AMD Accelerated Processing Unit

AMD Accelerated Processing Unit (エーエムディー・アクセラレーテッド・プロセッシング・ユニット、略称：AMD APU) とは、AMDが2006年から開発を行なっている、CPUとGPUとを合成・統合させた新しい製品の名称である。AMDはもともとCPUおよびチップセットを手がけるメーカーだったが、このAPUの計画は、AMDによるATIの買収により浮上した。AMD APUの当初の開発コード名はAMD Fusion（フュージョン） であり、2011年の正式製品発表当初は「AMD Fusion APU」と表記されていたが、2012年後半以降、AMDは単に「APU」と呼称している。 AMD APU製品のロードマップを以下に示す。 旧来のGPUはグラフィック処理に関する機能のみに特化していたが、プログラマブルシェーダーの出現以降、汎用性に関してもその能力を拡大させてきた。GPUの高い並列処理性能を汎用処理にも活用し、コプロセッサ的な役割をさせる取り組みがGPGPUである。AMD（旧ATI）も早くから自社GPU（FireStream、Radeonなど）を活用したストリームプロセッシング技術 (ATI Stream/AMD Stream) を開発・実用化し、普及に取り組んでいたものの、競合となるNVIDIAのほうが統合開発・実行環境CUDAの整備によって普及率の点で先行していた。 GPUは並列処理に特化することでCPUをはるかに超える理論演算性能を実現しており、それを汎用処理に活用するのがGPGPUのコンセプトだが、従来のCPUとGPUとはメモリ空間が完全に独立しており、CPU-GPU間のメモリ転送にかかる処理時間およびプログラミング上の手間が、性能のボトルネックやソフトウェア開発の難しさにつながるという問題も抱えている。たとえばGPUで演算した結果をCPUで読み出して利用する場合、従来アーキテクチャではGPUメモリからCPUメモリへのデータ転送が必要となる。これは物理的にメモリが分離されているディスクリートGPUとCPUによる構成だけでなく、従来型のオンボードグラフィックスやCPU内蔵GPUといった、物理メモリを共有する構成においても同様である。 AMDはこの問題をハードウェアレベルで根本的に解決する道として、開発コードAMD Fusionのもとに、GPUをCPUと統合するFusion System Architecture (FSA) 構想を掲げることになる。GPUとCPUを統合することで、物理的にも論理的にもメモリ空間が統一され、煩雑なCPU-GPU間のメモリ転送をなくすことができる。 なおAMDは、2012年からはFSAをHeterogeneous System Architecture (HSA) 構想へと改称し、さらにHSAの実装形態であるAMD Fusion改めAMD APUをもってして、異種計算資源（異種プロセッサ）混在環境をターゲットに据えた標準API規格「OpenCL」およびヘテロジニアスマルチコアテクノロジーによるCPUとGPUの融合を推進している。 Kabini/Temash世代以降ではGraphics Core Next (GCN) 世代のGPUを搭載し、Mantle APIにも対応した。 また、HSAの完成形を支える要素技術のうち特に重要なものとして、CPU/GPUのメモリ一貫性（キャッシュコヒーレンシ）やGPUページフォールトのサポートを実現する heterogeneous Uniform Memory Access (hUMA) が挙げられるが、hUMAに対応するAPUはKaveri世代以降である。 その他、HSA環境ではHSAIL (HSA Intermediate Language) と呼ばれる中間言語（バイトコード）によって、ハードウェアの違いを吸収できる。コンパイラ側がHSAIL生成に対応することにより、OpenCL CやC++ AMPといった並列コンピューティング向けの専用言語だけでなく、Javaのような仮想マシンベースの汎用言語でもHSA環境で動作するプログラムを記述できることになる。 Intelは、Intel AtomおよびWestmere世代のClarkdaleでCPUにGPU (Intel HD Graphics) を内蔵し、Sandy Bridge世代以降でCPU内蔵GPUの性能を大幅に向上させた。以降は従来型のオンボードグラフィックスの代替として、内蔵GPUは標準的な機能となった。NVIDIAも自社GPUであるGeForceをARMプロセッサと統合したNVIDIA Tegraシリーズを開発・販売している。 HPCなどでGPGPUの絶対性能を追求する場合、統合GPU (Integrated GPU, iGPU) よりも単体GPU (Discrete GPU, dGPU) とCPUによる構成のほうが依然として有利であることには変わりないが、AMD APUのような統合製品はノートPCやモバイル環境を考慮して、省電力性能やワットパフォーマンス（英語版）を重視した設計となっている。 ゲーム機ベンダーでは独自チップの開発コストが高騰していたため、主にコスト削減の目的で統合型のチップが求められた。Xbox Oneは、AMD APUを採用し、PlayStation 4は、当初Intelと開発を進めていたが、AMD APUに切り替えられた。 以下ではデスクトップパソコンとノートパソコン向けのAPUのうちA-シリーズおよびその後継製品の主なものについて世代ごとに記述する。特に省電力ノートやタブレット向けのUltra-mobile APUと呼ばれる製品が省略されているため、ここではC-シリーズやE-シリーズについての記載は割愛されている。 2011年7月に発売された製品群。CPUはAMD K10を改良したアーキテクチャ。 製造プロセスルール: 32 nm SOI L1 キャッシュ: 128 KiB 各コア独立 L2 キャッシュ: 1024 KiB 各コア独立 対応ソケット: Socket FM1 MMX, Enhanced 3DNow!, SSE (1, 2, 3, 4a), AMD64, NX Bit, AMD-V モバイル向け MMX, Enhanced 3DNow!, SSE (1, 2, 3, 4a), AMD64, NX Bit, AMD-V, Turbo Core 2012年10月に発売された製品群。