APU: Qué es y cómo funciona

La APU fue un concepto que AMD se sacó de la manga con su proyecto Fusion, en el que pretendía unir la CPU y una GPU en un solo chip. Sin embargo, esta unidad de procesamiento no es igual a una CPU con iGPU, tiene sus diferencias, ventajas y desventajas que vamos a explorar aquí de forma más detallada.

¿CPU + iGPU ≠ APU?

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Antes de nada, ya que decir qué es una APU y si existe alguna diferencia entre una APU y una CPU con iGPU. Lo cierto es que a grandes rasgos no hay diferencias, el término APU fue acuñado por AMD para diferenciar entre sus unidades puramente de CPU y las que incluían una GPU integrada. En cambio, Intel no siguió este mismo camino…

Una APU (Accelerated Processing Unit), o Unidad de Procesamiento Acelerado, es un dispositivo que combina la CPU con la GPU integrada, generalmente en un solo chip monolítico. Esto tiene algunas ventajas frente a usar un chip separado de iGPU en el mismo empaquetado, como es el caso de Intel, aunque esta diferencia se está disipando con el uso de los nuevos empaquetados y los interposers gracias a la tecnología TSV, ya que la eficiencia y latencia de las comunicaciones entre ambas unidades es menor.

Como he comentado anteriormente, la APU fue un término acuñado por AMD, para dar nombre a las nuevas unidades que se venderían tras su proyecto Fusion, cuando la compañía americana compró a la canadiense ATI. Una forma de incluir unidad gráfica a bajo precio y con mayor eficiencia energética, a costa de un rendimiento inferior y de compartir la memoria RAM principal entre CPU y GPU.

Diferencia entre una APU y una CPU

Desde una perspectiva técnica, la principal diferencia entre una APU y una CPU es que esta última no incluye gráficos integrados. Sin embargo, si analizamos más de cerca una APU y una CPU con iGPU, vemos que existen otros cambios como el que he delatado anteriormente, y es que la iGPU suele incluirse en el mismo chip monolítico en el caso de la APU. No obstante, en la microarquitectura Zen 4 hemos visto un cambio, ya que la GPU (GPU Complex), se ha movido fuera de los chips de CPU (CCD), y se ha integrado dentro del I/O Die. Por tanto, se ha vuelto más parecida al concepto de Intel, por lo que ya la diferencia es casi meramente de marketing…

Es decir, mientras Intel lo denomina Core X con iGPU, AMD distingue entre CPU, cuando no incluye gráficos, y APU cuando sí los incluye.

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Ventajas y desventajas de una APU

La APU combina varios componentes en un mismo empaquetado, es decir, un SoC, un concepto atractivo y que han seguido también otros como Intel, Apple, etc. Además, la proximidad física entre la CPU y la GPU integrada, permite que la transferencia de datos sea eficiente y rápida, sin embargo, también presentan algunos inconvenientes.

Entre las virtudes tenemos que:

• Desarrollo de software: permite a los desarrolladores de software trabajar con una arquitectura heterogénea, combinando CPU y GPU. Esto facilita el trabajo para aquellos proyectos en los que se requiere capacidad de procesamiento paralelo, ya que la GPU de una APU también puede trabajar con APIs como OpenCL, es decir, usarla como una GPGPU, y al estar compartiendo espacio de memoria con la CPU, esto las hace eficientes en este aspecto.
• Creación de contenido visual: otra gran ventaja de la APU es que permite a muchos creadores de contenido o editores, crear contenido de calidad sin necesidad de tener una GPU dedicada. Esto no solo es un ahorro de dinero y de energía, sino que también resulta perfecto para muchos equipos como los ultrabooks.
• Videojuegos: las APUs son útiles para los jugadores que no tengan unas altas exigencias de rendimiento gráfico. Evidentemente las APUs no son las mejores unidades para títulos AAA con configuraciones avanzadas altas, pero sí que se pueden manejar bien con otros títulos y configuraciones más modestas, sin necesidad de pagar por una GPU dedicada. Además, el disponer de una APU no significa que tengas que renunciar a una tarjeta gráfica dedicada, ya que es totalmente compatible.

