AMD A-Series (Llano)

Hinter dem Codenamen Llano verbirgt sich eine am 14. Juni 2011 vorgestellte Modellreihe von Mobilprozessoren aus dem Hause AMD. Die vom Hersteller als APU (Accelerated Processing Unit) bezeichneten Chips werden von Globalfoundries in einem 32nm SOI-Prozess gefertigt. Sie integrieren die Prozessorkerne, eine Grafikeinheit, den DDR3-Speichercontroller sowie PCIe-Lanes für die Anbindung einer zusätzlichen, dezidierten Grafikkarte auf einem gemeinsamen Die.

Mit den Llano-Modellen und der zugehörigen Sabine-Plattform wird die Vorgängergeneration namens Danube aus dem Jahr 2010 abgelöst, die auf die älteren Phenom II Prozessoren setzte.

Technische Daten

32 nm SOI Prozess
1,45 Milliarden Transistoren
228 mm² Die Größe
2 oder 4 Kerne
bis zu 4 Megabyte L2 Cache
160 bis 400 Shader-ALUs (VLIW5-Einheiten)
DirectX 11 Support
UVD3
Speichercontroller bis DDR3-1600 / DDR3L-1333
Unterstützung von 3DNow!, MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSE4a
TDP von 35 oder 45 Watt

Prozessorteil

Die Husky bezeichneten Prozessorkerne basieren auf dem bereits im mobilen Phenom II eingesetzten Propus der Generation K10.5, der für Llano an einigen Stellen überarbeitet wurde. Der bei den Quadcores pro Kern bisher 512 Kilobyte große L2 Cache wurde verdoppelt, womit die APU im Vollausbau auf nun insgesamt 4 Megabyte zurückgreifen kann. Der L1 Cache von 128 Kilobyte, davon je 64 Kilobyte für Daten und Instruktionen, bleibt unangetastet, ebenso gibt es auch weiterhin keinen L3 Cache. Zusammen mit weiteren kleinen Optimierungen wie einem verbesserten Prefetcher steigt die Pro-MHz-Leistung gegenüber dem Vorgänger um etwa 5%.

Schematischer Aufbau des Prozessorkernes

Featureseitig merkt man der Architektur ihr Alter mittlerweile an. Die SSE-Erweiterung AVX wird nicht unterstützt, ebensowenig AES-NI zur Beschleunigung von Verschlüsselungsoperationen. Immerhin verfügt Llano nun über einen "Turbocore 2.0" genannten Turbo-Modus, der bei Teillast einzelne Kerne beschleunigen kann. Die Funktionsweise unterscheidet sich an verschiedenen Stellen von Intels Pendant: Eine Steuereinheit schätzt anhand der Auslastung der einzelnen Kerne den Verbrauch ab und ermittelt, ob noch genügend Reserven für das Anheben der Taktrate bestehen. Alle Modelle verfügen über lediglich eine Turbostufe, die Grafikeinheit muss sogar vollständig darauf verzichten. Wie auch bei Sandy Bridge kann die TDP kurzzeitig überschritten werden, wenn der Prozessor zuvor nur wenig belastet war. Eine thermische Begrenzung für den Einsatz des Turbos gibt es zwar nicht, aber bei kritischen Temperaturwerten bewahrt Throttling die CPU vor dem Hitzetod.

Die vergleichsweise geringen Ausgangstaktraten können damit in schlecht parallelisierten Anwendungen je nach Modell um bis zu 1000 MHz (A6-3420M) gesteigert werden. Dennoch liegt die Prozessorleistung von Llano auf einem vergleichsweise niedrigen Niveau und tritt gegen die Einstiegs- und Mittelklassemodelle von Intels Sandy Bridge an, die über lediglich zwei Kerne verfügen. Insbesondere die Singlethreadleistung bleibt trotz Turbo-Modus deutlich hinter der Konkurrenz zurück. Für alltägliche Aufgaben wie das Surfen im Netz oder weniger anspruchsvolle Spiele ist die Performance aber ausreichend.

