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„Heterogeneous System Architecture“ – Versionsunterschied

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Die '''{{lang|en|Heterogenous System Architecture}}''' (kurz '''HSA''', ehemals ''{{lang|en|Fusion System Architecture}}'')<ref>[http://www.computerbase.de/news/2012-01/amds-fusion-basierte-architektur-wird-umbenannt/ AMDs „Fusion“-basierte Architektur wird umbenannt] – Artikel bei ''[[ComputerBase]]'', vom 20. Januar 2012. Abgerufen am 26. Juli 2012.</ref> ist ein von [[AMD]] entwickelte Prozessorkonzept, um [[Hauptprozessor|Haupt-]] und Grafikprozessor möglichst effizient auf einem [[Integrierter Schaltkreis|Computerchip]] ([[Die (Halbleitertechnik)|Die]]) zu vereinen und dadurch das Ausführen von spezialisierten Programmen zu beschleunigen. Dies soll unter Anderem die Gesamtperformance von APUs ([[Accelerated Processing Unit]]) deutlich steigern.
Die '''{{lang|en|Heterogenous System Architecture}}''' (kurz '''HSA''', ehemals ''{{lang|en|Fusion System Architecture}}'')<ref>[https://www.computerbase.de/2012-01/amds-fusion-basierte-architektur-wird-umbenannt/ AMDs „Fusion“-basierte Architektur wird umbenannt] – Artikel bei ''[[ComputerBase]]'', vom 20. Januar 2012. Abgerufen am 26. Juli 2012.</ref> ist ein von [[AMD]] entwickeltes Prozessorkonzept, um [[Hauptprozessor|Haupt-]] und Grafikprozessor möglichst effizient auf einem [[Integrierter Schaltkreis|Computerchip]] ([[Die (Halbleitertechnik)|Die]]) zu vereinen und dadurch das Ausführen von spezialisierten Programmen zu beschleunigen. Dies soll unter anderem die Gesamtleistung von APUs ([[Accelerated Processing Unit]]) deutlich steigern. Hauptmerkmal von HSA ist, dass die [[Prozessorkern]]e und der [[Grafikprozessor]] auf einen gemeinsamen [[Adressraum]] und Speicher (RAM) zugreifen.
Hauptmerkmal von HSA ist, dass die CPU-Kerne und der [[Grafikprozessor]] auf einen gemeinsamen [[Adressraum]] und Speicher (RAM) zugreifen.


== Geschichte ==
== Geschichte ==
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AMD kündigte das HSA-Programm auf dem AFDS (''AMD Fusion Developer Summit'') 2011 an, mit dem Ziel die Verarbeitungsgeschwindigkeit diverser Aufgaben immens zu beschleunigen. Wegen Markenrechtsschwierigkeiten mit [[Arctic (Unternehmen)|Arctic]] (unter anderem bekannt für CPU- und GPU-Kühler) musste AMD das damals noch FSA (''[[AMD Fusion|Fusion System Architecture]]'') genannte Programm in HSA umbenennen.


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Auf dem ''AFDS 2012'' kündigte AMD die Gründung der sogenannten ''HSA Foundation'' an, bei der AMD mit anderen Chipentwicklern an einem gemeinsamen Konzept der HSA arbeiten wollte. Mitglieder der ''HSA Foundation'' sind unter anderen [[ARM Limited|ARM]] und [[Texas Instruments]].<ref>Martin Fischer: [https://www.heise.de/newsticker/meldung/AFDS-2012-AMD-und-ARM-gehen-Hand-in-Hand-1616555.html ''AFDS 2012: AMD und ARM gehen Hand in Hand.''] In: ''heise online''. 13. Juni 2012.</ref>
AMD kündigte das HSA-Programm auf dem AFDS (''AMD Fusion Developer Summit'') 2011 an, mit dem Ziel die Verarbeitungsgeschwindigkeit diverser Aufgaben immens zu beschleunigen.
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Aufgrund von Markenrechtsschwierigkeiten mit [[Arctic (Unternehmen)|Arctic]] (unter anderem bekannt für CPU- und GPU-Kühler) musste AMD das damals noch FSA (''Fusion System Architecture'') genannte Programm in HSA umbenennen.