CPUアーキテクチャはPiledriver。 製造プロセスルール: 32 nm SOI L2 キャッシュ: 2 MB×2 （A6, A4シリーズは1 MB） 対応ソケット: Socket FM2 MMX, SSE (1, 2, 3, 3s, 4.1, 4.2, 4a), AES, AVX, BMI1, F16C, FMA (3, 4), TBM, XOP, AMD64, NX Bit, AMD-V, Turbo Core 3.0 MMX, SSE (1, 2, 3, 3s, 4.1, 4.2, 4a), AES, AVX, BMI1, F16C, FMA (3, 4), TBM, XOP, AMD64, NX Bit, AMD-V, Turbo Core 3.0 2013年6月から発売された製品群。前世代のTrinity（トリニティ）のマイナーチェンジ版。Trinity世代から、製造プロセスは32 nm、CPUアーキテクチャはPiledriver、CPUソケットはFM2で変化はなくスペック上の主な違いは動作クロックのみ。 製造プロセスルール: 32 nm SOI L2 キャッシュ: 2 MB×2 （A6, A4シリーズは1 MB） 対応ソケット: Socket FM2 MMX, SSE (1, 2, 3, 3s, 4.1, 4.2, 4a), AES, AVX, BMI1, F16C, FMA (3, 4), TBM, XOP, AMD64, NX Bit, AMD-V, Turbo Core 3.0 2014年1月から発売された製品。CPUアーキテクチャはSteamrollerへと代わり、製造プロセスも32 nmから28 nmに移行した。CPUとGPUをより統一的に扱う技術「HSA」に対応した。特にHSAのhUMAに対応した点が特徴。Kaveriからオーディオプロセッサ「TrueAudio（英語版）」を統合した。また、GPUアーキテクチャはTeraScale（英語版） (VLIW4) からGCNへと代わった。これに伴い、新しいグラフィックスAPI「Mantle」に対応した。この世代から内蔵GPUはHD 8670Dといった型番で公表されず、R7のようなシリーズ名のみとなった。 製造プロセスルール: 28 nm L2 キャッシュ: 2 MB×2（A6シリーズは1 MB） 対応ソケット: Socket FM2+ MMX, SSE (1, 2, 3, 3s, 4.1, 4.2, 4a), AES, AVX, BMI1, F16C, FMA (3, 4), TBM, XOP, AMD64, NX Bit, AMD-V, Turbo Core 3.0 対応ソケット: Socket BGA (FP3) MMX, SSE (1, 2, 3, 3s, 4.1, 4.2, 4a), AES, AVX, BMI1, F16C, FMA (3, 4), TBM, XOP, AMD64, NX Bit, AMD-V, Turbo Core 3.0 PowerNow!, Enduro technology 2015年6月に発売された製品群。開発コードネームをKaveri Refresh（カヴェリリフレッシュ）としていた時期もあった。Kaveriの改良版。スペック上主に変化したのは動作クロックのみ。同時期に発表されたCarrizoがモバイル（ノートパソコン）向け、Godavariがデスクトップパソコン向けとなる。 製造プロセスルール: 28 nm L2 キャッシュ: 2 MB×2（A6シリーズは1 MB） 対応ソケット: Socket FM2+ MMX, SSE (1, 2, 3, 3s, 4.1, 4.2, 4a), AES, AVX, BMI1, F16C, FMA (3, 4), TBM, XOP, AMD64, NX Bit, AMD-V, Turbo Core 3.0 A10-7890KにはAMD Wraith Coolerが付属する。また、A10-7870Kも新しいAMD Wraith Coolerに近い静穏性のクーラーが付属するようになる。 A10-7870KおよびA8-7670Kはダイとヒートスプレッダがハンダにより接合されていることが確認されている。 2015年6月に発売された製品群。CPUアーキテクチャはExcavator。TDPの低いモバイル向けのみ。 製造プロセスルール: 28 nm L2 キャッシュ: 2 MB×2 対応ソケット: Socket BGA (FP4) MMX, SSE (1, 2, 3, 3s, 4.1, 4.2, 4a), AES, AVX, AVX2, BMI1/2, F16C, FMA (3, 4), TBM, XOP, AMD64, NX Bit, AMD-V, Turbo Core 3.0 UVD6, TrustZone, InstantGo (Connected Standby), HSA 1.0 2016年9月に発売された製品群。CPUアーキテクチャはExcavator。 2017年10月に発表された製品群。CPUアーキテクチャはZen。CPUアーキテクチャの刷新によりCPUコアあたりの性能が向上した。上位モデルにはRyzen、下位モデルにはAthlonのブランド名がついている。 製造プロセスルール: 14 nm 対応ソケット: Socket AM4 L1キャッシュ合計: 384 KB (Ryzen) または192 KB (Athlon) 製造プロセスルール: 14 nm 対応ソケット: Socket FP5 2019年1月（モバイル向け）/2019年6月（デスクトップ向け）に発表された製品群。CPUアーキテクチャはZen+。上位モデルにはRyzen、下位モデルにはAthlonのブランド名がついている。Athlon 3000G のCPUアーキテクチャはZenで製造プロセスルールとしては14nmになっている。 製造プロセスルール: 12 nm 対応ソケット: Socket AM4 L1キャッシュ合計: 384 KB (Ryzen) または192 KB (Athlon) 製造プロセスルール: 12 nm（一部14 nm） 対応ソケット: Socket FP5 2020年1月（モバイル向け）、2020年7月（デスクトップ向け）に発表された製品群。CPUアーキテクチャはZen2。 製造プロセスルール: 7 nm 対応ソケット: Socket FP6 OEM向けのみだが、Ryzen 7 PRO 4750G、Ryzen 5 PRO 4650G、Ryzen 3 PRO 4350Gは日本においてのみバルク発売された。 