最近几个月“APU ”这三个字几乎充斥了各大IT媒体的频道头条，但事实上它并非一个全新的名词。早在2006年AMD收购当时已经走向没落的ATI时，“APU”的胚胎就已经在孕育之中了。只不过当时还没有发明出“APU”这个名字，AMD只是简单的透露了一个名为“Fusion”的CPU+GPU整合项目，欲将GPU原生整合到CPU中。虽然当时AMD就已经信心满满的规划了首款产品的规划时间，但后来的一再跳票证实了一切并没有那么简单。

直到2007年底，苦思冥想的AMD才给这个产品起了一个听起来还不错的名字：“Accelerated Processing Unit（加速处理器）”，也就是我们现在简称的APU。当然计划依然美好，产品发布时间定到了2009年下半年。但是，直到今年年初，我们才有幸一睹APU的芳容。好吧，先无视APU的难产和AMD数年以来的“忽悠”功力，我们要问的是为什么AMD一直持之以恒、坚持不懈地去做“APU”这个东西。原因很直接但也很复杂，不过其中两点却是众多原因中的根本。我们简而言之，首先从AMD的老本行CPU业务谈起。

在传统X86处理市场一直都是唯“i”独尊，直到K6架构处理器的发布才正式吹响了AMD向老大Intel挑战的号角，之后的K7与对手互有胜负，而K8时代才真正让AMD拥有和Intel叫板的资本。但是好景短暂，Intel祭出的Core架构一举成名，不仅K8不是对手，连后来K10也一直被压得抬不起头，毫无还手之力。近几年虽然AMD凭借价格优势和市场策略挽救一些市场份额，但要说处理器绝对性能依然和Intel有较大差距，桌面平台不够给力，移动平台几乎全失。

其次，不得不说说GPU显卡市场。除了自身运营策略不足等原因，正是NVIDIA的强势导致了ATI一步步走向没落。虽然AMD“胸怀广大”地接受了ATI，但毫无疑问也给自己增加了一个强大的对手。结果自然也可想而知，AMD-ATI合并之后推出的首款R600架构一出世就被G80踩扁，之后的RV770有所起色，但最多也就靠着市场策略和GT200打个平手。再后来的Cypress虽然在时间上领先Fermi进入DX11时代，但无论是架构领先度、市场份额占有率依然是NVIDIA占据优势。

CPU市场被Intel压制，GPU市场面临大敌NVIDIA，两边受到夹击的AMD自然想寻找一个翻身的机会，于是AMD早早就谋划了APU这条出路。经过多年的“浇灌”，APU终于在今年开花结果了。这里表扬一下APU的宣传力度，因为APU刚刚出世就被冠以“AMD光明的未来”，而AMD是毫无顾忌的称之为“X86架构三十年来最大的革命”。这里我们不禁疑问APU真的像听起来那么完美，真的能担当起未来的大任吗？我们先从APU的几点不足说起。

经历了32nm的革新之后，Intel的发展路程到Tock阶段，也就是新架构年。今年年初横空出世的Sandy Bridge自然采用了全新架构，CPU性能达到了全新的高度。而反观AMD虽然很早就透露了下一代处理器Bulldozer（推土机）的部分信息，但直到今日依然遮遮掩掩迟迟未能发布。等不及Bulldozer“拖拉机”般的缓慢进程，摆在APU面前的只有一个选择，那就是CPU部分只能继续沿用当前的K10架构，无论是年初的APU E系列还是刚发布不久A系列莫不如此。当然，这也是AMD的无奈之选。

Phenom II采用的K10架构

事实上，早在2006年底K10架构就已经问世。当时，K8架构已经显现出颓势，同期的Intel骁勇异常，AMD迫于Intel 的压力祭出K10架构进行招架。不过从K10架构的发展历程来看，可谓命运多舛、历经磨难。发布早期就遭受延期、TLB BUG的困扰，后期经过改善，但性能依然处于劣势。虽然09年进工艺升级，架构方面也进行了优化，也就是一直沿用到现在的K10.5架构，但是一直都被同期的Core架构死死压制。

E系APU采用的“Bobcat”CPU架构

A系APU采用了代号为“Stars”的CPU架构，与E系APU使用的“Bobcat”一样都是K10架构的衍生产品。“Bobcat”定位低端，为了实现更低的功耗，将原来的K10架构深度精简（双发射乱序执行架构），性能自然也十分鸡肋，与主流CPU差距较大，日常办公甚至都会受到影响，仅仅靠一个低功耗作为卖点，显然成不了太大气候。

A系APU采用的“Stars”CPU架构

相比之下，主流级的“Stars”并没有进行太多阉割，保留了三发射指令架构体系，拥有完整的128KB一级缓存，二级缓存增加到1MB每个核心，与双核心的Athlon II X2保持一致，比之前的Althon II/Phenom II高出一倍。但是由于APU内部整合了CPU和GPU两个部分，又需要控制晶体管数量和核心面积来稳定功耗，而三级缓存又需要占用很多晶体管和核心面积，于是自然就成为删减的对象。