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Zukünftig plant AMD in Zusammenarbeit mit ARM, die Softwareindustrie stärker dazu zu bewegen, ihre Produkte auf HSA zu optimieren und evtl. zusätzlich noch mehrere Hardwarehersteller zu gewinnen.
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Auf dem AFDS 2012 kündigte AMD die Gründung der sogenannten ''HSA Foundation'' an, bei der AMD mit anderen Chipentwicklern an einem gemeinsamen Konzept der HSA arbeiten will. Mitglieder der HSA Foundation sind unter anderen [[ARM_Limited|ARM]] und [[Texas Instruments]].<ref>Martin Fischer: [http://www.heise.de/newsticker/meldung/AFDS-2012-AMD-und-ARM-gehen-Hand-in-Hand-1616555.html ''AFDS 2012: AMD und ARM gehen Hand in Hand.''] In: ''heise online''. 13. Juni 2012.</ref>

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Zukünftig plant AMD in Zusammenarbeit mit ARM die Softwareindustrie stärker dazu zu bewegen, ihre Produkte auf HSA zu optimieren und evtl. zusätzlich noch mehrere Hardwarehersteller mit ins Boot zu holen.


=== Gründer der HSA Foundation ===
=== Gründer der HSA Foundation ===
* [[AMD]]
* [[AMD]]
* [[ARM_Limited|ARM]]
* [[ARM Limited|ARM]]
* [[Imagination_Technologies|Imagination]]
* [[Imagination Technologies|Imagination]]
* [[Mediatek]]
* [[MediaTek]]
* [[Qualcomm]]
* [[Qualcomm]]
* [[Samsung]]
* [[Samsung]]
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== Technisches ==
== Technisches ==
[[Datei:Linux AMD graphics stack.svg|mini|500px|AMD-Graphikstack unter Linux mit HSA (durch den Treiber ''amdkfd'')]]
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Das Konzept der HSA beruht darauf, dass der Grafikteil von APUs allgemeine Aufgaben (GPGPU) übernehmen und dadurch spezielle Rechenoperationen beschleunigen kann. Die Grafikeinheit ist mit [[C++]] und [[OpenCL]] programmierbar. Das Entwicklungspaket "HSA SDK" soll zusätzlich als Abstraktionsebene die "HSA intermediate language" (HSAIL) anbieten, um C++-Code für die APU zu Prozessorkernoptimieren. Ebenso erhält diese Zwischenschicht die Kompatibilität zwischen unterschiedlichen APUs.


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Die aktuell höchste Ausbaustufe von HSA im Desktop- und Notebookmarkt ist die ''Kaveri APU'', die Kohärenz im Speicher gewährleisten kann und auch AMDs "Heterogeneous Uniform Memory Access" (hUMA) beherrscht.
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Das Konzept der HSA ist, dass der Grafikteil von APUs im Großen und Ganzen allgemeine Aufgaben (GPGPU) übernehmen kann und dadurch beschleunigend auf spezielle Rechenoperationen wirken kann. Hauptmerkmal dabei ist, dass die Grafikeinheit mit [[C++]] und [[OpenCL]] programmierbar ist. Das HSA SDK wird als zusätzlichen Abstraktionslayer die HSA intermediate language besitzen, um C++ Code für die APU zu optimieren. Ebenso erhält die HSAIL die Kompatibilität zwischen den APUs.


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Die GPU ({{lang|en|G''raphics ''P''rocessing ''U''nit''}}, [[Grafikprozessor]]) wird verwendet, da diese mit ihren parallelen Ausführungseinheiten sehr gut [[Gleitkommaoperation|Gleitkommarechenoperationen]] schnell und effizient ausführen können. Im Gegensatz zur normalen CPU ({{lang|en|C''entral ''P''rocessing ''U''nit''}}, [[Prozessor]]) bieten diese nämlich viel mehr Gleitkommaeinheiten. Aktuelle CPUs bieten bei AMD nur eine Gleitkommaeinheit pro Modul ([[AMD Bulldozer]] Architektur) und bei Intel nur eine Gleitkommaeinheit pro Kern (Intel-Sandybridge-Architektur').
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Die aktuell höchste Ausbaustufe von HSA im Desktop- & Notebookmarkt ist die Kaveri APU, die Kohärenz im Speicher gewährleisten kann und auch AMDs hUMA-Technologie beherrscht.

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Die GPU wird verwendet, da diese mit ihren parallelen Ausführungseinheiten sehr gut [[Gleitkommaoperation|Gleitkommarechenoperationen]] schnell und effizient ausführen können. Im Gegensatz zur normalen CPU bieten diese nämlich viel mehr Gleitkommaeinheiten. Aktuelle CPUs bieten bei AMD nur eine Gleitkommaeinheit pro Modul ([[AMD Bulldozer]] Architektur) und bei Intel nur eine Gleitkommaeinheit pro Kern (Intel-Sandybridge-Architektur').