Grafikteil

Ein Hauptaugenmerk bei der Entwicklung von Llano lag auf der Integration einer leistungsfähigen GPU. Die Grafikeinheit mit Codenamen "Sumo" basiert auf dem DirectX-11-fähigen Redwood-Kern, der unter anderem auf der Radeon HD 5600 Serie verbaut wurde. In den Modellen der A8-Reihe (Radeon HD 6620G) sorgen 80 VLIW5 Einheiten mit zusammen 400 Shader-ALUs bei 444 MHz Takt für eine Leistung, die sich etwas hinter Modellen der unteren Mittelklasse wie einer Radeon HD 6530M oder der Geforce GT 525M einordnet. Dies genügt, um aktuelle Spiele in mittleren Auflösungen und Qualitätseinstellungen flüssig darzustellen. In den Modellen der Reihen E2, A4 und A6 sind nur 160, 240 bzw. 320 Shader-ALUs aktiviert, was die Performance entsprechend schmälert. Für die Videodecodierung ist der aktuelle UVD3 (Universal Video Decoder) verantwortlich.

Verfügbare Llano-GPUs:

Radeon HD 6620G mit 400 Shader-ALUs bei 444 MHz in allen Llano A8
Radeon HD 6520G mit 320 Shader-ALUs bei 400 MHz in allen Llano A6
Radeon HD 6480G mit 240 Shader-ALUs bei 444 MHz in allen Llano A4 (A4-3305M: 160 Shader bei 593 MHz)
Radeon HD 6380G mit 160 Shader-ALUs bei 400 MHz in allen Llano E2

Wie bei anderen integrierten Grafikkarten muss sich auch bei Llano die GPU die Speicherbandbreite mit der CPU teilen. AMD versucht diese Problematik durch die Unterstützung von schnellem DDR3-1600 (alternativ DDR3L-1333) und einer dynamischen Aufteilung der Bandbreite zu entschärfen. Dies gelingt weitestgehend, die HD 3000 Grafiklösung in Intels Sandy Bridge wird um bis zu Faktor 2 geschlagen. Zur weiteren Steigerung der Grafikleistung besteht die Möglichkeit, eine zusätzliche dezidierte Grafikkarte einzelnen oder im Crossfireverbund zusammen mit der integrierten GPU zu betreiben. Dieser Dual-Graphics genannte Modus steht für eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten mit verschiedenen Karten der HD 6000 Serie zur Verfügung. Oftmals hat der Nutzer allerdings mit Microrucklern und Treiberproblemen zu kämpfen, zudem wird derzeit kein DirectX 9 unterstützt.

Verfügbare Crossfire-Kombinationen der GPU:

	Llano A8 (Radeon HD 6620G)	Llano A6 (Radeon HD 6520G)	Llano A4 (Radeon HD 6480G)
Radeon HD 6770M	Radeon HD 6775G2	Radeon HD 6775G2
Radeon HD 6750M	Radeon HD 6755G2	Radeon HD 6755G2
Radeon HD 6730M	Radeon HD 6760G2	Radeon HD 6740G2
Radeon HD 6650M	Radeon HD 6740G2	Radeon HD 6720G2
Radeon HD 6630M	Radeon HD 6690G2	Radeon HD 6680G2
Radeon HD 6490M	Radeon HD 6645G2	Radeon HD 6545G2	Radeon HD 6515G2
Radeon HD 6470M	Radeon HD 6640G2	Radeon HD 6540G2	Radeon HD 6510G2
Radeon HD 6450M	Radeon HD 6640G2	Radeon HD 6540G2	Radeon HD 6510G2
Radeon HD 6430M			Radeon HD 6510G2

Leistungsvergleich aller Grafiklösungen in unserer Benchmarkliste

Auch wenn bisher alle mobilen Llano-Versionen eine Grafikeinheit besitzen ist es denkbar, dass AMD in Zukunft auch einzelne Modelle ohne GPU anbietet. Im Desktopbereich gibt es mit dem Athlon II X4 631 bereits eine solche reine CPU. Durch den entfallenden Energiebedarf des Grafikteils könnte der Prozessor damit höher getaktet und mit stärkeren dezidierten Grafikkarten kombiniert werden.

