Durante la AMD APU13 Developer Conference, il chipmaker di Sunnyvale ha anticipato diverse novità che arriveranno nel corso del 2014, a partire dalle nuove APU per i device mobile e ultramobile come tablet e smartphone. A quanto pare infatti le vendite delle APU Kabini e Temash sono andate abbastanza bene e AMD non è intenzionata a retrocedere di fronte all'arrivo dei nuovi Intel Atom Bay Trail, che hanno fatto segnare un importante salto generazionale per i processori mobili della casa di Santa Clara.
AMD inoltre ha brevemente illustrato anche alcune tecnologie che saranno supportate dalle future APU, come DockPort, una connessione proprietaria a metà strada tra soluzioni come Lenovo OneLink e una porta Thunderbolt e InstantGo o la tecnologia Microsoft prima conosciuta come Connected Standby. Una grande novità è rappresentata anche dall'integrazione, per la prima volta in una piattaforma x86, di un core ARM Cortex A5, quindi di tipo ARM, a cui sarà delegata la gestione via hardware della sicurezza, tramite tecnologia ARM TrustZone. La novità più interessante è comunque rappresentata sicuramente dalle API Mantle, che dovrebbero risolvere alcuni problemi delle attuali DirectX e che, essendo di basso livello, potrebbero essere usate da chiunque e non per forza soltanto in abbinamento a schede video AMD, ma procediamo con ordine e partiamo dalle nuove APU.
Mullins e Beema sono i nomi in codice delle due nuove generazioni di APU che andranno a sostituire rispettivamente le attuali Temash e Kabini. Di esse c'erano già state alcune anticipazioni (in cui erroneamente tra l'altro si pensava che Beema fosse il nome della piattaforma delle APU Mullins e non un’altra famiglia di APU), ma adesso i dettagli disponibili sono maggiori, benché AMD non abbia ancora rivelato sostanzialmente nulla da un punto di vista strettamente tecnico.
Ora sappiamo però che entrambe le famiglie di APU saranno basate sui nuovi core, chiamati Puma (quelli di Temash e Kabini erano Jaguar). Non è chiaro però in realtà quanto cambi a livello architetturale tra i due, che saranno peraltro basati sempre sul processo produttivo a 28 nm di TSMC già utilizzato per la generazione precedente. Anche le GPU sono ancora una volta basate su architettura Graphics Core Next (GCN) ma non sappiamo se siano stati aggiunti ulteriori core oppure no. AMD tuttavia sostiene che Beema e Mullins aumenteranno le prestazioni rispetto a Temash e Kabini e al tempo stesso ridurranno ulteriormente i consumi. Comparando infatti i risultati diffusi da AMD in alcuni benchmark, Mullins dovrebbe garantire un aumento di prestazioni rispetto a Temash nell'ordine del 35 % per la CPU e del 22 % per la GPU, mentre Beema nei confronti di Kabini dovrebbe offrire incrementi più contenuti, rispettivamente del 24 % e del 20 %. Non avendo maggiori dettagli dunque si possono fare al momento solo delle supposizioni e quelle più accreditate sostengono che i miglioramenti prestazionali sarebbero ottenuti in gran parte grazie ad un aumento dei clock rate sia per CPU che GPU, mentre ottimizzazioni architetturali a livello di SoC avrebbero consentito di contenere ulteriormente i consumi.
Sebbene questa potrebbe essere almeno in parte una spiegazione, riteniamo che non possa esaurire completamente l'argomento, sul quale non resta dunque che attendere maggiori chiarimenti da parte di AMD stessa. Anche i miglioramenti energetici sembrano ottimi, tanto che secondo AMD con le nuove APU sarà possibile realizzare smartphone e tablet con raffreddamento passivo: dove infatti Temash assorbiva tra i 3 e i 4 W, Mullins dovrebbe consumare circa 2 W, mentre Kabini richiedeva tra i 15 e i 25 W, livello portato da Beema a 10-25 W.