=== Merkmale ===
=== Merkmale ===
Die Merkmale eines Prozessors mit HSA-Unterstützung sind, dass der Grafikprozessor und Hauptprozessor auf einem Computerchip vereint sind. Dies erleichtert den schnelleren Datenaustausch zwischen den beiden Einheiten und somit kann man softwareseitig Aufgaben stark beschleunigen. Unter Anderem verringert dies die Komplexität von Mainboards, da dort kein extra Grafikchip mehr aufgelötet werden muss. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist, dass im Endausbaustadium der Grafikteil einen kohärenten Speicher und gemeinsamen Adressraum aufweist und C++ bzw. OpenCL programmierbar ist. Dies hat AMD bereits in seinen Kaveri-APUs mit [[Graphics_Core_Next#Architektur|Graphics-Core-Next]] Grafikarchitektur integriert. Auch können Chipfertiger über die HSA 3rd-Party-IP-Bestandteile in ihre Mikrochips integrieren. Dies ist bei der Nachfolgergeneration der aktuellen Low-Power-Chips auf Basis der [[AMD Fusion|Jaguar]]-Architektur bereits in Planung. Dort wird beispielsweise die ARM TrustedZone direkt in den x86-Chip integriert werden.
Die Merkmale eines Prozessors mit HSA-Unterstützung sind, dass der Grafikprozessor und Hauptprozessor auf demselben Computerchip vereint sind. Dies erleichtert den schnelleren Datenaustausch zwischen den beiden Einheiten, und somit kann man softwareseitig Aufgaben stark beschleunigen. Unter anderem verringert dies die Komplexität von Rechner-Hauptplatinen, da dort kein Extra-Grafikchip mehr aufgelötet zu werden braucht. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist, dass im Endausbaustadium der Grafikteil einen kohärenten Speicher und gemeinsamen Adressraum aufweist und mit C++ bzw. OpenCL programmierbar ist. Dies hat AMD bereits in seinen Kaveri-APUs mit [[Graphics Core Next#Architektur|Graphics-Core-Next]]-Grafikarchitektur integriert. Auch können Chipfertiger über die ''HSA 3rd-Party-IP''-Bestandteile in ihre Mikrochips integrieren. Dies ist bei der Nachfolgergeneration der stromsparenden ("low power") Chips auf Basis der [[AMD Fusion|Jaguar]]-Architektur der Fall. Dort ist beispielsweise die ARM TrustedZone direkt in den [[x86-Architektur|x86]][[x86-Prozessor|-Chip]] integriert.


=== Zukunft ===
=== Weiterentwicklung ===
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AMD plant, diverse Logik-Einheiten von Dritten wie z.&nbsp;Bsp. [[Arm-Architektur|ARM]]-Kerne ihren APUs<ref>Martin Fischer: [https://www.heise.de/newsticker/meldung/AFDS-2012-AMD-kuendigt-APU-Kombiprozessoren-mit-ARM-Kernen-an-1616557.html ''AFDS 2012: AMD kündigt APU-Kombiprozessoren mit ARM-Kernen an.''] In: ''heise online''. 14. Juni 2012.</ref> hinzuzufügen und diese somit dem Verwendungszweck gezielt anzupassen. Die dritte Ausbaustufe von HSA vertreten die [[AMD Fusion#Kaveri|Kaveri- und Godavari]]-Modelle, die kohärenten Speicher und einen gemeinsamen Adressraum von CPU und GPU bieten. Sie sind mit 2–4 [[Steamroller]]-Kernen (Nachfolger von [[AMD Bulldozer#Piledriver|Piledriver]]) und [[AMD-Radeon-HD-7000-Serie#Architektur|Graphics-Core-Next]]-Grafikteil (momentan neueste Grafikchipgeneration von AMD) ausgestattet.<ref>[http://www.cpu-world.com/news_2012/images/L_AMD_mobile_roadmap_2012_2013.jpg ''AMD 2012–2013 Mobile Roadmap.''] In: ''CPU-World.com'' (englisch).</ref>


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Sony kündigte im Februar 2013 an, in ihrer [[PlayStation&nbsp;4]] x86-APUs mit AMDs ''Jaguar'' als CPU- und "Graphics Core Next" als GPU-Architektur zu verwenden. Diese besitzen wie Kaveri und Godavari die dritte HSA-Ausbaustufe und haben als [[AMD Fusion#Kabini und Temash (Jaguar-Architektur)|Kabini bzw. Temash]] im Low-End Desktop- und Notebookmarkt bzw. im Tabletmarkt die vorherigen Modelle, basierend auf der Bobcat-Architektur, abgelöst.
AMD plant diverse Einheiten von Dritten wie z.&nbsp;B. ARM in ihre APUs (mit zusätzliche [[ARM Core]]s)<ref>Martin Fischer: [http://www.heise.de/newsticker/meldung/AFDS-2012-AMD-kuendigt-APU-Kombiprozessoren-mit-ARM-Kernen-an-1616557.html ''AFDS 2012: AMD kündigt APU-Kombiprozessoren mit ARM-Kernen an.''] In: ''heise online''. 14. Juni 2012.</ref> hinzuzufügen und somit die APU dem Verwendungszweck perfekt anzupassen.