製造プロセスルール: 7 nm 対応ソケット: Socket AM4 2020年1月に発表された製品群。CPUアーキテクチャはZen。 製造プロセスルール: 14 nm 対応ソケット: Socket FP5 2021年1月にLucienneと共に一般モデルが、同年3月にPROモデル（OEM向け）が発表された。CPUアーキテクチャはZen 3。 モバイル向け 製造プロセスルール: 7 nm 対応ソケット: Socket FP6 2021年1月にCezanneと共に発表された。CPUアーキテクチャはZen 2。 モバイル向け 製造プロセスルール: 7 nm 対応ソケット: Socket FP6 OpenCL AMD AMD Radeon AMD Accelerated Parallel Processing インテル Intel Iris Pro Graphics Intel HD Graphics NVIDIA NVIDIA Tegra CUDA ^ Fusion は英語で「融合」という意味。 ^ AMD、CPUと描画機能を統合した「Fusion APU」を正式に発表 ^ AMD、2012年以降のCPU/GPUロードマップを公開 - PC Watch（2012年2月3日） ^ AMD、新設計の低価格APU Kabini/Temashを正式発表 - PC Watch（2013年5月23日） ^ AMD、856GFLOPSのAPU「Kaveri」を2014年1月より投入 - PC Watch（2013年11月12日） ^ AMD、ARMセキュリティコア内蔵のモバイルAPU「Mullins」と「Beema」 ～TDPを引き下げ、ワット当たりの性能は2倍に - PC Watch ^ 【後藤弘茂のWeekly海外ニュース】電力効率を徹底して追求したHSAの終着点「Carrizo」APU - PC Watch ^ 2020年には電力効率を25倍に：“Excavator”採用のAMD新世代APU「Carrizo」を掘り下げる (1/3) - ITmedia PC USER ^ AMD，ノートPC向け新世代APU「Carrizo」ラインナップを発表。デスクトップPC向けA-Series APUの値下げも実施 - 4Gamer.net ^ ASCII.jp：AMD、Carrizo-LことノートPC用APU「AMD 7000シリーズ」を発表 ^ 【後藤弘茂のWeekly海外ニュース】AMDが次世代APU「Carrizo」を正式発表 - PC Watch ^ 【イベントレポート】AMD、Carrizoを「第6世代AMD Aシリーズ プロセッサ」として発表 - PC Watch ^ ［COMPUTEX］西川善司の3DGE：AMD，ノートPC向けAPU「Carrizo」をFXおよびA-Seriesとして正式発表。型番は8000番台に - 4Gamer.net ^ COMPUTEX TAIPEI 2015 - 米AMD、"Carrizo"こと第6世代AシリーズAPUを正式に発表 | マイナビニュース ^ 「A10-7870K」を試す。GPUクロックが上がった「Kaveri Refresh」で，ゲーム性能はどれだけ上がったか - 4Gamer.net ^ AMD，「A10-7870K」を発表。Godavariと呼ばれていた新型APUは1万9000円弱で発売に - 4Gamer.net ^ 株式会社インプレス (2021年1月26日). “省電力化と性能向上の両立を図ったRyzen 5000シリーズ”. PC Watch. 2021年3月15日閲覧。 ^ ASCII.jp：OpenCLでCUDAを追撃!?　AMD「ATI Stream」が狙うものは ^ 【後藤弘茂のWeekly海外ニュース】CPUとGPUのメモリ空間を統一するAMDの「hUMA」アーキテクチャ - PC Watch ^ 【後藤弘茂のWeekly海外ニュース】 ARMとPowerVRを巻き込んだAMDのソフトウェア構想「HSA」 ^ 【笠原一輝のユビキタス情報局】変貌を遂げるAMDを象徴するカスタムチップとMantle、そしてHSA - PC Watch ^ AMD，SoCになった新世代APU「Temash」「Kabini」を正式発表。Jaguar＋GCNとなったそのアーキテクチャを丸裸にする - 4Gamer.net ^ AMD，次期主力APU「Kaveri」で対応する新技術「hUMA」を発表。CPUとGPUが同じメモリ空間を共有可能に - 4Gamer.net ^ HSA Developer Tools - HSA Foundation ^ 【後藤弘茂のWeekly海外ニュース】 AMD GPUとモバイルGPUで同じプログラムを走らせるHSA構想 ^ 【後藤弘茂のWeekly海外ニュース】AMDなどがHSAのアップデートをHot Chipsで行なう - PC Watch ^ 【後藤弘茂のWeekly海外ニュース】AMDが次世代APU「Carrizo」の低消費電力の秘密を公開 - PC Watch ^ 【後藤弘茂のWeekly海外ニュース】PS4とXbox Oneのアーキテクチャはなぜ似通ったのか - PC Watch ^ デスクトップPC向けRichland正式発表。 - （2013年6月5日） ^ A10-6700T - （2013年8月23日） ^ AMD，Richland世代のAPU「A10-6790K」と「A4-6300」を発売。 - （2013年11月29日） ^ AMD quietly releases "Richland" A4- and A6-Series APUs - （2014年3月5日） ^ “A10-6800K with Radeon™ HD 8670D”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “A10-6800B with Radeon™ HD 8670D”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “A10-6790K with Radeon™ HD 8670D”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “A10-6790B with Radeon™ HD 8670D”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “A10-6700 with Radeon™ HD 8670D”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “A10-6700T with Radeon™ HD 8650D”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “A8-6600K with Radeon™ HD 8570D”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “A8-6500 with Radeon™ HD 8570D”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “A8-6500T with Radeon™ HD 8550D”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “AMD A-Series Processors”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “A6-6420K with Radeon™ HD 8470D”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “AMD A-Series Processors”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “A6-6400K with Radeon™ HD 8470D”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “AMD A-Series Processors”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “A4-7300 with Radeon™ HD 8470D”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “A4-6320 with Radeon™ HD 8370D”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “A4-6300 with Radeon™ HD 8370D”. 2017年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月13日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Desktop PCs”. 2014年3月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年3月6日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Desktop PCs”. 2013年6月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月15日閲覧。 ^ AMD，「Richland」こと新世代A-Series APUを発表。 - （2013年3月12日） ^ AMD、「Kabini」「Temash」ことモバイル向け新APUを発表 - (2013年05月23日) ^ “AMD Accelerated Processors for Notebook PCs”. 2015年6月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月15日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Notebook PCs”. 2015年6月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月15日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Notebook PCs”. 2015年6月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月15日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Notebook PCs”. 2015年6月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月15日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Notebook PCs”. 2015年6月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月15日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Notebook PCs”. 2015年6月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月15日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Notebook PCs”. 2015年6月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月15日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Notebook PCs”. 2014年9月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月15日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Notebook PCs”. 2014年9月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月15日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Notebook PCs”. 