AMDs APU „Kaveri“ im Test

A10-7850K und A8-7600 unter der Lupe
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Einleitung

AMDs neue APU „Kaveri“ vereint überarbeitete CPU-Kerne und eine GPU der Generation Radeon HD 7000 auf einem Chip. Gegenüber „Richland“, der im Vergleich zu „Trinity“ lediglich in Details und mehr Takt überarbeitet wurde, bedeuten die Anpassungen bei Kaveri einen großen Schritt.

AMD zielt mit Kaveri nicht auf die absolute Leistungsspitze, sondern auf das beste Gesamtpaket aus Prozessor- und Grafikleistung zum konkurrenzlos niedrigen Preis. Insbesondere die integrierte Grafikkarte verspricht Leistung und Funktionen, wie sie bisher kein Konkurrent zu bieten hat. „35 Prozent der Nutzer der Spieleplattform Steam verfügten im November 2013 über eine langsamere Grafikeinheit als die im A10-7850K“, lässt AMD auf Basis einer Studie von Valve verlauten.

AMDs APU A10-7850K "Kaveri"
AMDs APU A10-7850K "Kaveri"

Was von den vielversprechenden Eckdaten auf dem Papier ankommt, klärt der folgende Test. Neben dem vorläufigen Flaggschiff A10-7850K, das ab heute verfügbar ist, nehmen wir dabei auch den stromsparenden A8-7600 unter die Lupe – in den Versionen mit 45 und 65 Watt TDP. Auf den Markt kommen diese Varianten allerdings erst später.

Die Kaveri-APUs müssen sich dabei nicht nur dem Richland-Vorgänger stellen, sondern auch „Haswell“-Modellen von Intel.

Die Kontrahenten in diesem Vergleich:

  • AMD A10-7850K („Kaveri“)
  • AMD A8-7600 („Kaveri“), 65 Watt TDP
  • AMD A8-7600 („Kaveri“), 45 Watt TDP
  • AMD A10-6800K („Richland“)
  • AMD A10-6700 („Richland“)
  • AMD A8-6500T („Richland“)
  • Intel Core i5-4670K
  • Intel Core i7-4770K
A8-7600 (Engineering Sample, hinten) und A10-7850K
A8-7600 (Engineering Sample, hinten) und A10-7850K

Kaveri im Detail

Kaveri nutzt erstmals die neuen „Steamroller“-CPU-Kerne. Bei den APU eingeführt wurden diese mit „Trinity“ in Form der „Piledriver“-Kerne im Jahr 2012. Piledriver geht wiederum zurück auf „Bulldozer“ – diese Architektur war allerdings nur in reinen Prozessoren und nicht in APUs zu finden.

Bei der in Kaveri integrierten GPU kommt die Graphics-Core-Next-Architektur (GCN) zum Einsatz. Bei den Desktop-Grafikkarten kommt GCN seit der Radeon-HD-7000-Serie zum Einsatz, in APUs hielt sie erstmals mit „Temash“ und „Kabini“ im Rahmen der „Jaguar“-Plattform Einzug – und beschleunigt damit auch PlayStation 4 sowie Xbox One. Die in Kaveri integrierte Ausbaustufe fällt allerdings deutlich größer aus als die von Temash und Kabini.

Bisher exklusiv bei Kaveri zu finden ist „HSA“, eine Funktion, die CPU und GPU deutlich effizienter zusammenarbeiten lassen soll – sofern es die Software unterstützt.

Kaveri-Die
Kaveri-Die

Gefertigt wird Kaveri im neuen 28-nm-Prozess bei Globalfoundries – in der „SHP“-Variante. Dabei kommt die sogenannte Bulk-Variante zum Einsatz, eine SOI-Fertigung, wie bei allen AMD-Prozessoren der letzten Jahre, gibt es nicht mehr. Der neue Prozess wurde in Richtung GPU optimiert, sodass die „GPU-Transistoren“ nun deutlich enger angeordnet werden können. Der Prozess geht allerdings zu Lasten der maximalen Taktraten der CPU.