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Die nächste Ausbaustufe von HSA sind die [[AMD Fusion#Kaveri|Kaveri]] APUs die kohärenten Speicher und einen gemeinsamen Adressraum von CPU und GPU bieten werden. Sie werden mit 2–4 [[Steamroller]] (Nachfolger von [[AMD_Bulldozer#Piledriver|Piledriver]]) Cores und [[Graphics Core Next]] (neueste Grafikchipgeneration von AMD) Grafikteil ausgestattet sein.<ref>[http://www.cpu-world.com/news_2012/images/L_AMD_mobile_roadmap_2012_2013.jpg ''AMD 2012–2013 Mobile Roadmap.''] In: ''CPU-World.com'' (englisch).</ref>
Die vorerst letzte HSA-Ausbaustufe stellen die ''Carrizo''-APUs mit [[AMD Steamroller#Excavator|Excavator]]-Kernen dar, welche 2016 um ''Bristol-Ridge''-Versionen für den Desktop ergänzt werden sollen.<ref name="kitguru-2015">http://www.kitguru.net/components/cpu/anton-shilov/amd-preps-bristol-ridge-apus-carrizo-for-desktops/</ref>
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Sony kündigte im Februar 2013 an, in ihrer [[PlayStation 4]] [[x86]] Prozessoren mit AMDs "Jaguar" als CPU- und Graphics Core Next als GPU-Architektur zu verwenden. Diese APUs sind wie Kaveri die dritte Ausbaustufe von der HSA und werden als Kabini bzw. Temash im Low-End Desktop- und Notebookmarkt bzw. im Tabletmarkt die aktuellen APUs basierend auf der Bobcat Architektur ablösen.


== Software ==
== Software ==
Softwaremäßig wird HSA jetzt schon durch einige große Softwarehäuser unterstützt. Zu den unterstützten Programmen zählen die bekannten Bildbearbeitungsprogramme [[GIMP|Gimp]], [[Adobe Photoshop]]<ref>{{Internetquelle |autor= |url=https://helpx.adobe.com/de/photoshop/kb/photoshop-cc-gpu-card-faq.html |titel=Häufig gestellte Fragen zu Photoshop und GPUs |werk= |hrsg= |datum= |sprache=de |abruf=2016-07-31}}</ref> und [[Darktable]], wo diverse Funktionen via OpenCL auf dem Grafikteil laufen. Des Weiteren das Office-Paket [[LibreOffice]] (in der Tabellenkalkulation)<ref>{{Internetquelle |autor= |url=https://help.libreoffice.org/Calc/OpenCL_Options/de |titel=LibreOffice Wiki: OpenCL-Einstellungen |werk= |hrsg= |datum=2015-05-07 |sprache=de |abruf=2016-07-31}}</ref>, diverse Software zur Konvertierung und Anzeige von Videos wie z.&nbsp;B. [[HandBrake|Handbrake]]<ref>{{Internetquelle |autor= |url=https://trac.handbrake.fr/wiki/GPUAcceleration |titel=GPU Acceleration |werk= |hrsg= |datum= |sprache=en |abruf=2016-07-31 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20160808200413/https://trac.handbrake.fr/wiki/GPUAcceleration |archiv-datum=2016-08-08 |archiv-bot=2018-04-14 21:13:30 InternetArchiveBot |offline=1}}</ref>, [[x264]], [[Sony Vegas]], [[Adobe Premiere]], [[Final Cut Pro]], [[AviSynth|Avisynth]] sowie Web-Browser und Software für 3D-Rendering (z.&nbsp;B. [[Blender (Software)|Blender]], [[Maya (Software)|Maya]], [[3ds Max|3dsMax]]<ref>{{Internetquelle |autor= |url=https://radeon-prorender.github.io/ |titel=AMD Radeon ProRender |werk= |hrsg= |datum= |sprache=en |abruf=2016-07-31 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20160731201031/https://radeon-prorender.github.io/ |archiv-datum=2016-07-31 |offline=ja |archiv-bot=2022-11-15 00:42:51 InternetArchiveBot }}</ref>).