Infine AMD dovrebbe sostituire anche le attuali Richland con Kaveri, la cui architettura Steamroller e il processo produttivo a 28 nm in luogo di quello ormai datato a 32 nm, dovrebbero garantire sia un buon salto prestazionale che consumi più contenuti. Kaveri inoltre utilizzerà la nuova versione dell'architettura GCN, la 1.1, quella cioè delle GPU Hawaii, rispetto alle quali avrà ovviamente meno core. Kaveri poi come sappiamo dovrebbe essere anche la prima APU a introdurre le nuove feature legate alla cosiddetta HSA (Heterogeneous System Architecture) tra cui hUMA (heterogeneous Uniform Memory Access) e hQ (heterogeneous Queuing), i cui concetti abbiamo approfondito di recente. AMD non ha dato al momento date precise per Mullins e Beema, limitandosi a parlare di "prima metà del 2014", mentre Kaveri dovrebbe esordire il 14 gennaio 2014. Come sempre però la sfida sarà riuscire a far integrare le proprie APU nel prodotto giusto, ossia dotato delle feature che il mercato vuole, venduto a un prezzo competitivo, un'operazione che come sappiamo purtroppo ad AMD non è sempre riuscita.
Come detto in apertura, oltre ad aver annunciato le nuove APU, AMD ha accennato anche ad alcune soluzioni e tecnologie che saranno supportate proprio da Mullins e Beema (Kaveri, che in realtà è un progetto molto precedente, è per il momento escluso). Tra queste la più importante è sicuramente l'esordio del Platform Security Processor. Frutto dell'accordo dello scorso anno tra AMD e ARM, Platform Security Processor prevede l'utilizzo della tecnologia di sicurezza ARM TrustZone, tramite l'integrazione di un core ARM Cortex A5 all'interno delle proprie APU, dedicato esclusivamente alla sua gestione. In questo modo dunque AMD potrà avvantaggiarsi di una tecnologia di sicurezza già solida e molto diffusa (è integrata in tutti i processori ARM) invece di essere costretta a sviluppare ex novo una costosa soluzione hardware proprietaria: la piattaforma di sicurezza Trusted Execution Technology della rivale Intel infatti non fa parte delle specifiche x86 e per questo AMD non ha mai potuto utilizzarla, producendo così APU prive di specifiche funzioni di questo tipo. ARM ha invece sviluppato TrustZone espressamente per prevenire l'accesso ad informazioni critiche a livello hardware.
La tecnologia funziona in due modalità: una, cosiddetta Normal World, in cui il sistema operativo e i software dell'utente sono eseguiti normalmente e una seconda, denominata invece Secure World, in cui sono integrate alcune parti sensibili dell’OS e solo le applicazioni riconosciute come affidabili possono essere eseguite. Inoltre un monitor di sistema può verificare l'integrità anche di ciò che è in esecuzione nell'altra modalità.
Particolare è anche DockPort, una connessione proprietaria che unisce i vantaggi di soluzioni come Lenovo OneLink alle caratteristiche di Thunderbolt. Come la prima infatti DockPort dovrebbe essere in grado di interfacciare tramite un solo cavo una docking station esterna che ospita diverse porte di vario tipo al device equipaggiato con una APU Mullins o Beema. Dall'altro però come Thunderbolt, DockPort sembra capace di gestire contemporaneamente flussi sia video che dati.
Come si vede nella slide infatti dovrebbe essere possibile connettere alla docking station fino a tre display esterni, uno smartphone, hard disk o unità ottiche esterne, mouse e tastiera, ma si potrebbero interfacciare anche stampanti e virtualmente qualsiasi altro device compatibile con USB 3.0 o DisplayPort 1.2. Allo stato attuale AMD non ha aggiunto altro in merito ed è quindi impossibile analizzare altri aspetti come l'ampiezza di banda disponibile e la velocità di trasferimento dati. DockPort sembra comunque una buona soluzione che, se avrà la forza industriale di affermarsi sul mercato, potrebbe consentire di trasformare facilmente il proprio notebook nel centro nevralgico di casa o dell'ufficio, utilizzandolo come fosse un vero desktop replacement ma con una flessibilità ancora maggiore, anche se ovviamente con una potenza di calcolo inferiore. Infine Mullins e Beema supporteranno Microsoft InstantGo, seconda versione della tecnologia prima conosciuta come Connected Standby. InstantGo sostanzialmente farà le stesse cose della versione precedente, consentendo a smartphone, tablet o notebook di uscire periodicamente da un eventuale stato di sleep per scaricare gli aggiornamenti di mail, live tile e tutto quanto passa per la connessione di rete ma sarà più efficiente e veloce, permettendo ad esempio ai notebook di uscire da una modalità di stand-by profondo in soli 500 millisecondi, raggiungendo così di fatto le prestazioni di cui sono capaci i device ultramobile.