Insgesamt zählt Kaveri 2,41 Milliarden Transistoren (Richland: 1,4 Mrd.), die sich auf 245 mm² (Richland: 246 mm²) verteilen. 47 Prozent davon nimmt die GCN-GPU ein – das wären rund 115 mm², minimal weniger als die komplette Cape-Verde-GPU der Radeon HD 7750 / 7770.

„AMD Kaveri“-Präsentation
„AMD Kaveri“-Präsentation

Einen kurzen Überblick über die Neuerungen gegenüber dem Vorgänger „Richland“ und der weniger leistungsfähigen Lösung „Kabini“ für Notebooks liefert die nachfolgende Tabelle.

Übersicht über die bisher veröffentlichten Desktop-APUs von AMD
Kaveri Kabini Richland Trinity Llano Brazos
Erschienen 2014 2013 2013 2012 2011 2011
CPU
Architektur Steamroller Jaguar Piledriver Stars Bobcat
Module / Threads (max.) 2 / 4 4 / 4 2 / 4 2 / 4 4 / 4 2 / 2
Takt (max.) 4,0 GHz 2,0 GHz 4,4 GHz 4,2 GHz 3,0 GHz 1,75 GHz
GPU
Architektur Graphics Core Next VLIW4 VLIW5
Shader (max.) 512 128 384 384 400 80
Takt (max.) 720 MHz 600 MHz 844 MHz 800 MHz 600 MHz 492 MHz
HSA Ja Nein
TDP 45 – 95 W 9 – 25 W 45 – 100 W 65 – 100 W 65 – 100 W

Nachfolgend gehen wir auf die Änderungen die jeweiligen Änderungen noch etwas detaillierter ein.

CPU: Steamroller

Anwendungen für einen Kern sind auch heute noch an der Tagesordnung. AMD hatte mit dem „Bulldozer“-Modul-Konzept im Jahr 2011 allerdings darauf gesetzt, dass sich stark parallelisierte Anwendungen schneller durchsetzen und die Prozessorkerne entsprechend ausgelegt. In Anwendungen wie POV-ray ging das Konzept perfekt auf.

Viele Anwendungen sind allerdings auch im Jahr 2014 noch nicht soweit, das Modul-Konzept mit den exzessiv geteilten Ressourcen optimal auszunutzen – ein besonders offensichtliches Beispiel ist iTunes.

Die gravierendste Änderung bei den neuen „Steamroller“-CPU-Kerne ist deshalb beim Modulkonzept selbst zu finden. Die Überarbeitung entspricht quasi einem kleinen Schwenk zurück zum klassischen CPU-Design, zurück von den vielfältig geteilten Ressourcen in einem Modul. AMD weicht das Moduldesign soweit auf, sodass statt einer Decoder-Einheit wie bei „Bulldozer“ und „Piledriver“ bei „Steamroller“ wieder zwei dieser Einheiten zum Einsatz kommen, wodurch bereits massive Vorteile erzielt werden sollen. Statt einer Einheit, die zwei Integer-Kerne und die Gleitkommaeinheit füttert, wird jeweils ein Decoder für einen Integer-Kern verantwortlich sein, während beide Decoder nebenbei die Gleitkommaeinheit (FPU) mit Daten versorgen.

„AMD Kaveri“-Präsentation
„AMD Kaveri“-Präsentation

Zur CES 2014 in Las Vegas hatte AMD beim Kaveri Tech Day gegenüber ComputerBase erneut betont, dass die CPU-Leistung durch diese Änderung um bis zu 20 Prozent gesteigert werden soll, in der Regel sollen es bei gleichem Takt gut zehn Prozent sein. Da „Kaveri“ gegenüber dem Vorgänger „Richland“ beim CPU-Takt aber gut zehn Prozent hinterher hängt, dürften die Unterschiede zum Start am Ende nur noch messbar aber nicht spürbar.

Zehn Prozent mehr CPU-Leistung im Schnitt
Zehn Prozent mehr CPU-Leistung im Schnitt