Softwaremäßig wird HSA jetzt schon teilweise durch große Softwarehäuser wie Adobe unterstützt, die z.&nbsp;B. diverse Funktionen in [[Adobe Photoshop]] via OpenCL auf dem Grafikteil laufen lassen. Dies ist nicht nur ein Vorteil für APUs, sondern auch für Intel, die mit ihrer HD 2500 und HD4000 GPU OpenCL auf der GPU ausführen können<ref>http://www.hardwareluxx.de/index.php/artikel/hardware/prozessoren/22181-ivy-bridge-im-test-intel-core-i7-3770k-und-alle-i5-modelle.html?start=6</ref>, als auch für [[Nvidia]] mit ihren Grafikkarten. Ins Hintertreffen gerät dem gegenübergestellt aber NVIDIAs Eigenentwicklung [[Compute Unified Device Architecture|CUDA]].
Software, die mit OpenCL programmiert wurde, wird auf Grafikprozessoren aller Hersteller beschleunigt. Ins Hintertreffen gerät dem gegenübergestellt aber NVIDIAs Eigenentwicklung [[Compute Unified Device Architecture|CUDA]].

Auch wird von der PGI (The Portland Group) geplant, einen entsprechenden HSA Compiler in Partnerschaft von AMD zu entwickeln, mit dem man ohne viel eigenes Zutun Programme kompilieren kann, die durch die HSA Erweiterungen beschleunigt werden.<ref>http://www.planet3dnow.de/cgi-bin/newspub/viewnews.cgi?category=1&id=1351715019</ref><ref>http://www.planet3dnow.de/vbulletin/showthread.php?t=408921</ref>
PGI (The Portland Group) plant, einen entsprechenden HSA-Compiler in Partnerschaft von AMD zu entwickeln, mit dem man ohne viel eigenes Zutun Programme kompilieren kann, die durch die HSA-Erweiterungen beschleunigt werden.<ref>http://www.planet3dnow.de/cgi-bin/newspub/viewnews.cgi?category=1&id=1351715019</ref><ref>http://www.planet3dnow.de/vbulletin/showthread.php?t=408921</ref>


== Prozessoren mit HSA-Unterstützung ==
== Prozessoren mit HSA-Unterstützung ==
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|+ Übersicht der Prozessoren mit HSA-Unterstützung
|+ Übersicht der Prozessoren mit HSA-Unterstützung
! Entwickler || Architektur || Befehlssatz || Codename || Veröffentlichungsdatum || Fertigung
! Entwickler ||CPU-Architektur || GPU-Architektur || Befehlssatz || Codename || Veröffentlichungsdatum || Fertigung
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|Bristol Ridge
|2016
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|-
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|}
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== Weblinks ==
== Weblinks ==

* [http://www.hsafoundation.com/ HSA Foundation] (englisch) – offizielle Startseite der Stiftung
* [http://www.hsafoundation.com/ HSA Foundation] (englisch) – offizielle Startseite der Stiftung


* [http://www.golem.de/news/amd-und-arm-allianz-fuer-einheitliche-cpu-gpu-architektur-1206-92485.html AMD und ARM Allianz für einheitliche CPU-GPU-Architektur] – Artikel bei ''[[Golem.de]]'', vom 12. Juni 2012
* [http://www.golem.de/news/amd-und-arm-allianz-fuer-einheitliche-cpu-gpu-architektur-1206-92485.html AMD und ARM Allianz für einheitliche CPU-GPU-Architektur] – Artikel bei ''[[Golem.de]]'', vom 12. Juni 2012


* [http://www.tomshardware.de/fusion-hsa-opencl-Geschichte-APU,testberichte-241088.html AMD Fusion: Wie alles begann, wo die Entwicklung hingeht und was es bedeutet] - Artikel bei tomshardware.de vom 27. August 2012
* [http://www.tomshardware.de/fusion-hsa-opencl-Geschichte-APU,testberichte-241088.html AMD Fusion: Wie alles begann, wo die Entwicklung hingeht und was es bedeutet] – Artikel bei tomshardware.de vom 27. August 2012


* [http://www.hardwareluxx.de/index.php/news/hardware/prozessoren/28687-heterogenous-system-architecture-was-ist-das-eigentlich-.html Heterogenous System Architecture - Was ist das Eigentlich?] - Artikel bei hardwareluxx.de vom 17. November 2013
* [http://www.hardwareluxx.de/index.php/news/hardware/prozessoren/28687-heterogenous-system-architecture-was-ist-das-eigentlich-.html Heterogenous System Architecture - Was ist das eigentlich?] – Artikel bei hardwareluxx.de vom 17. November 2013


== Einzelnachweise ==
== Einzelnachweise ==
<references/>
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Aktuelle Version vom 15. November 2022, 02:42 Uhr

Die Heterogenous System Architecture (kurz HSA, ehemals Fusion System Architecture)[1] ist ein von AMD entwickeltes Prozessorkonzept, um Haupt- und Grafikprozessor möglichst effizient auf einem Computerchip (Die) zu vereinen und dadurch das Ausführen von spezialisierten Programmen zu beschleunigen. Dies soll unter anderem die Gesamtleistung von APUs (Accelerated Processing Unit) deutlich steigern. Hauptmerkmal von HSA ist, dass die Prozessorkerne und der Grafikprozessor auf einen gemeinsamen Adressraum und Speicher (RAM) zugreifen.

