, como no caso do Adobe Photoshop, do Winzip e do antivírus AVG, as APUs oferecem performance excelente.

Esse é um ponto importante uma vez que, erroneamente, muitas pessoas desabilitam a GPU integrada de uma APU para usar uma GPU discreta de entrada porque o gráfico externo é melhor. Só então percebem que a performance da GPU integrada era melhor. Um caso típico em que o barato sai caro. O termo “discrete-class” usado para as APUs da série A remete exatamente à ideia de obter performance gráfica muito melhor que a de placas gráficas de entrada.

As APUs carregam os mesmos recursos gráficos das GPUs AMD dedicadas, como Graphics Core Next e DirectX 11, por exemplo?

Os cores de GPU usados nas APUs AMD são baseados em GPUs AMD Radeon e, portanto, recebem capacidades dessas GPUs. Alguns exemplos desses recursos são suporte a gráficos de ultima geração, capacidade multimonitores e performance gráfica. Atualmente, usamos o VLIW5 e VLIW4, bases da arquitetura GCN em todas as APUs e esperamos ter APUs usando GCN 2.0 ainda esse ano.

(Fonte da imagem: Reprodução/AMD)

Qual a principal evolução da futura arquitetura Kaveri (anterior) em relação ao Richland?

Melhorias ainda mais significativas em performance e eficiência energética, além de mais um passo em direção a HSA são minhas expectativas para o Kaveri.

Quais recursos (tecnologias) extras estão em estudo (ou desenvolvimento) para as próximas APUs?

A AMD acredita que o futuro está sob o acrônimo HSA – Heterogeneous Systems Architecture, em que os componentes em uma APU vão aumentar a cooperação na execução dos aplicativos. A GPU ser usada para processar atividades do kernel do sistema operacional, criptografia ou I/O pode parecer tão distante quanto era ser usada para acelerar a busca de vírus, mas, esse último, já é realidade pelo AVG. A GPU vai cada vez mais ser exposta ao software, como uma unidade de processamento de alta performance, não apenas para gráficos.

A AMD pretende deixar de lado os processadores tradicionais e se focar apenas nas APUs?

Nossa estratégia tem sido a de desenvolver soluções que atendam às demandas dos clientes. Nesse sentido, um dos desafios da AMD é o de criar plataformas que ofereçam uma tecnologia que garanta o poder de processamento dentro do envelope térmico requerido.

No momento, observamos uma demanda consistente em CPUs, como é o caso da família AMD FX e dos processadores AMD Opteron, com 16 cores físicos para servidores. As APUs são uma tendência em equipamentos para consumidores em geral, porém, alguns segmentos demandam e vão continuar pedindo CPUs x86 puras, de alta performance e eficiência.

(Fonte da imagem: Reprodução/Hot Hardware)

Quais os próximos passos na evolução das APUs (como escolher o que melhorar) e quais os maiores desafios da AMD nesse caminho?

As APUs, assim como qualquer componente em sistemas de computação, têm que evoluir acompanhando as tendências de mercado. Assim como ninguém aceitaria que metade do preço de seu carro fosse cobrado nos pneus instalados, o mercado tem hoje a consciência de que o processador ou outro componente do sistema deve ter preço adequado à realidade da popularização dos computadores.

Usuários em geral, ou mesmo gamers que pagam preços exorbitantes por processadores ou qualquer componente, são hoje uma espécie em extinção. A AMD tem, nos últimos anos, oferecido uma proposta de valor agregado interessante, na qual o usuário tem a liberdade de escolha em níveis de processamento x86 e gráfico de forma bastante competitiva, proporcionando uma escolha de defesa mais inteligente.

Temos como posicionamento continuar oferecendo tecnologia de ponta e sistemas balanceados em CPUs e GPUs a preços competitivos, frente aos desafios das crises econômicas, pontos de inflexão na indústria de computação pessoal (notebooks, tablets, smartphones, wearables, surfaces etc.) e de servidores (virtualização e cloud).

Já existem planos para desenvolver processadores com tecnologia menor que 28 nm?

Certamente. O processo de fabricação em 28 nm já está consolidado, tanto que muitas GPUs e algumas APUs com lançamento previsto para este semestre usam esse processo. Processos de miniaturização oferecem ganhos expressivos aos fabricantes de componentes, e a AMD trabalha para que esses ganhos sejam repassados aos usuários de componentes AMD.

A miniaturização das portas lógicas em sistemas com bilhões de transistores, como é o caso das APUs, oferece ganhos de produção, escala e performance bastante interessantes.

Quanto tempo um projeto fica em pesquisa e desenvolvimento até chegar ao mercado?

Depende da tecnologia que está sendo desenvolvida. Seguindo diretivas para produtos futuros, o tempo de projeto gira em torno de cinco anos até que a versão final do desenho seja implementada em silício para produção em massa.

A AMD já trabalha com APUs para tablets baseados em Windows 8. Existem planos para a entrada no mercado de smartphones ou para a implementação da tecnologia ARM?

A AMD já possui sua tecnologia integrada em dispositivos móveis, como é o caso do Tablet Vizio, lançado no início de 2013, na CES. No caso da tecnologia ARM, a AMD tem desenvolvido processadores baseados na tecnologia de 64-bits multicore (ARM v8), complementando assim seu portfólio de processadores.

O primeiro processador com tecnologia ARM será um SoC (System-on-a-Chip), altamente integrado e otimizado para servidores com consumo eficiente de energia, que agora dominam os grandes data centers e a experiência de computação moderna baseada em nuvem.

Como você avalia o ritmo de evolução do mercado de processadores?

No geral, o mercado tem se orientado para desenvolver uma série de soluções voltadas a atender a demanda dos usuários por novas funcionalidades, design e posicionamento de preços específicos. A solução de “um-tamanho-para-todos” não funciona mais e estamos avançando na era de desenhos customizados de forma a possibilitar produtos diferenciados pra cada tipo de cliente.

Não há duvida de que a AMD criou uma tendência e as APUs foram a grande revolução recente nesse mercado. Isso porque essa tecnologia garante um maior poder de processamento e qualidade gráfica para os computadores, lembrando que atualmente, e cada vez mais, as aplicações serão visuais, baseadas em imagem.

Hoje, o sistema operacional é visual, assim como as aplicações, a internet e até os sistemas de segurança. Essa nova tecnologia ainda vai ao encontro dos requerimentos ambientais, como a otimização no consumo de energia.