Accelerated Processing Unit (kurzAPU; englisch für „beschleunigte Verarbeitungseinheit“), auchAdvanced Processing Unit (engl. für „fortschrittliche Verarbeitungseinheit“) ist eine unter anderem an die Abkürzungen „CPU“ und „GPU“ angelehnte Bezeichnung für einenHauptprozessor mit integriertenKoprozessoren, die fast ausschließlich vonAMD verwendet wird. Wie der Name bereits andeutet, soll dabei der Hauptprozessor durch einen oder mehrere Koprozessor(en) in bestimmten Situationen beschleunigt werden. Als Koprozessor kann dabei einGrafikprozessor (GPU),Vektorprozessor,Streamprozessor oder auch jeder andere beliebige Prozessor dienen, der dem Hauptprozessor in bestimmten Situationen überlegen ist. Lediglich ein mathematischer Koprozessor in Form einerGleitkommaeinheit (auch „FPU“ abgekürzt), der – neben anderen – schon lange vor der Definition des APU-Begriffes im Hauptprozessor integriert war und damit zum Bestandteil des Hauptprozessors wurde, ist davon ausgenommen.
Kreiert und geprägt wurde die BezeichnungAccelerated Processing Unit vom Mikroprozessor-HerstellerAMD, der diese Bezeichnung zur Kennzeichnung vonHauptprozessoren mit integrierterGrafikeinheit verwendet.AMD Fusion ist der Codename dieses Prozessorkonzepts, welches CPU, GPU sowie Video- und andere Hardwarebeschleuniger auf einemDie vereint.
Erste Ankündigungen für die Integration einesGrafikprozessor-Kerns in einemHauptprozessor hatte es bereits im Jahr 2006, nach der Übernahme vonATI durch AMD, gegeben.[1] Ab Mai 2010 wurden Prototypen an die ersten Kunden ausgeliefert[2] und auf derComputex im Frühling 2010 wurde bekannt gegeben, dass die APU-ModelleLlano undOntario im ersten Halbjahr 2011 in den Handel kommen sollen.[3][4] Zudem wurde im Vorfeld derCES 2011 bekannt, dass erste Rechner in Form vonTablet-PCs und-Computer auf Basis der APU-SerienZacate undOntario im ersten Quartal 2011 ausgeliefert werden.[5]
Auch Intel liefert seit dem Jahr 2012 mit ihrer Core-I-Serie Hauptprozessoren mit integrierter Grafikeinheit, verwendet jedoch nicht den Begriff 'APU'. Beispielsweise ist die GPU in denIvy-Bridge-Prozessoren durch Unterstützung vonOpenCL undDirect Compute auch für universelle Computerberechnungen nutzbar.[6] Auch andere Wettbewerber verwenden den „APU“-Begriff nicht.
Um einen Chip 'APU' nennen zu können, sollte der Prozessor (CPU) einen oder mehrere Hauptprozessor-Kerne und mindestens einen zusätzlichen Koprozessor für spezielle Aufgaben enthalten. Der zusätzliche Koprozessor ist dabei meist ein Grafikprozessor (GPU).[7] Mit diesem Konzept will man vor allem die Vorteile unterschiedlicher Prozessortypen/Prozessorarchitekturen vereinen. Das Konzept an sich wird daher auch in Anlehnung an Mehrkernprozessorsysteme alsheterogenes Rechnen (englisch:heterogeneous computing) bezeichnet, da nun heterogene Prozessortypen in einem System vorkommen.
Da Grafikprozessoren im Laufe ihrer Entwicklungsgeschichte einen Teil ihrer Spezialisierung auf Grafik aufgaben und immer mehr zu frei programmierbaren Prozessoren wurden, die insbesondere datenparallele Aufgaben sehr schnell bearbeiten können, sahen hier die Hersteller die Möglichkeit, die für sequentielle Aufgaben optimierten Hauptprozessoren mit dieser Art von Koprozessor sinnvoll zu ergänzen. Da zudem jeder PC sowieso einen Grafikprozessor benötigt, sollte auch der Übergang in der Zeit, in der entsprechende Software für den Koprozessor fehlt, durch die reinen Vorteile eines Grafikprozessors überbrückbar sein.
Entscheidend für die BezeichnungAPU ist dementsprechend nicht nur die Integration eines Grafikprozessors in den Hauptprozessor, sondern auch die Eignung dieses Grafikprozessors zur Berechnung von universellen Aufgaben abseits von reinen Grafikberechnungen.
Grafikprozessoren wurden schon sehr früh fürGPGPU-Zwecke eingesetzt, allerdings geschah die Programmierung sehr nahe an der Hardware und konnte damit nicht ohne weiteres auf andere Grafikprozessoren übertragen werden, womit auch die Verbreitung entsprechender Programme und Tools sehr eingeschränkt blieb. Ein weiterer wichtiger Schritt von einem reinen Hauptprozessor mitIGP zur sogenanntenAPU ist somit die Unterstützung von Hersteller übergreifenden Programmierstandards wie OpenCL und Quasistandards wie Direct Compute in derDirectX-11-API vom Grafikprozessor.
Abseits der programmierbaren GPU-Teile hat die GPU aber auch fest verdrahtete Einheiten (engl.: Fixed Function Units), die abseits der Grafik genutzt werden können. So können die Videodecodiereinheiten wie etwaUVD oderNvidias Videoprozessor schon sehr lange für das Decodieren von bestimmten Codecs genutzt werden und damit ebenfalls den Hauptprozessor entlasten. Intels integrierte GPU inSandy-Bridge-CPUs haben abseits solcher Decodiereinheiten auch fest verdrahtete Encodiereinheiten, mit denen das Encodieren von Videos bei bestimmten Codecs beschleunigt werden kann. Da sowohl das Encodieren als auch das Decodieren aber nur auf bestimmte Codecs begrenzt und nicht frei programmierbar ist, werden entsprechende CPUs bei enger Auslegung der APU-Definition immer noch als „CPUs mit IGP und Zusatzbeschleunigungsfunktionen“ bezeichnet und nicht als APUs, da hierbei das Konzept des Verbindens von mehreren Prozessorarchitekturen mit unterschiedlichen Vorteilen fehlt und lediglich eine Prozessorarchitektur durch fest verdrahtete Einheiten auf manche Gebiete spezialisiert wird.