Geschichte

[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

AMD kündigte das HSA-Programm auf dem AFDS (AMD Fusion Developer Summit) 2011 an, mit dem Ziel die Verarbeitungsgeschwindigkeit diverser Aufgaben immens zu beschleunigen. Wegen Markenrechtsschwierigkeiten mit Arctic (unter anderem bekannt für CPU- und GPU-Kühler) musste AMD das damals noch FSA (Fusion System Architecture) genannte Programm in HSA umbenennen.

Auf dem AFDS 2012 kündigte AMD die Gründung der sogenannten HSA Foundation an, bei der AMD mit anderen Chipentwicklern an einem gemeinsamen Konzept der HSA arbeiten wollte. Mitglieder der HSA Foundation sind unter anderen ARM und Texas Instruments.[2]

Zukünftig plant AMD in Zusammenarbeit mit ARM, die Softwareindustrie stärker dazu zu bewegen, ihre Produkte auf HSA zu optimieren und evtl. zusätzlich noch mehrere Hardwarehersteller zu gewinnen.

Gründer der HSA Foundation

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Technisches

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AMD-Graphikstack unter Linux mit HSA (durch den Treiber amdkfd)

Das Konzept der HSA beruht darauf, dass der Grafikteil von APUs allgemeine Aufgaben (GPGPU) übernehmen und dadurch spezielle Rechenoperationen beschleunigen kann. Die Grafikeinheit ist mit C++ und OpenCL programmierbar. Das Entwicklungspaket "HSA SDK" soll zusätzlich als Abstraktionsebene die "HSA intermediate language" (HSAIL) anbieten, um C++-Code für die APU zu Prozessorkernoptimieren. Ebenso erhält diese Zwischenschicht die Kompatibilität zwischen unterschiedlichen APUs.

Die aktuell höchste Ausbaustufe von HSA im Desktop- und Notebookmarkt ist die Kaveri APU, die Kohärenz im Speicher gewährleisten kann und auch AMDs "Heterogeneous Uniform Memory Access" (hUMA) beherrscht.

Die GPU (Graphics Processing Unit, Grafikprozessor) wird verwendet, da diese mit ihren parallelen Ausführungseinheiten sehr gut Gleitkommarechenoperationen schnell und effizient ausführen können. Im Gegensatz zur normalen CPU (Central Processing Unit, Prozessor) bieten diese nämlich viel mehr Gleitkommaeinheiten. Aktuelle CPUs bieten bei AMD nur eine Gleitkommaeinheit pro Modul (AMD Bulldozer Architektur) und bei Intel nur eine Gleitkommaeinheit pro Kern (Intel-Sandybridge-Architektur').

Merkmale

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Die Merkmale eines Prozessors mit HSA-Unterstützung sind, dass der Grafikprozessor und Hauptprozessor auf demselben Computerchip vereint sind. Dies erleichtert den schnelleren Datenaustausch zwischen den beiden Einheiten, und somit kann man softwareseitig Aufgaben stark beschleunigen. Unter anderem verringert dies die Komplexität von Rechner-Hauptplatinen, da dort kein Extra-Grafikchip mehr aufgelötet zu werden braucht. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist, dass im Endausbaustadium der Grafikteil einen kohärenten Speicher und gemeinsamen Adressraum aufweist und mit C++ bzw. OpenCL programmierbar ist. Dies hat AMD bereits in seinen Kaveri-APUs mit Graphics-Core-Next-Grafikarchitektur integriert. Auch können Chipfertiger über die HSA 3rd-Party-IP-Bestandteile in ihre Mikrochips integrieren. Dies ist bei der Nachfolgergeneration der stromsparenden ("low power") Chips auf Basis der Jaguar-Architektur der Fall. Dort ist beispielsweise die ARM TrustedZone direkt in den x86-Chip integriert.

