Definição de Fusion

Com a aquisição da ATI, a AMD deixou de ser apenas um fabricantes de processadores e chips de memória flash para entrar no mundo das placas 3D e chipsets. A idéia principal por trás da aquisição é criar uma plataforma mais forte, onde a AMD possa produzir, além dos processadores, também chipsets competitivos e otimizados para eles, sem depender unicamente do trabalho de outros fabricantes, como a nVidia e a ATI.

Embora não tenha fabricado uma só placa de vídeo offboard, desde 1998, quando lançou, sem sucesso, o chip i740, a Intel é atualmente o maior fabricante de chipsets de vídeo (em volume) com mais de 40% do mercado. Isso acontece porque, apesar de oferecerem um desempenho longe de ser fenomenal, as soluções de vídeo onboard da Intel são bastante populares.

O mesmo fenômeno acontece (embora em menor grau) com todos os demais fabricantes de chipsets. Embora sejam mais lentas, as placas 3D onboard são de longe as mais populares, já que a integração com a placa-mãe as torna muito baratas.

Com o Fusion, a AMD pretende levar a idéia ao próximo nível, integrando o chipset de vídeo ao próprio processador principal. Além da questão da integração e das otimizações relacionadas, a idéia oferece duas vantagens interessantes.

A primeira é que, ao ser incluído no processador, o chipset de vídeo passa a ser produzido utilizando a mesma técnica de fabricação que ele, o que reduzirá o consumo e permitirá que opere a freqüências de clock mais elevadas.

Tradicionalmente, as placas de vídeo são sempre produzidas utilizando técnicas de fabricação bastante antiquadas, sempre uma ou duas gerações atrás dos processadores. Em plena metade de 2007, a nVidia ainda fabrica seus chipsets 3D topo de linha usando uma técnica de 0.09 micron, enquanto tanto a Intel quando a AMD fabricam seus processadores usando a técnica de 0.065 micron, com a técnica de 0.045 já em vista.

A segunda vantagem é que, dentro do processador, a GPU teria acesso ao controlador de memória integrado, o que permitiria o acesso à memória RAM compartilhada com tempos de latência mais baixo do que as soluções atuais, que o fazem através do barramento PCI Express ou AGP. Este slide da AMD mostra o conceito:

Se bem exploradas, estas duas vantagens poderiam permitir o desenvolvimento de chipsets de vídeo integrado com um desempenho compatível com o das placas offboard, mesmo utilizando memória compartilhada. Isto seria uma grande vantagem competitiva para a AMD, já que você passaria a ganhar uma boa placa 3D "de brinde" junto com o processador.

Indo um pouco mais a fundo na idéia, chegamos a uma outra constatação. Embora fundamentalmente diferentes, o processador principal e a placa 3D são complementares. O processador principal é rápido ao processar instruções sequenciais, usadas pela maioria dos programas, enquanto a placa 3D é especializada em processar um grande volume de instruções paralelamente.

O processador principal pode renderizar imagens em 3D (como ao rodar games 3D antigos, com renderização via software), mas é muito lento nesta tarefa, de forma que mesmo um humilde chipset de vídeo onboard é capaz de superar praticamente qualquer processador atual nesta tarefa.

Da mesma forma, a placa 3D não é capaz de processar instruções sequenciais com um desempenho aceitável, de forma que depende do processador principal. Em um game 3D, o processador se encarrega de executar a engine, processar as respostas do AI e assim por diante, enquanto a placa 3D se encarrega de renderizar as imagens.

Apesar disso, a arquitetura paralelizada dos chipsets de vídeo poderia ser muito bem usada para executar outras tarefas, como rodar algoritmos de renderização e compressão de vídeo e áudio em geral, que atualmente não são aproveitadas.

Atualmente, ao assistir um filme em divx ou ripar um DVD, quase todo o processamento é feito pelo processador principal. Com o Fusion, a AMD pretende incluir algoritmos que permitam utilizar o processamento da GPU integrada para executar este tipo de tarefa, fazendo com que, mais do que ser simplesmente uma placa de vídeo integrada, ela possa melhorar o desempenho do sistema em aplicações diversas. Teríamos então novos conjuntos de instruções (similares ao SSE), que permitiriam que os programas utilizem o processamento da GPU integrada.

As primeiras versões do Fusion serão compostas de dois componentes separados, um processador e um chipset de vídeo dentro do mesmo encapsulamento e interligados através de um link HyperTransport. A AMD planeja lançá-las ainda em 2008, mas elas não devem trazer grandes vantagens em relação a usar um processador e uma placa 3D offboard, com exceção de uma possível redução no custo.

A coisa começa a ficar mais interessante a partir da segunda fase, quando os dois componentes são integrados no mesmo chip, permitindo um nível de otimização muito maior. A partir daí, o plano da AMD é fundir os dois componentes, produzindo processadores capazes de desempenhar simultaneamente as duas funções. Teríamos então processadores que, além das unidades de execução, unidades SSE e coprocessador aritmético, teriam unidades de processamento de mapas de texturas, vertex shaders e pixel shaders, como os incluídos nos chipsets de vídeo 3D.

Esse nível de integração faz sentido sobretudo nos notebooks, pois tende a reduzir o consumo elétrico do equipamento, em relação ao uso de um processador e um chipset de vídeo separados, como atualmente.

Nos desktops, a combinação de CPU e GPU pode trazer ganhos maiores do que o desenvolvimento de processadores com mais núcleos (de 4 para 8, por exemplo), já que o ganho de migrar para processadores com mais núcleos tende a ser cada vez menor. Um processador bem otimizado, com 2 núcleos e uma GPU embutida poderia se sair melhor que um processador com 4 núcleos e uma placa 3D offboard equivalente em diversas aplicações.

É importante notar que a Intel está desenvolvendo uma solução similar para o Nehalem, que também terá uma GPU embutida, o que mostra que a fusão de processador e placa 3D pode estar mais próxima do que podemos imaginar.