Notebookcheck

AMDs Bristol Ridge und Stoney Ridge Architektur

Redaktion, 15.06.2016

Bristol Ridge bzw. Stoney Ridge ist der Codename für die 7. Generation von A-Serie APUs und Nachfolger der Carrizo und Carrizo-L APUs. Obwohl sich auf Transistorebene nichts geändert hat, gibt es durch zahlreiche aktivierte Features, Optimierungen und einen geänderten Produktionsprozess einen deutlichen Fortschritt.

AMD Bristol Ridge
dieselben Basis-Features wie Carrizo plus DDR4 Support
dieselben Basis-Features wie Carrizo plus DDR4 Support

Bristol Ridge und Stoney Ridge wurde während der Computex am 1. Juni 2016 vorgestellt und bereits ab Juni in APUs der A-Serie ausgeliefert. Bristol Ridge ist die Bezeichnung für die stärkeren und teureren APUs und direkter Nachfolger von Carrizo. Sie werden mit einem Quad-Core Die (2 Module) mit 250,4 mm2 und 3,1 Milliarden Transistoren gefertigt.

Stoney Ridge bezeichnet die kleinen und günstigen Einstiegs-APUs und ist Nachfolger von Carrizo-L, welche auf eine völlig andere Architektur basierten als Carrizo (z. B. noch stromsparende Puma Kerne statt Excavator). Hier kommt ein Dual-Core Die (1 Modul) mit 124,5 mm2 und 1,2 Milliarden Transistoren zum Einsatz.

Beide Dies basieren jedoch auf derselben Architektur und bieten dieselben Features. Weiterhin bleibt es bei den Eckdaten von Carrizo, nämlich

  • maximal 4 Excavator Prozessorkerne (Stoney Ridge 2 Excavator Kerne)
  • Je zwei Kerne teilen sich eine Floating-Point-Recheneinheit (ein Modul besteht aus 2 Integer-Kernen und 1 FP-Kern).
  • maximal 8 Radeon Graphics Core Next (GCN) Gen. 3 Grafikkerne mit HSA Support
  • HEVC (H.265) Unterstützung
  • AMD Secure Processor (für Platform Secure Boot)
  • integrierte Southbridge mit USB 3.0, 12 Lanes PCIe Gen. 3

Neu ist hingegen der DDR4 (LP) Support des 128-Bit-Speicherkontrollers. Dies war bisher nur einigen Embedded-Prozessoren vorbehalten und bei Carrizo nicht freigeschaltet. 

Mehr Details zu Carrizo, den baugleichen Excavator Prozessorkernen und den GCN Grafikkernen finden Sie in unserem Carrizo Launchartikel.

Verbesserter 28-nm-Prozess

höhere Taktfrequenzen bei gleichem Stromverbrauch
höhere Taktfrequenzen bei gleichem Stromverbrauch

Bristol Ridge wird weiterhin im 28-nm-Prozess bei Global Foundries gefertigt. Jedoch wurde das "Recipe", also Rezept, verbessert. Dadurch musste AMD nicht den gesamten Chip neu designen und konnte bestehende Masken verwenden. Trotzdem gibt es spürbare Verbesserungen: Bristol Ridge kann nun höhere Frequenzen bei gleichem Stromverbrauch (bzw. umgekehrt) nutzen. Folgende Grafik illustriert die Verbesserungen von Carrizo (rot) zu Bristol Ridge (grün). Die mobilen APUs von 15-35 Watt arbeiten meist im Bereich von 1/3-2/3 der Kurve (in etwa). Etwa 50 % der Effizienzverbesserungen bei Bristol Ridge sollen auf den verbesserten Prozess zurückzuführen sein.

Optimierungen

Im Vergleich zu Carrizo bewirbt AMD Bristol Ridge bzw. Stoney Ridge mit folgenden vier Neuerungen.

Shadow P-States

Zusätzlich zu den 8 unterschiedlichen Power States, mit denen das Betriebssystem die APU ansteuern kann, gibt es nun auch noch zwei weitere sogenannte Shadow P-States. Mittels Messelektronik und 500 Sensoren im Silikon können diese beiden P-States eine feinere Kontrolle ermöglichen.

Reliability Tracker

Durch die verbesserten Prognosen für die Langzeithaltbarkeit sind deutlich höhere Boost-Taktraten möglich. Dadurch kann die APU näher am Limit in den jeweiligen Umgebungen laufen, ohne die langfristige Haltbarkeit des Chips zu gefährden. Diese Funktion ist laut AMD zu 12 % an den Leistungssteigerungen verantwortlich, da man nicht auf konservative Schätzungen angewiesen ist.

