6年的努力，AMD成功实现了25×20计划

翻译自——EEtimes

六年前AMD启动了其能源效率计划，当时它设定了一个具有挑战性的目标，即到2020年将笔记本电脑的能源效率提高25倍(25×20)。如今期限已到，AMD宣布它不仅达到了它的目标，事实上，甚至还超过了预期。据AMD官方透露，全新的Renoir APU——Ryzen 7 4800H的能效与2014年的基准线相比，提升了31.7倍，远超当时设定了25倍目标。

过去两周，苹果宣布放弃使用英特尔处理器，代之以自己开发的Arm处理器的消息一直是媒体关注的焦点，但英特尔的问题并不局限于失去苹果。它在个人电脑业务上的市场份额也在输给AMD。AMD在高性能电脑领域的市场份额取得了长足的进步，在笔记本电脑领域的市场份额也有所增加，而笔记本电脑在过去一直是AMD的弱项。

AMD在笔记本电脑领域表现出色的原因在于，他们一直专注于提高处理器的性能和能源效率。

早在2014年，一篇关于AMD 25×20主题的白皮书，当时认为大幅提高功率效率是一个大胆的目标。就连AMD也承认，在过去的6年里，其电力效率仅提高了10倍。2014年，AMD的笔记本电脑处理器与英特尔的竞争不是特别激烈，而要与英特尔在笔记本电脑领域展开竞争，AMD还有很长的路要走。此外，AMD在电源管理能力、半导体制造过程节点和CPU性能方面落后于英特尔。但是，从那时起，在他们的25×20倡议的驱动下，AMD已经在所有这些领域取得了巨大的进步。

项目伊始

在25×20计划开始时，AMD预计CPU性能将提高约4倍，功率效率将提高约6倍，达到约25倍(将CPU性能提高乘以功率效率提高)。他们最终实现的是笔记本电脑处理能力提高了5倍，超过了6倍的能效目标。

AMD的测量混合了两种不同的测试过程。性能是通过结合CPU和GPU基准来衡量的，而功率效率是通过遵循能源之星程序的功率规范来衡量的。AMD使用一个可以扩展更多CPU核的程序——Cinebench R15来测量CPU性能。AMD使用的GPU基准是3DMark11。

AMD的方法也要求不能同时测量这两个过程。其基本原理是，当用户需要性能时，系统提供所需的CPU和GPU性能。当用户需要电池寿命时，功率效率测量就会告知你效率的情况。平衡这两个关键矢量是任何优秀笔记本设计的标志。

在最初的2014年场景中，AMD预计它将需要异构系统架构(HSA)来达到其性能目标——GPU被用作计算工作负载的性能加速器。相反，AMD的Zen CPU核心提供了大部分的性能提升。虽然AMD不需要HSA，性能测试方法也包括CPU和GPU的性能指标在性能基准。

从图表中可以看出，2017年Raven Ridge在性能上是一个巨大的飞跃，其中AMD结合了新的Zen x86内核和Vega集成显卡。CPU性能的巨大提升是由于Zen内核的每周期指令(IPC)的改进和内核数量的倍增。Vega图形核心也通过设计变化和进程缩小得到了改进。AMD也在2019年推出了12nm的Zen+芯线。

如今，AMD在Renoir处理器的CPU性能上有了另一个大飞跃，从4个Zen+核(12LP)在7nm内迁移到8个Zen 2核。与Zen+相比，Zen 2内核的IPC也有15-20%的提高。同样，图形也在逐步的改进。

从3DMARK成绩可以看出，在物理分数上Ryzen 7 4800H有着0.2%的领先，虽然基本可以看作测试误差，但也足够证明Ryzen 7 4800H是一款足以撼动Intel移动平台老大地位的强悍CPU。

此外，动力管理方面，AMD的改进合理地追踪了2014年6倍的改进目标。进程节点的缩减有助于AMD的处理器从GlobalFoundries的28nm制程，到14LP，再到12LP，现在的Ryzen移动处理器采用的是TSMC的7FF制程。

2014年，AMD将其28nm Kaveri移动产品定义为挑战基线，每年公司都会在架构和流程方面进行改进。在Kaveri之后出现了Carrizo，它有一个更好的电力分配方法，减少了由于宽松的电压裕度造成的能源浪费。

AMD使用的效率度量是基于ETEC能源之星计划定义的“典型能源使用”模型，该模型对各种能源状态有多重权重，包括:睡眠功率、空闲功率和一些负载功率。虽然AMD可能已经使用了一个典型的笔记本电脑，每一个笔记本电脑将有不同的设计选择。为了最大限度地提高测试的一致性和可重复性，AMD使用了内部参考平台，这些平台通常是基于与新产品一起发布的首批设备之一。

通过继续从高级配置和电源接口(ACPI)规范中添加新的电源节约模式，包括新的S0ix低功耗状态，也实现了功耗的改进。在此过程中，AMD还做了其他改进，比如降低了公司的,Infinity Fabric总线技术。“能源之星”计算中的“效率”部分主要用于降低闲置功率。在进入和退出电源状态时减少CPU延迟也有助于更快地到达空闲状态。

为了达成25×20目标，AMD通过专注于开发高度整合并有效的SoC架构、增强的实时电源管理特性以及硅片级别的能耗优化，以此减少能源消耗，达到能效提升的目的。

对一项指定的任务，AMD将平均计算时间在2014年的基础上减少了80%，同时还减少了84%的能源消耗。这意味着如果一家企业将2014年的100,000台AMD笔记本全部升级成2020年的新款，会获得超过5倍的计算性能，而相关笔记本的能耗则降低84%。当这批笔记本使用超过3年之后，企业将节省大约280亿千瓦小时的电力，减少1942,000千克的碳排放，相当于生长了10年的32,000棵树所能减少的碳排放量。

下一个期待

AMD的计算方法在6年多的时间里略有改变，但最终的处理器比2014年的要好得多，这样消费者受益于更多的笔记本电脑选择。虽然AMD实现了自己的目标，但这还没有结束——他们将把自己的目标从笔记本电脑扩展到服务器和高性能计算。从2021年开始，AMD将为这两款超级计算机提供CPU和GPU，对于能源部的这两款超级计算机来说，能效是极其重要的。