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异构计算 威力当道 AMD新一代APU异构计算能力实测
2012-09-26 16:47:36  作者:Kew 编辑:Kew   点击可以复制本篇文章的标题和链接
 
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众所周知,AMD和Intel的处理器产品各有所长,都拥有自己的粉丝,但AMD在并购了ATI这家世界领先的显卡厂商后,拥有了相比Intel的最大优势,对于独立显卡性能的掌控方面。而如何才能集合已有的CPU产品和GPU产品提升优势竞争力?一直以来,AMD都努力地想将自身在图形性能上的优势移植到处理器上,以图形核心运算性能的强悍去弥补一部分处理器计算性能的稍逊。APU的诞生,让AMD的美好构想开始付诸现实,在某些计算上,尤其是涉及图形图像相关的运算,以GPU代替传统的CPU进行处理运算,这就是从第一代APU就开始提出的异构计算技术。而我们欣喜的看到,在2012年新一代APU上市之后,异构计算这个产品理念和优势得到了进一步的发扬光大。

什么是APU异构计算技术

Heterogeneous Computing,即异构计算。它主要是指使用不同类型指令集和体系架构的计算单元组成混合计算系统的一种电脑系统运算方式。而对于现今绝大部分的民用级电脑而言,异构计算指的就是CPU和GPU的协同处理。平时我们经常会听说“平行计算”这个概念,其实它也正是异构计算中的一个重要组成部分。

在异构计算概念提出之前,电脑的绝大部分处理任务都是由CPU独立完成,那时候除了游戏之外,GPU的作用就会被闲置。而要想在游戏之外极大地提升用户的电脑应用体验,让程序运行更快,唯一的方法就是不断提升处理器的频率和核心数量。然后,要在处理器有限的体积下实现更高的性能,高功耗带来的高发热使其性能始终被限制在一个瓶颈之内。一方面是GPU在游戏应用之外被闲置,另一方面CPU的性能提升又不可能永无止境。因此,异构计算适时被提出——用GPU来承担一部分CPU的运算负荷,以此提升用户的使用体验,也为CPU减轻负荷。这就是AMD APU提出的异构计算模型。

异构计算 威力当道 AMD新一代APU异构计算能力实测
APU的异构计算能力,是CPU发展史上具有浓墨重彩的一笔。

我们知道,CPU的计算优势主要是在与不规则数据系统和不可预测随机存取模式上,它的主要任务就是针对复杂的指令调用、指令循环、分支预测、逻辑判断以及最终执行等处理步骤,根据实时状况进行数据处理。而对于GPU的设计来说,与CPU相反,它所擅长的恰好是那些具有规律性的数据结构以及可预测的数据存取模式下的计算。如果能够在一个系统中,分别让CPU和GPU进行各自领域内最擅长的计算,相互取长补短,那么可以预见的是,一定能给整体系统带来最佳、最优化的性能。这就是AMD APU异构计算提出的初衷。

异构计算是如何工作的

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CPU与GPU通过异构计算系统有机地协调工作,共享总线资源。

这是一张简单的基于APU的CPU与GPU协同工作的异构计算示意图。可以看到,得益于创新的融合设计,AMD在APU上历史性地将独显核心GPU与CPU进行了融合,在内部,它们通过共享系统总线、内存寻址、通信总线等资源,使得芯片之间的数据传输速度达到了飞速的地步。

必须要看到的是,APU中的CPU和GPU并不是简单地“粘”在一起的,而是实现了真正的同一芯片下融合——CPU与GPU是独立的核心系统,但却通过系统总线的共享与调用,实现在处理任务的分工与协作。
“男女搭配,干活不累”,AMD APU实现的CPU与GPU搭配工作,也让CPU与GPU各司其职,分别执行传统计算和图形图像相关辅助加速处理的计算任务。通过异构计算系统,就能让GPU在某些CPU不太擅长的计算领域内发挥自己的特长,从而加速应用体验,让原本冗长的CPU计算时间大大缩短,也减轻了CPU的负荷。