Skin Temperature Aware Power Management (STAPM)

Diese Funktion ist nur verfügbar, wenn der Notebook-Hersteller mit AMD zusammen das Gerät konfiguriert. Dazu benötigt man z. B. Sensoren unter der Handballenauflage und auf der Unterseite des Notebooks. Zusammen mit passenden Berechnungen über die Hitzeverteilung im jeweiligen Notebook kann nun die Boost-Dauer deutlich länger gehalten werden, als wenn man sich nur auf die internen, prozessoreigenen Temperatursensoren bezieht. Besonders bei kurzen Belastungen (Websurfen, Office, ...) sollte dies eine messbar höhere Performance bringen.

Boot Time Power Supply Calibration (BTC)

Üblicherweise werden bei der Selektion der Prozessoren die Toleranzen der Spannungsregulatoren (Voltage Regulators) und das Altern der Transistoren über die Lebensdauer berücksichtigt. Dadurch und durch die Unterschiede beim Binning (der Auswahl der Prozessoren) und im finalen Notebook kann man die Taktfrequenzen nur konservativ wählen. Mit der BTC Technik wird bei jedem Hochfahren des Gerätes die Spannung gemessen und mit den Werten beim ersten Hochfahren verglichen. Dadurch kann man Toleranzen und Alterungsprozesse ausgleichen und die Spannungen aggressiver wählen.

Shadow P-States
Shadow P-States
Reliability Tracker erlaubt ...
Reliability Tracker erlaubt ...
... höhere Boost-Frequenzen durch ein weniger konservatives Design.
... höhere Boost-Frequenzen durch ein weniger konservatives Design.
Sensoren für die Oberflächentemperaturen der Geräte können längere Boost-Phasen erlauben.
Sensoren für die Oberflächentemperaturen der Geräte können längere Boost-Phasen erlauben.
Für jedes Notebook muss dafür ein eigenes Modell erstellt und Sensoren verbaut werden.
Für jedes Notebook muss dafür ein eigenes Modell erstellt und Sensoren verbaut werden.
Stromversorgungstest bei jedem Hochfahren ...
Stromversorgungstest bei jedem Hochfahren ...
... verhilft zu geringeren Toleranzen.
... verhilft zu geringeren Toleranzen.
 

Performance

Durch die oben erwähnten Methoden erreicht AMD je nach TDP-Kategorie teilweise deutliche Performance- und Stromsparverbesserungen im Vergleich zu Carrizo. Je nach Modell sollten die Boost-Taktraten von CPU- und GPU-Kernen länger gehalten werden können. Weiters erhalten viele Modelle im selben TDP-Bereich höhere spezifizierte Taktraten. Dadurch sollte die Leistung aller Modelle steigen. Die IPS-Performance der Prozessor- und Grafikkerne bleibt jedoch gleich.

verbesserte Energieeffizienz im 15-Watt-Bereich
verbesserte Energieeffizienz im 15-Watt-Bereich
leicht erhöhte Prozessorgeschwindigkeit durch längere Boost-Phasen und höhere Taktfrequenzen
leicht erhöhte Prozessorgeschwindigkeit durch längere Boost-Phasen und höhere Taktfrequenzen
deutlich erhöhte Grafikgeschwindigkeit durch längere Boost-Phasen und höhere Taktfrequenzen
deutlich erhöhte Grafikgeschwindigkeit durch längere Boost-Phasen und höhere Taktfrequenzen

Zusammenfassung

Durch weitere 9 Monate Validierung und Testen (zusätzlich zu den 12 Monaten bei Carrizo) konnte AMD zusätzliche Features im Silikon aktivieren und so eine bessere Effizienz ermöglichen. Außerdem wurde auf einen verbesserten 28-nm-Prozess umgestellt, der weitere Performance-Verbesserungen brachte. Dieser zweistufige Launch von Carrizo und Bristol Ridge war laut AMD von Anfang an geplant. Weiters konnte man durch diese Verbesserungen nun auch Carrizo-L in Rente schicken und mit einem 1-Modul-(Dual-Core)-Die der Bristol-Ridge-Architektur namens Stoney Ridge ablösen.

Bristol Ridge und Stoney Ridge APUs zum Launch: FX 9830P, 9800P, A12-9730P, 9700P, A10-9530P, 9600P, A9-9410, A6-9210, E2-9010
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Autor: Redaktion, 15.06.2016 (Update: 17.06.2016)