En cuanto a las desventajas de una APU, son básicamente las mismas que las de una CPU con iGPU integrada, es decir:

• Rendimiento gráfico limitado: aunque las APUs pueden manejar tareas gráficas, no deja de tener un rendimiento muy inferior al de una GPU dedicada o tarjeta gráfica. Además, carece de una memoria VRAM propia, las frecuencias de reloj suelen ser más bajas, etc.
• Memoria unificada: las APUs comparten la memoria RAM o memoria principal entre la CPU y GPU integrada. Por tanto, esto supone restar un porcentaje de la capacidad total de la memoria para este uso. Eso limita tanto a la CPU como a la GPU a la hora de disponer de mayor tamaño de memoria.
• Salida gráfica por defecto: aunque esto no es así en todos los equipos, sí que es cierto que los portátiles con iGPU tienen la salida de vídeo conectada a ésta unidad, por lo que incluso teniendo una dGPU, pasará por la iGPU, lo que puede resultar un problema. Por eso muchos equipos gaming con APUs o iGPU, han implementado el conocido como MUX Switch.

Por tanto, como conclusión, decir que si quieres el mayor rendimiento posible, lo mejor es optar por una CPU y una GPU dedicada, y olvidarte de las integradas…

Memoria unificada

Al ser un sistema heterogéneo, la CPU y la iGPU integrada conpmarten el mismo espacio de memoria (shared memory). Es decir, no tienen la memoria RAM dedicada a la CPU y la VRAM dedicada a la GPU, sino que ambas unidades de procesamiento se valen de la memoria RAM en ausencia de la segunda. En términos técnicos, esto se logra a través de un modelo de memoria coherente y unificado, al igual que hace Intel en sus dispositivos con iGPU o SoCs de Apple con M-Series cuyas CPUs y GPUs integradas trabajan con lo que ellos denominan Unified Memory.

Cuando la CPU invoca a la iGPU para realizar cálculos, lo hace a través de un programa Compute Shader. Este programa es procesado por la iGPU, que luego escribe el resultado de vuelta en la memoria del sistema en lugar de su propia VRAM. En cambio, en el caso de una CPU+iGPU o APU, todo se hace el la RAM principal, compartiendo ancho de banda del bus de memoria y capacidad, lo que tiene sus repercusiones negativas en el rendimiento.

Es importante destacar que la cantidad de memoria del sistema que se asigna a la iGPU puede variar dependiendo de las necesidades del sistema y de la configuración específica. En algunos casos, esta asignación de memoria puede ajustarse manualmente en el Setup del BIOS/UEFI.

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Otras consideraciones sobre la APU

Además de lo comentado anteriormente, también hay que tener en cuenta otras consideraciones a la hora de elegir una APU, y son las siguientes:

• Uso de RAM: como la APU necesita compartir la memoria RAM entre la CPU y GPU, considera tener una capacidad considerable de memoria RAM para conseguir un rendimiento óptimo. Como mínimo deberías elegir 16 GB o más.
• Placa base adecuada: a la hora de elegir una placa base para un PC, si vas a usar una APU, recuerda elegir una placa base que incluya las salidas de vídeo (DP, HDMI,…), ya que algunas placas base pueden ser compatibles con APUs y CPUs, pero las de las CPUs pueden no tener este tipo de salidas, puesto que se va a incluir una tarjeta gráfica dedicada.
• Uso con dGPU: si eliges una APU con una GPU dedicada, desde el sistema operativo te permite elegir entre usar la iGPU o la dGPU. Para mayor eficiencia, puedes usar la iGPU en tareas menos pesadas y la dGPU para las más pesadas. Si es un equipo portátil gaming, piensa en comprar aquellos que tengan el MUX Switch para un rendimiento óptimo.
• Drivers: cuando tienes una APU, debes instalar los drivers gráficos correspondientes para tu modelo. No solo basta con instalar los de la dGPU. Recuerda esto.

Ahora ya conoces un poco más de cerca la APU. ¡No olvides comentar con tus dudas, sugerencias, y demás!