Chipsätze

Durch die Integration der Northbridge in den Prozessor reduziert sich der Umfang der Plattform auf zwei Chips: Lediglich die Southbridge, bei AMD Fusion Controller Hub (FCH) genannt, muss noch zusätzlich angebunden werden. Dies geschieht über vier der insgesamt 24 PCIe 2.0 Lanes von Llano, die restlichen 20 Lanes sind für den Anschluss einer dezidierten Grafikkarte (16 Lanes) und für zusätzliche Controller, beispielsweise Gbit Ethernet, gedacht (4 Lanes).

Mit dem A60M (Hudson-M2) und A70M (Hudson-M3) stehen zwei verschiedene FCHs zur Auswahl. Beide Modelle werden in 65 nm gefertigt und bieten 6x SATA-III, Gbit Ethernet und HD Audio Unterstützung. Während der A70M allerdings über 4x USB 3.0 und 10x USB 2.0 verfügt, muss sich der A60M auf 14x USB 2.0 beschränken.

Energiebedarf

Der Hersteller AMD hat großen Wert darauf gelegt, dem 1,45 Milliarden Transistoren starken Die insbesondere bei teilweiser Auslastung das Stromsparen beizubringen. Mit einer getrennten Spannungsversorgung für den CPU- und GPU-Part sowie dem Einsatz von Power Gating können ungenutzte Teile des Chips abgeschaltet werden, was die Leistungsaufnahme senken und somit die Akkulaufzeiten verbessern soll. Selbstverständlich ist auch die Cool 'n' Quiet genannte Technik wieder mit an Bord, die im Leerlauf die Taktrate bis auf 800 MHz senkt und auch die Spannung reduziert. In unseren bisherige Tests konnten Llano-Notebooks mit geringen Verbrauchswerten glänzen, die auf dem gleichen Niveau wie Sandy Bridge Notebooks mit umschaltbarer Grafiklösung liegen. Die Leistungsaufnahme unter Volllast ist der TDP von 35 bzw. 45 Watt angemessen und eignet sich für den Einsatz in Notebooks der 14 bis 17 Zoll Klasse.

Fazit

Mit der Llano-Generation hat AMD einen in vielen Bereichen überzeugenden Nachfolger der bisherigen Phenom II Mobilprozessoren auf den Markt gebracht. Insbesondere die leistungsfähige Grafikeinheit macht einen hervorragenden Eindruck und stellt die Konkurrenz in Form von Intels Sandy Bridge klar in den Schatten. In vielen Anwendungsbereichen kann die HD 6000 GPU eine zusätzliche, dezidierte Grafikkarte vollständig ersetzen, auch neuere Spiele können bei reduzierten Qualitätssettings meist flüssig dargestellt werden. Der aktuelle UVD3 ermöglicht die Beschleunigung von (HD-) Videos und prädestiniert Llano für günstige Multimedia-Notebook mit langer Akkulaufzeit.

Die Prozessorleistung wurde gegenüber dem Vorgänger kaum verbessert und kann nicht mit den neusten Core i5 und Core i7 Modellen konkurrieren. Für alltägliche Aufgaben wie das Surfen im Web, Officeanwendungen und die Videowiedergabe sind dennoch ausreichende Leistungsreserven vorhanden, auf den Quadcore-Modellen ist auch Multitasking möglich. Anwender, die besonders prozessorlastige Programme oder Spiele nutzen wollen, werden allerdings auch in Zukunft auf Sandy Bridge CPUs von Intel zurückgreifen.

Im Frühjahr 2012 erwarten wir bereits den "Trinity" genannten Nachfolger von Llano, der basierend auf der zweiten Generation von AMDs Bulldozer-Architektur die Prozessorleistung um 20% verbessern soll. Die Grafikeinheit soll sogar um weitere 30% schneller werden. Mit dem in 22 nm gefertigten Ivy Bridge wird AMD dann erneut ein harter Gegner erwarten. Wir vermuten, dass Intels kommende Generation auf der Prozessorseite auch weiterhin klar die Oberhand behalten wird, jedoch nicht die Grafikperformance von Llano oder Trinity erreicht.