阉掉三级缓存的影响自然不小，内存延迟会大大提高，尤其是在游戏和大量运算中CPU性能会受到很大影响。虽然AMD改进了改进了基于IP（Instruction Pointer,指令指示器）的HW Prefetcher（硬件预读器）设计、Reorder缓冲器容量提高了20%、将Load/Store单元的缓冲器容量翻倍、新增硬件除法器（Hardware Divider）等，并号称IPC(每时钟周期指令数)提升了6％以上。

按照AMD这个理论，即便“Stars”没有了三级缓存，A系APU的CPU性能也不会低于当前的K10处理器，还可能要强一些。但是还有一点值得注意，那就是APU全线产品的默认频率都相当保守，顶级型号的A8-3850也只有2.9GHz。虽然AMD也提供了Turbo Core加速（只能为CPU加速，不能为GPU加速，灵活性不如Intel的第二代Turbo Boost），但仅限于TDP功耗为65W的A6-3600、A8-3800系列，分别可以从2.1/2.4GHz最多提高到2.4/2.7GHz；而TDP功耗为100W的A8-3850、A6-3650则不支持加速，频率只有2.9GHz、2.6GHz。所以频率有限也是APU的一大缺陷，限制了CPU部分的性能发挥。

综合以上分析，我们不难发现，APU采用老一代的CPU架构也是AMD的无奈之选，“新瓶旧酒”的做法虽然对原有架构进行优化和微调，但本质上却没有太大改变，架构上更是没有什么可以称赞之处。而且为了尽可能的控制功耗，缺少三级缓存以及频率有限成为APU的两大硬伤，很大程度上限制了CPU部分性能的发挥，在测试中甚至和之前的高频Althon II/Phenom II处理还有一定差距，而面对全新架构的Sandy Bridge更是没有什么胜算。所以，但从CPU部分我们就能看出，APU事实上并没什么新意，融合的结果带来的不过是老架构和平庸的表现罢了。

说完CPU，再来看看GPU部分。不可否认的是，GPU部分是APU最值得“炫耀”的地方，当然也是AMD宣传的重点。相比之前整合在北桥里的集成显卡，APU里号称“DX11级别独显”性能的核显在规格和性能上都提升了一个档次。（当然这里主要是主流级别的A系APU来说的，E系APU的GPU跟CPU一样鸡肋，这里就不再过多介绍了。）

以最高型号的A8-3850内集成的HD 6550D来看，400个流处理器、20个纹理单元、两个渲染后端、8个ROP单元、128bit显存位宽、核心频率600MHz，规格的确不低，基本上达到了入门独显的水平。从众多媒体的测试来看，HD 6550D相比传统的集成显卡，在性能上有了不小的提升。对于传统集显启动都有困难的的主流大型3D游戏，现在基本上能够运行，也拥有了一定的流畅度。但是，与之相对的是，HD 6550D根本达不到相似规格级别的入门独显游戏性能水平，更谈不上获得同样效果的游戏体验。

A系APU架构图

虽然GPU频率和CPU性能会对性能有所影响，但根本原因还是要归结到架构设计问题上。APU中的GPU看似强大，但说到底还是源于桌面平台HD 5600/5500系列采用的Redwood核心演变后的Turks（HD 6670/6570）。从架构图中可以很清楚的看到，A系APU中的GPU架构与Turks架构很是类似，主接口和SIMD阵列完全一致，省略了Hub部分的两个接口。如果就到这儿，那二者的实际性能应该没有什么区别。

HD 6670/6570采用的Turks核心架构图

但对比末端接口就发现问题了，Turks架构末端连接的是两组64 bit GDDR5显存控制器，而APU中GPU架构末端则直接与北桥相通，连接到内存控制器上。虽然同样是两组64bit位宽组成双通道128bit位宽，但DDR3内存带宽与GDDR5显存带宽相差甚远，另外这部分带宽还要和CPU共享。很明显，在遇到大型3D游戏的复杂渲染场面时，APU中GPU带宽不足的软肋就凸现无疑。

APU的GPU理论性能貌似不低，几乎达到了和NV入门独显GT 430一样的水平

但游戏体验就悲剧了

显而易见，APU中GPU性能不俗仅仅是个假象而已，更多的只能反映到理论测试层面，而一些媒体宣传的“入门独显将死”以及“APU新集显将取代入门独显”也都是建立于此。虽然APU的GPU性能相比传统集显有了很大提高，但华丽的外衣下依然掩盖不了游戏性能的尴尬，哪怕是目前最强的APU的GPU性能相比入门独显也不免相形见绌。所以，在未来不断在目前甚至未来不短的时间里，独立显卡依然会占据绝对的市场份额。