2015年6月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月15日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Notebook PCs”. 2015年6月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月15日閲覧。 ^ “【後藤弘茂のWeekly海外ニュース】AMDの完成形APU「Kaveri」のアーキテクチャ - PC Watch”. 2017年12月23日閲覧。 ^ “A10-7850K with Radeon™ R7 Series”. 2017年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月23日閲覧。 ^ “A10-7800 with Radeon™ R7 Series”. 2017年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月23日閲覧。 ^ “A10-7700K with Radeon™ R7 Series”. 2017年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月23日閲覧。 ^ “A8-7650K with Radeon™ R7 Series”. 2017年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月23日閲覧。 ^ “A8-7600 with Radeon™ R7 Series”. 2017年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月23日閲覧。 ^ “A6-7400K with Radeon™ R5 Series”. 2017年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月23日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Notebook PCs”. 2017年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月23日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Notebook PCs”. 2017年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月23日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Notebook PCs”. 2017年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月23日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Notebook PCs”. 2017年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月23日閲覧。 ^ “AMD Accelerated Processors for Notebook PCs”. 2017年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月23日閲覧。 ^ AMD，定格クロックが4GHzを超えた新APU「A10-7890K」など，デスクトップPC向けの新プロセッサを発表 ^ 発売されたばかりのA8-7670Kを殻割り、中身は金属ハンダなのかチェック - AKIBA PC Hotline! ^ 【瀬文茶のヒートシンクグラフィック】【番外編】Godavariの殻割りで、隠された改良を明らかにする - PC Watch ^ “A10-7890K with Radeon™ R7 Graphics and Wraith cooler”. 2017年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月23日閲覧。 ^ “A10-7870K with Radeon™ R7 Series”. 2017年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月23日閲覧。 ^ “A10-7860K with Radeon™ R7 Series”. 2017年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月23日閲覧。 ^ “AMD A8-Series APU for Desktops”. 2017年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月23日閲覧。 ^ “A6-7470K with Radeon™ R5 Series”. 2017年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月23日閲覧。 ^ “AMD A10-Series A10-8780P - AM878PAIY43KA Extreme”. 2017年12月27日閲覧。 ^ “AMD A10-Series APU for Laptops”. 2017年12月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月27日閲覧。 ^ “AMD A8-Series APU for Laptops”. 2017年12月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月27日閲覧。 ^ “A6-8500P with Radeon™ R5 Graphics”. 2017年12月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12月27日閲覧。 ^ AMD，第7世代APU「Bristol Ridge」デスクトップPC向けモデルの出荷開始を発表。 ^ ASCII (2020年7月27日). “Zen2コアAPU「Renoir」のデスクトップ版を突然投入　AMD CPUロードマップ”. 2021年4月28日閲覧。 AMDが“Fusion”プロセッサとオクタコアに進む理由 (2007) AMD プロセッサー