异构计算的好处是什么

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目前已有海量的应用程序支持新一代APU的异构计算性能,对消费者而言非常方便实用。

GPU的不断发展让其逐渐具备了异常强大的可编程能力,从AMD Radeon HD 5000系列以来,GPU实现了对OpenCL和DirectCompute这种主流API的支持,在图形图像渲染处理之外,GPU本身就已经具备了进行更复杂计算任务的能力,完全可以做到脱离传统的图形渲染领域,而进行独当一面的额外计算任务。

对于像APU这种将GPU和CPU融合为一体的处理器来说,异构计算似乎是天生就具有的才能。上一代APU所融合的Radeon HD 6000系列第一代APU来说,其融合的Radeon HD 7000系列独显核心无疑具有更为强大的处理性能,异构计算能力更胜一筹。

那么相信不少玩家会问,用GPU进行加速运算的异构计算,能给消费者来带什么好处呢?的确!如果没有实际的应用意义,任你吹得天花乱坠也不会让消费者有所触动。那么,新一代APU的异构计算,能给我们带来什么?不妨让我们来实际体验一下吧!

APU异构计算的威力,六大应用实际体验

暴风影音AMD专版

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AMD专版的暴风影音,其中针对APU的特性,尤其是异构计算部分,做了许多的优化。

播放高清视频、看3D视频或者是视频编码、转码的任务,相比很多玩家都不会陌生。那么用APU来播放视频或进行视频转码,会带给你什么不一样的感受呢?让我们用暴风影音AMD专版来感受一下!

防抖动修正

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抖动修正功能的算法非常复杂,正是在新一代APU强大的异构计算能力下,这一切均可实时无缝地完成。

防抖动修正是暴风影音根据APU强劲的异构计算能力特别推出的一项功能。当在暴风影音AMD专版中开启防抖动修正之后,原本画面抖动的视频,会在AMD Steady Video功能的修正下,最大程度地消除抖动给观众来带的不适应感,让视频更加的平滑。而Steady Video技术的基础,正是APU的异构计算在起作用,通过APU融合GPU的计算处理,来对视频做额外的补偿修正,以消除画面帧的抖动感。

我们用一段自拍的抖动感较强烈的视频进行了对比播放测试。当不开启防抖动技术时,画面“颠簸”非常厉害,而在暴风影音AMD专版中开启了“防抖动”之后,画面要平滑顺畅得多。

左眼功能,还你细腻画面

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可以看到图中视频帧的左右两侧的色彩效果有着明显的区别。在开启左眼功能之后,画面更稳定,色彩也是更加的靓丽,视觉体验大大提升。

左眼功能也是暴风影音AMD专版的一大特色。利用APU所具备的CPU/GPU异构计算功能,新一代APU能对画面质量进行补偿性修正。对于那些画面较为模糊或色彩比较暗淡的视频帧,新一代APU能通过异构计算对画面进行二次处理并针对画面弱项进行补偿,使得每一帧的视频画面都得到自适应的增强。这样,我们最终得到的画面将会呈现出极高的质量——色彩更鲜艳,画面更锐更清晰。

3D播放一键切换

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轻松按下,即可将普通的2D影片转换为红蓝3D电影。是任何影片都可以转换哦!

如何最轻松简单地看3D电影?答案是新一代APU!在异构计算的支持下,新一代APU可以利用GPU对于OpenCL的完美支持,通过异构计算,轻松实现视频从2D到3D的转换。你所需要做的,只是在暴风影音AMD专版中开启这个功能即可。呃,当然,别忘了配备一副红蓝3D眼睛。在其它处理器平台上,你可是完全享受不到如此便利的功能的!

高速转码

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暴风影音AMD专版的转码工具非常强大,而且预置了玩家经常会用到的几乎所有视频格式,如PSP、手机、iPad平板等。

虽然显卡硬件加速的视频转码功能并非AMD一家独有,但对于融合了Radeon HD 7000系GPU的新一代APU来说,利用暴风影音AMD专版中的转码功能来对视频进行压缩转码无疑是最方便,也是最实用的。在异构计算的辅助下,通过AMD UVD硬件解码和VCE硬件编码技术,转换视频一如流水行云般顺畅。在过去,一部1080p高清电影要转换为DVD清晰度格式的视频,你可能得花费数十分钟甚至数小时的时间,现在有了新一代APU,一切都能在几分钟内完成!