上文我们分别介绍了APU的CPU和GPU两个部分各自的不足之处，或许会有人说CPU和GPU的融合才是APU的精髓。的确，融合理念是AMD多年拼命宣传的口号，但直到最近APU的真正出现，融合之道才露出雏形，因为CPU和GPU能够开始能够共享内存了，传统的内存和显存带宽被整合为一，但真的能做到1+1>2吗？

从上面的示意图中不难看出，为了降低GPU访问内存的延迟和复杂度，APU特意增加了Radeon Memory Bus和Fusion Compute Link两条并行总线，用于缓解GPU对高速带宽的需求。如此设计看似很完美，可事实情况并非如此。

我们知道，传统的集成显卡都被整合到北桥，同样是共享内存设计（访问方式稍有不同）。不过当时的集显规格都十分有限，对带宽的要求并不苛刻，并且许多主板都带有板载显存予以缓解，也可以很大程度上减小对内存带宽的依赖。但如今APU里的GPU规格已经不可同日而语，对带宽的要求迅速飙升，如此以来问题就暴露出来。

GPU可以直接访问内存，高负载下与CPU争抢带宽成为不可避免的矛盾

最突出的矛盾就是在高负载情况下，GPU与CPU争抢内存带宽的问题。在分析问题之前，我们先来看一下目前APU对内存规格的支持。可以看到A8、A6系列都可以上到DDR3 1866MHz，那么1866MHz的DDR3内存能为APU提供多少带宽呢？

前面说到过，APU内部同样集成了双通道128bit内存控制器，所以总得带宽就是1866MHz*128bit/8≈29.8GB/s。也就是说，即便APU搭配最高频率的1866MHz DDR3内存，在双通道模式下最大能够提供约29.8GB/s的理论带宽，而且还是CPU和GPU共享的。（这只是理论值，实际情况要大大低于理论值，参照以往的测试结果大约为17-18GB/s左右。）

相比之下，类似规格的桌面版HD 5570能够享受多少带宽呢？HD 5570可以选择搭配900MHz的DDR3或者900-1000MHz的GDDR5显存，前者带宽为900MHz*2*128bit/8≈28.8GB/s，后者带宽则有900（1000）MHz*4*128bit/8≈57.6GB/s（64GB/s），要远远高于APU中GPU所能享受到的最大带宽。

以目前的情况来看，虽然APU做到了CPU和GPU的初步融合，能够统一共享内存带宽，但恰恰是这个问题成为了几乎不可调和的矛盾。一方面AMD希望APU的GPU性能提高一个层次来CPU性能的弱势，所以将GPU规格提升到了入门独显的水平；而另一方面，随着GPU规格的提高对带宽要求也瞬间飙升，在有限的内存带宽下还要和CPU共享，二者不仅不能充分发挥各自的性能，还互相绊脚。虽然，目前这个问题还没有充分显现出来，但随着APU各方面规格的进一步提升，早晚会成为APU未来道路上的一处瓶颈。

如果说设计方面的缺陷还可以通过日后的技术优化和改进来弥补的话，那市场定位不够明确对一款产品来说就是最大的拦路虎了。虽然APU的发布拓宽了AMD的现有市场规模，对中低端市场有不小冲击，但也犹如一把双刃剑，对自家的处理器产品和入门显卡的销售造成一定影响。而且，APU并没有一个明确的市场定位：对于游戏玩家来说，APU整合的GPU显然远远不够，不如直接购买独显来得划算；而对于日常办公用户来说，只需基本的GPU性能，玩玩小游戏、看看高清也就足够了，APU集成的400sp的庞大规模就成了浪费，同时还限制了CPU性能的发挥。在相近的价格下，APU平台并不见得讨好。

i3 2100+H61+GT 430是APU平台最大的对手

文章开头我们说过，正是AMD的双面受敌才祭出APU想要翻身，但从以上分析来看，无论是CPU、GPU还是二者的融合都远远未达到完美。虽然APU的CPU和GPU性能相对都不弱，但都远远称不上不上出色，CPU和GPU的“互相依赖”反而成为了各自的累赘 ，CPU因为老架构和整体核心的规模控制性能受限，而GPU也因为没有独立显存带宽不足导致不能提供流畅的游戏体验，APU想要二者兼顾，却顾此失彼，并未达成1+1>2的结果。更重要的是，APU的市场定位比较模糊，没有一个明确的针对目标，势必会影响到日后市场的发展。

客观来说，APU对AMD的确是一个新的机遇，但更像是一次孤注一掷的赌博，因为AMD将几乎全部身家性命都在其中，对AMD也是一个很大的挑战。在未来的磨砺中，APU经不经得住市场考验还很难说。所以，就目前的情况来看，APU是否能够担当起大任还是未知数，说APU拥有“光命的未来”更是为时尚早。当然，一切还是交给时间来检验吧！