Un discorso a parte meritano le API Mantle, librerie di basso livello sviluppate da AMD in collaborazione con DICE e sfruttate per la prima volta in Battlefield 4, che promettono ottimizzazione e compatibilità maggiori rispetto alle Direct3D. Queste ultime, sviluppate come tutti sanno da Microsoft, sono da molti considerate uno dei freni all'espressione delle potenzialità hardware del PC, in particolare a causa del fatto che le API consumano una grande quantità di risorse accessorie della CPU in alcuni scenari, con un deterioramento delle prestazioni piuttosto importante. Ciò è ulteriormente aggravato dall'eventuale utilizzo, da parte dello sviluppatore, di un gran numero di piccoli batch di triangoli per il rendering, visto che ogni chiamata aggiuntiva consuma ulteriore potenza della CPU. L'obiettivo principale di AMD con Mantle dunque è quello di riuscire ad accorpare il maggior numero di chiamate possibili, così da ottimizzare l'overhead del processore, limitando al massimo il consumo di risorse aggiuntive: in questo modo si migliora l'efficienza generale e si aumentano le prestazioni a parità di hardware.
Secondo AMD molti programmatori sono in grado di accorpare 4K o 5K di chiamate in determinate situazioni, quelli più bravi riescono anche ad accorparne 10K per brevi periodi, ma è comunque molto poco se si considera che console non proprio attuali come PlayStation3 e Xbox 360 possono gestire regolarmente anche 20 o 30K di chiamate. AMD con Mantle punta invece a raggiungere raggruppamenti di ben 100K, dando la possibilità agli sviluppatori di regolare finemente le proprie applicazioni per ottenere la massima velocità effettiva, risultato ottenuto in parte anche dando loro più flessibilità nel poter indirizzare i carichi di lavoro da eseguire a CPU o GPU, a seconda della loro natura.
Come si può intuire dunque AMD ha sviluppato Mantle soprattutto tenendo presente l'uso di carichi di lavoro asincroni in sistemi nei quali la GPU può svolgere contemporaneamente calcoli grafici e non oppure condividere i dati con la CPU, vale a dire sistemi di tipo eterogeneo come quelli che AMD sta sviluppando da anni. Tuttavia, trattandosi di librerie grafiche di basso livello, più basso anche rispetto a quello delle DirectX, esse sono potenzialmente sfruttabili da chiunque e anche Nvidia dunque potrebbe avvantaggiarsene. Ma Mantle offre anche altri vantaggi, ad esempio per quanto riguarda il parallelismo: sotto DirectX o OpenGL infatti CPU0 gestisce i calcoli legati al gaming, CPU1 si occupa del rendering e CPU2 dell'installazione del driver e del flusso di dati. Utilizzando Mantle invece CPU0 gestirà tutti i calcoli CPU-centrici, ma tutti gli altri core disponibili saranno utilizzati per il rendering, senza più bisogno di occupare i core con le interfacce dei driver. Secondo alcuni del resto i processori sono ormai sufficientemente potenti da poter servire anche per scaricare occasionalmente le GPU da alcuni incarichi di rendering, sia per quanto riguarda il mondo PC che quello delle console e il tipo di gestione prospettato da Mantle non è quindi impossibile.
Le nuove API di AMD inoltre consentono di sfruttare meglio anche le configurazioni con più GPU, perché trattano queste come trattano quelle a singola GPU: Mantle infatti vede il processore grafico come un certo numero di pipeline a cui indirizzare il lavoro, se ne vedrà di più ne indirizzerà di più nella stessa unità di tempo. Secondo l'azienda californiana tutto questo si dovrebbe tradurre in prestazioni superiori in un range quantificabile tra il 20 e il 50 %. Ovviamente Mantle non è l'unica libreria grafica alternativa alle DirectX ad essere stata sviluppata negli anni. Come sappiamo ci sono ad esempio OpenGL, OpenCL, OpenAL, OpenMax e molte altre ancora, ma nessuna di esse ha mai proposto questo livello di innovazione e inoltre, trattandosi per la maggior parte di progetti open source, nessuna ha mai avuta la forza industriale di imporsi sul mercato come nuovo standard al posto delle DirectX. AMD Mantle però potrebbe riuscirci, soprattutto in virtù del fatto che i vantaggi proposti potranno essere sfruttati da tutti e non solo da AMD.