Musemage,快速图形处理

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从实用性上来说,Musemage并不逊于Photoshop。而在使用的便捷性上,甚至比Photoshop更胜一筹。

作为全球第一款基于GPU加速的全功能图片处理软件,MusemageMusemage不但拥有户界面简洁易的特色,并且功能非常强大。这个与Photoshop类似的软件,其绝大部分复杂的图片处理操作,如图层混合、画布渲染及所有滤镜都通过GPU加速来实现。而这,也正是通过APU异构计算来实现的。通过OpenCL的API,新一代APU可以在Musemage软件下为HDR高动态范围图像进行加速处理,在涉及复杂的图片处理操作中,新一代APU都会通过异构计算系统,调用更擅长此道的GPU资源对其进行加速处理,这样就能获得数倍于不具备异构计算功能的处理器的性能。

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通过测试,新一代APU在图片处理渲染能力上非常强悍,领先对手数倍。

我们分别在其他品牌四核处理器和AMD A10 5800K的平台上,用Musemage自带的基准测试工具1.9.0对新一代APU和其他品牌四核处理器进行了对比测试。结果显示,在异构计算的强大支持下,新一代APU取得了接近5倍于其他品牌四核处理器的性能。而在对一张大容量图片进行画布渲染的测试中,新一代APU同样以接近2倍的性能优势遥遥领先。可见,在软件的支持下,新一代APU给图形图像处理工作者带来了无与伦比的便利性,也彰显了异构计算强大的威力。

3D网络游戏,新一代APU Hold住!

异构计算自然是新一代APU的重中之中,但作为图形核心,其3D游戏性能自然也是诸多消费者关注的焦点。新一代APU具有强悍的异构计算性能那么它的3D性能又如何呢?让我们通过两款“霸气侧漏”,对3D性能要求较高的游戏来实际体验一下!

首先选择的是盛大全力打造的《零世界》,这款创新的3D网络游戏的一推出便受到了无数粉丝的热捧,而且游戏内置了丰富的3D效果调节选项,而且对硬件的要求也比较高,其画面也堪称是杀手级的。新一代APU能Hold住吗?

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《零世界》是盛大推出的一款创新味道浓郁的3D网络游戏,对显卡性能要求较高。

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新一代APU在较高画质设置下,玩《零世界》毫无压力。

在AMD新一代APU平台下(测试用A10 5800K),即使不使用独立显卡,在较高画质的设置下,新一代APU的霸气外露,居然能达到50fps以上的游戏速度。同样,我们还用了一个使用同等级的中低端独立显卡的平台进行了对比测试,在同样的画质设置下,其游戏性能相比新一代APU平台要低20%左右,仅能保证40fps左右的游戏帧率。当然,我们不能忘记APU平台另一个便利性——双显卡交火系统。如果用一张Radeon HD 6670与新一代APU A10 5800K组成双卡交火系统,游戏性能又得到了进一步的提升,在高画质的设置下取得了65fps以上的游戏性能成绩,令人刮目相看。

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《神魔大陆》画面美轮美奂,而且游戏性也非常不错。

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面对压力,新一代APU再次显示了其融合独显核心的威力,60fps的游戏帧率让你High翻天。

第二款测试游戏选择了《神魔大陆.冰风谷》,这款由完美世界推出的3D网络游戏同样对画质和3D性能有着极高的要求。而新一代APU的表现让我们眼前再次为之一亮。在较高画质的设置下,A10 5800K能保证40fps以上的游戏帧率,非常流畅,毫无卡滞感。如果将画质设置为中等,则能保证60fps左右的游戏速度,非常爽快。而在与Radeon HD 6670组成双卡交火系统之后,游戏帧率达到了60fps以上,在各种特效的支持下,非常华丽,而且异常流畅。

当然,新一代APU在这两款3D网络游戏中的表现如此抢眼,一定程度上也与这两款游戏都为新一代APU做了优化设计有一定的关系。其实游戏为显卡做优化设计也并非什么新鲜事儿,古已有之。而且可以预见的是,在未来这样专为某些硬件产品做特别优化的3D游戏将会越来越多,也是游戏和硬件产业发展的一大趋势。但不管如何,这对于终端消费者来说,无疑都是一件天大的好事。前提是,你可得选对产品!