Weiterentwicklung

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AMD plant, diverse Logik-Einheiten von Dritten wie z. Bsp. ARM-Kerne ihren APUs[3] hinzuzufügen und diese somit dem Verwendungszweck gezielt anzupassen. Die dritte Ausbaustufe von HSA vertreten die Kaveri- und Godavari-Modelle, die kohärenten Speicher und einen gemeinsamen Adressraum von CPU und GPU bieten. Sie sind mit 2–4 Steamroller-Kernen (Nachfolger von Piledriver) und Graphics-Core-Next-Grafikteil (momentan neueste Grafikchipgeneration von AMD) ausgestattet.[4]

Sony kündigte im Februar 2013 an, in ihrer PlayStation 4 x86-APUs mit AMDs Jaguar als CPU- und "Graphics Core Next" als GPU-Architektur zu verwenden. Diese besitzen wie Kaveri und Godavari die dritte HSA-Ausbaustufe und haben als Kabini bzw. Temash im Low-End Desktop- und Notebookmarkt bzw. im Tabletmarkt die vorherigen Modelle, basierend auf der Bobcat-Architektur, abgelöst.

Die vorerst letzte HSA-Ausbaustufe stellen die Carrizo-APUs mit Excavator-Kernen dar, welche 2016 um Bristol-Ridge-Versionen für den Desktop ergänzt werden sollen.[5]

Software

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Softwaremäßig wird HSA jetzt schon durch einige große Softwarehäuser unterstützt. Zu den unterstützten Programmen zählen die bekannten Bildbearbeitungsprogramme Gimp, Adobe Photoshop[6] und Darktable, wo diverse Funktionen via OpenCL auf dem Grafikteil laufen. Des Weiteren das Office-Paket LibreOffice (in der Tabellenkalkulation)[7], diverse Software zur Konvertierung und Anzeige von Videos wie z. B. Handbrake[8], x264, Sony Vegas, Adobe Premiere, Final Cut Pro, Avisynth sowie Web-Browser und Software für 3D-Rendering (z. B. Blender, Maya, 3dsMax[9]).

Software, die mit OpenCL programmiert wurde, wird auf Grafikprozessoren aller Hersteller beschleunigt. Ins Hintertreffen gerät dem gegenübergestellt aber NVIDIAs Eigenentwicklung CUDA.

PGI (The Portland Group) plant, einen entsprechenden HSA-Compiler in Partnerschaft von AMD zu entwickeln, mit dem man ohne viel eigenes Zutun Programme kompilieren kann, die durch die HSA-Erweiterungen beschleunigt werden.[10][11]

Prozessoren mit HSA-Unterstützung

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Übersicht der Prozessoren mit HSA-Unterstützung
Entwickler CPU-Architektur GPU-Architektur Befehlssatz Codename Veröffentlichungsdatum Fertigung
AMD AMD Jaguar Graphics Core Next x86-64 PlayStation 4 SoC 2013 28 nm
AMD AMD Steamroller Kaveri 2014
AMD AMD Puma+ Mullins & Beema
AMD ARM Cortex A57 ARMv8 (64-bit) Seattle
AMD AMD Steamroller x86-64 Godavari 2015
AMD AMD Excavator Carrizo
AMD AMD Puma+ Carrizo-L
AMD AMD Excavator Bristol Ridge 2016 28 nm
AMD AMD Zen Summit Ridge 2016 14 nm
AMD AMD K12 ARMv8 (64-bit) n/a
AMD AMD Zen 2 x86-64 / 2019 7 nm
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Einzelnachweise

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  1. ↑ AMDs „Fusion“-basierte Architektur wird umbenannt – Artikel bei ComputerBase, vom 20. Januar 2012. Abgerufen am 26. Juli 2012.
  2. ↑ Martin Fischer: AFDS 2012: AMD und ARM gehen Hand in Hand. In: heise online. 13. Juni 2012.
  3. ↑ Martin Fischer: AFDS 2012: AMD kündigt APU-Kombiprozessoren mit ARM-Kernen an. In: heise online. 14. Juni 2012.
  4. ↑ AMD 2012–2013 Mobile Roadmap. In: CPU-World.com (englisch).
  5. ↑ http://www.kitguru.net/components/cpu/anton-shilov/amd-preps-bristol-ridge-apus-carrizo-for-desktops/
  6. ↑ Häufig gestellte Fragen zu Photoshop und GPUs. Abgerufen am 31. Juli 2016.
  7. ↑ LibreOffice Wiki: OpenCL-Einstellungen. 7. Mai 2015, abgerufen am 31. Juli 2016.
  8. ↑ GPU Acceleration. Archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 8. August 2016; abgerufen am 31. Juli 2016 (englisch).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/trac.handbrake.fr
  9. ↑ AMD Radeon ProRender. Archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 31. Juli 2016; abgerufen am 31. Juli 2016 (englisch).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/radeon-prorender.github.io
  10. ↑ http://www.planet3dnow.de/cgi-bin/newspub/viewnews.cgi?category=1&id=1351715019
  11. ↑ http://www.planet3dnow.de/vbulletin/showthread.php?t=408921
AMD • Geschichte AMDs • Liste der Mikroprozessoren von AMD • Ordering Part Numbers (OPN)
Mikroarchitekturen