WinZip 16.5,高速压缩的快感

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WinZip 16.5是最新版本,最大特色就是加入了针对新一代APU异构计算能力的特别优化。

压缩、解压……这些都是日常应用非常广泛的,而WinZip毫无疑问也是大家使用最为广泛的压缩软件之一。我们用了最新的WinZip 16.5版本对新一代APU A10 5800K进行了考验。

在针对最新的WinZip 16.5版本的介绍中,有一段描述大家必须要仔细看看。

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这段话明确指出了WinZip对于新一代APU和异构计算的特别优化支持。

从上图可以看出,WinZip 16.5特别为新一代APU做了优化,而且实现了对OpenCL的完全支持。这就意味着,通过APU的异构计算能力,将可以分担一部分原本将由CPU完全承担的压缩任务。如此一来,最大的好处自然就是大大缩短的压缩、解压的时间。但事实具体是否如此呢?让我们实际来体验一下。

异构计算 威力当道 AMD新一代APU异构计算能力实测
WinZip测试成绩表明了异构计算能力的强大。

我们分别用了一个包含186个文件的文件夹和一段1080p高清视频片段进行了压缩和解压的测试,采用秒表手动计时。

在AMD新一代APU A10 5800K平台上,文件夹压缩耗时约6.3秒,1080p高清视频压缩耗时约39秒。而在随后的解压测试中,压缩的文件夹完全解压耗时2.4秒,而1080p视频压缩文件加压也仅用了7.3秒即宣告完成。

在其他品牌四核处理器平台上,同样的文件夹压缩耗时约12秒,1080p高清视频压缩耗时接近60秒。在解压测试中,该平台的文件夹压缩包解压时间为2.1秒左右,视频压缩文件的解压时间约为6.5秒左右。

从测试结果可以看出,AMD新一代APU平台在最新的WinZip 16.5版下,针对数据的压缩过程非常的给力!其性能几乎领先某些高频双核处理器一倍以上。毫无疑问,WinZip对OpenCL的支持,以及AMD新一代APU强大的异构计算性能是其性能如此卓著的主要因素。而用作对比测试的二者解压过程相差无几,有理由相信这是因为在WinZip的解压过程中,面对压力负荷不太大的情况,系统并未调用新一代APU的异构计算能力所致。

FishIE Tank鱼缸测试

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鱼缸测试是基于Web页面一款系统压力测试软件,主要是检测系统图形相关运算能力。

在Windows 8自带的IE10下,我们使用了FishIE Tank这个压力测试页面对新一代APU进行了压力测试。FishIE Tank是一款针对系统网页浏览图形处理性能进行的压力测试工具,通过在Web页面中渲染不同数量的鱼来对系统整体进行压力测试,鱼的数量可在最低1条以及最高1000条之间调节。而FishIE Tank是支持基于OpenCL的异构计算加速的,而且考虑到新一代APU强悍的独显核心图形性能,我们毫不犹豫地直接将鱼的数量加到了1000条,期望能给新一代APU带来一点“麻烦”。

但我们失望了,除了在刚刚设置鱼数量为1000的瞬间,测试帧率为55fps左右之外,新一代APU A10 5800K稳稳地在整个近5分钟的测试过程中一直保持着60fps的最高帧率,毫无压力。这说明,新一代APU对于网页的图形运算加速效果非常明显,尤其是在针对基于OpenCL异构计算加速的网页中,新一代APU的优势更为明显。

后来我们还用基于其他品牌四核处理器在同样的1000条鱼设置下,其他品牌四核处理器系统仅能保持约35fps左右的帧率,性能相比新一代APU要逊色得多。毕竟对异构计算的不支持,是它的硬伤,性能逊色一些也在意料之中。

vReveal,视频优化处理

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vReveal是一款集播放、处理、修正为一体的视频程序软件。

与一般的单纯视频播放软件相比,vReveal的最大特点就是可以对一些质量较差的视频进行修正处理,如模糊视频的清晰化处理、抖动视频的防抖动修正以及视频画面色彩的增强处理等。对!这些功能与前面所说的暴风影音AMD专版中的某些功能非常相似,而且它们实现的方式也几乎一致——都是通过GPU的异构计算能力来进行加速处理。

下面,让我们来体验一下,在新一代APU异构计算技术的支持下,vReveal是如何对视频化腐朽为神奇的。

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抖动修正均是一键完成,无需过多设置。

在vReveal中,通过新一代APU GPU+CPU的强大异构计算能力,可以对抖动的视频进行修正,经过复杂的算法计算之后,最终会将非常平滑的视频呈现在观众眼前。

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vReveal的视频画面增强功能非常强悍,优化后的画面有了质的飞跃。

视频画面增强则是vReveal的另一大主要功能,也是新一代APU异构计算能力的又一次展示。对比画面的左右两侧可以看出,经过了异构计算增强的视频画面色彩更艳丽、锐度更好,而且清晰度得到了大大的加强。

新一代APU在视频观看享受方面带给消费者的无疑是无与伦比的爽快,而这一切,都是建立在新一代APU对基于OpenCL计算技术的异构计算的绝佳支持。不追求华丽的Benchmark分数成绩,而踏实地将消费者最关心的应用体验做到极致,这就是新一代APU的最大特点。而对于广大消费者来说,从新一代APU那儿得到的则是实实在在的使用上的便捷性与功能上的强大,相比虚无缥缈的跑分成绩,实实在在的好处无疑是更受消费者欢迎的。

异构计算,前途无限

对于如同新一代APU这种具有划时代意义的融合产品,在CPU和GPU一体化设计的基础之上,简直就是为异构计算而设的天作之合。而且新一代APU所融合的Radeon HD 7000系独显核心也具备了强悍的计算性能,无疑让消费者的各种应用更加得心应手。通过前面的六大应用实际体验,想必我们都领略到了异构计算的强大威力与新一代APU图形核心的强悍。也许有消费者会问,CPU与GPU一体设计的也并非APU一家,那么对于其他的CPU/GPU一体化设计的处理器,它们的异构计算性能又如何呢?

其实,对于其他的集成显示核心的处理器而言,如Intel Sandy Bridge或Ivy Bridge处理器,由于其集成的Intel HD Graphics显示核心并不支持基于OpenCL或DirectCompute的编程计算能力,因此这类处理器是不具备异构计算能力的。像我们之前所体验的WinZip 16.5、暴风影音抖动修正或是用Musemage进行图片渲染处理时,所有的工作都是由CPU独立完成,其处理速度是非常慢的。要想在这类平台上实现异构计算,最低要求必须再额外添加一张支持异构计算的独立显卡才可实现。

异构计算的出现与存在,大大增强了APU的实际应用意义,以强劲的GPU性能补足CPU性能,让综合性能的体验更好,单凡在支持异构计算的应用程序下,新一代APU的表现都是那么的令人惊艳。从某种意义上来说,这才是真正体现了CPU与GPU真正融合的这个AMD推出APU的创举意义所在。

我们有理由相信,融合必将是未来的一大趋势,而异构计算更是一个明显的不可逆转的电脑计算发展趋势。随着支持异构计算的应用程序的不断丰富,CPU与GPU的界限也许会被慢慢模糊,甚至可能出现CPU与GPU各自扛起半边天的局面。各司所职,各展所长,唯有这样,电脑系统的计算性能才能再次得到飞跃性的发展。CPU与GPU,取长补短,并行前进,在未来必然还会带给用户更多、更快、更新的完美应用体验。

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