Am29000 • Am286 • Am386 • Am486 • 5x86 • K5 • K6 • K6-2 • K6-III • K7 • K8/K8L • K9 • K10 • Bobcat • Bulldozer • Jaguar • Steamroller • Puma • Zen/Zen+ • Zen 2 • Zen 3/Zen 3+ • Zen 4 • Zen 5

Technologien

AMD64 • AMD-V • HSA • Mantle • live! • Quad FX • QuantiSpeed • Turbo Core

Chipsätze

690-Serie • 700-Serie • 800-Serie • 900-Serie • AM4 • TR4 • sTRX4 • sWRX8 • AM5 • sTR5

Ryzen
Desktop

Summit Ridge (Serie 1000) • Raven Ridge (Serie 2000) • Pinnacle Ridge (Serie 2000) • Picasso (Serie 3000) • Matisse (Serie 3000) • Renoir (Serie 4000 CPU) • Renoir (Serie 4000 APU) • Vermeer (Serie 5000) • Cezanne (Serie 5000) • Cezanne (Serie 5000 mit GCN-GPU) • Raphael (Serie 7000) • Phoenix (Serie 8000) • Phoenix (Serie 8000 mit GPU) • Granite Ridge (Serie 9000)

Workstation/HEDT

Whitehaven (Serie 1000) • Colfax (Serie 2000) • Castle Peak (Serie 3000) • Chagall (Serie 5000) • Storm Peak (Serie 7000)

Mobil

Raven Ridge (Serie 2000) • Dalí (Serie 3000) • Picasso (Serie 3000) • Renoir (Serie 4000 APU) • Lucienne (Serie 5000) • Mendocino (Serie 7020) • Cezanne und Barcelo (Serie 5000) • Barcelo-R (Serie 7030) • Rembrandt (Serie 6000) • Rembrandt-R (Serie 7035) • Phoenix (Serie 7040) • Dragon Range (Serie 7045) • Hawk Point (Serie 8040) • Strix Point (Serie AI 300) • Krackan Point (Serie AI 300) • Strix Halo (Serie AI Max 300)

Embedded

Ryzen Embedded R (Serie 1000) • Ryzen Embedded V (Serie 1000) • Ryzen Embedded R (Serie 2000) • Ryzen Embedded V (Serie 2000) • Ryzen Embedded V (Serie 3000) • Ryzen Embedded (Serie 5000) • Ryzen Embedded (Serie 7000) • Ryzen Embedded (Serie 8000)

Epyc
Server

EPYC 7001 (Naples) • EPYC 7002 (Rome) • EPYC 7003 (Milan & Milan-X) • EPYC 9004 (Genoa, Genoa-X & Bergamo) • EPYC 8004 (Siena) • EPYC 4004 (Raphael) • EPYC 9005 (Turin & Turin Dense)

Embedded

EPYC Embedded 3001 (Snowy Owl) • EPYC Embedded 7001 (Naples) • EPYC Embedded 7002 (Rome) • EPYC Embedded 7003 (Milan) • EPYC Embedded 9004 (Genoa) • EPYC Embedded 8004 (Siena) • EPYC Embedded 9005 (Turin & Turin Dense)

Fusion APUs
Desktop
auch in Notebooks

Llano (K10) • Trinity, Richland (Piledriver) • Kaveri (Steamroller) • Carrizo, Bristol Ridge (Excavator)

Mobil
Subnotes, Tablets

Ontario, Zacate (Bobcat) • Kabini, Temash (Jaguar) • Beema, Mullins (Puma)

Embedded

Ontario G-Serie

Opteron
Server

Opteron (K8) • Opteron (K9) • Opteron (K10) • Opteron (Bulldozer) • Opteron (Piledriver)

Phenom
Desktop

Phenom • Phenom II

Mobil

Phenom II

Athlon
Desktop

Athlon (K7) • Athlon XP • Athlon 64 (FX) • Athlon 64 X2 • Athlon X2 • Athlon II

Mobil

Athlon XP-M • Mobile Athlon 64 • Athlon 64 X2 • Athlon X2 • Athlon II

Server

Athlon MP

Turion
Mobil

Turion 64 • Turion 64 X2 • Turion X2 • Turion II

Sempron
Desktop

Sempron (K7) • Sempron (K8)

Mobil

Mobile Sempron

Duron
Desktop

Duron

Mobil

Mobile Duron

Geode
Embedded

GX • LX • NX • NX 2001

Alchemy
Embedded

Alchemy

AMD FX • Liste der AMD-K10-Prozessoren (Desktop)
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