Athlon 64 — это микропроцессор девятого поколения с архитектурой AMD64 , произведенный компанией Advanced Micro Devices (AMD), выпущенный 23 сентября 2003 года. [1] Это третий процессор, носящий название Athlon , и непосредственный преемник Athlon . ХР . [2] Athlon 64 был вторым процессором, реализовавшим архитектуру AMD64 (после Opteron ) , и первым 64-битным процессором, ориентированным на среднего потребителя. [3] Варианты Athlon 64 были произведены для Socket 754 , Socket 939 , Socket 940 и Socket AM2 . Это был основной потребительский процессор AMD, который в первую очередь конкурировал с процессорами Intel Pentium 4 , особенно с версиями ядра Prescott и Cedar Mill .
Athlon 64 — это первое процессорное ядро AMD K8 восьмого поколения для настольных и мобильных компьютеров. [4] Несмотря на то, что архитектура AMD64 изначально является 64-битной, она обратно совместима с 32-битными инструкциями x86 . [5] На смену линейке Athlon 64 пришли двухъядерные линейки Athlon 64 X2 и Athlon X2 .
Первоначально Athlon 64 имел кодовое название ClawHammer от AMD [3] и упоминался так внутри компании и в пресс-релизах. Первый Athlon 64 FX был основан на первом ядре Opteron , SledgeHammer . Оба ядра, произведенные по 130- нм техпроцессу , были впервые представлены 23 сентября 2003 года. Первыми доступными моделями были FX-51, подходящий для Socket 940, и 3200+, соответствующий Socket 754. [6] Как и Opteron, на на базе которого он был основан, для Athlon FX-51 требовалась буферная оперативная память (ОЗУ), что увеличивало конечную стоимость обновления. [7] На неделе после запуска Athlon 64 компания Intel выпустила Pentium 4 Extreme Edition, процессор, созданный для конкуренции с Athlon 64 FX. [8] Extreme Edition широко рассматривалась как маркетинговый ход, призванный отвлечь внимание от AMD, и в некоторых кругах быстро получила прозвище «Emergency Edition». [9] Несмотря на очень высокий спрос на этот чип, AMD на первых порах столкнулась с производственными трудностями, которые затруднили поставки Athlon 64 в больших количествах. В первые месяцы существования Athlon 64 AMD могла производить только 100 000 чипов в месяц. [10] Однако по производительности он был очень конкурентоспособен по производительности Pentium 4, а журнал PC World назвал его «самым быстрым». [11] Athlon FX-51 также превосходит Pentium 4 3.2C в тестах Quake III Arena и Unreal Tournament 2003 по данным Maximum PC . [12] «Ньюкасл» был выпущен вскоре после ClawHammer, с половиной кэша второго уровня . [13]
Все 64-битные процессоры, продаваемые AMD на данный момент, берут свое начало в проекте K8 или Hammer . 1 июня 2004 года AMD выпустила новые версии ядер ClawHammer и Newcastle для недавно представленного Socket 939 , измененного Socket 940 без необходимости в буферной памяти. [14] Socket 939 предлагал два основных улучшения по сравнению с Socket 754: контроллер памяти был изменен на двухканальную архитектуру , [15] удвоена пиковая пропускная способность памяти, а частота шины HyperTransport была увеличена с 800 МГц до 1000 МГц. [16] Сокет 939 также был представлен в серии FX в виде FX-55. [17] В то же время AMD также начала поставлять ядро «Winchester», изготовленное по 90-нанометровому техпроцессу.
Базовые версии «Венеция» и «Сан-Диего» пришли на смену всем предыдущим версиям 15 апреля 2005 года. Венеция, младшая часть, производилась как для Sockets 754, так и для 939 и включала 512 КБ кэша L2. [18] San Diego, чип более высокого класса, производился только для Socket 939 и удвоил кэш L2 Venice до 1 МБ . [19] Оба были произведены по 90-нм техпроцессу. [20] Оба также включали поддержку набора инструкций SSE3 , [21] новой функции, которая была включена в конкурирующий процессор Pentium 4 с момента выпуска ядра Prescott в феврале 2004 года. [22] Кроме того, AMD модернизировала контроллер памяти. для этой версии, что привело к повышению производительности, а также к поддержке новой оперативной памяти DDR . [23]
21 апреля 2005 года, менее чем через неделю после выпуска Venice и San Diego, AMD объявила о своем следующем дополнении к линейке Athlon 64 — Athlon 64 X2 . [24] Выпущенный 31 мая 2005 года, [25] изначально он также имел две разные версии ядра, доступные публике, Manchester и Toledo, единственной заметной разницей между ними был объем кэша L2. [26] Оба были выпущены только для Socket 939. [27] Athlon 64 X2 был очень хорошо принят обозревателями и широкой публикой, при этом сложилось общее мнение, что реализация многоядерности AMD превосходит реализацию конкурирующего Pentium D. . [28] [29] Первоначально некоторые считали, что X2 вызовет путаницу на рынке в отношении цен, поскольку новый процессор был ориентирован на того же «энтузиаста», рынок стоимостью 350 долларов США и выше [30], который уже занят существующим процессором AMD с процессором Socket 939 Athlon. 64 с. [31] Согласно официальной классификации чипов AMD, Athlon X2 нацелен на сегмент, который они называют « просьюмером », наряду с поклонниками цифровых медиа. [25] Athlon 64 был ориентирован на массового потребителя, а Athlon FX — на геймеров. Бюджетный процессор Sempron был ориентирован на потребителей , заботящихся о цене. [32] После запуска Athlon 64 X2 AMD на какое-то время превзошла Intel по розничным продажам в США, хотя Intel сохранила общее лидерство на рынке благодаря своим эксклюзивным отношениям с прямыми продавцами, такими как Dell. [33]
Некоторые критики некоторое время критиковали Athlon 64 из-за отсутствия поддержки DDR2 SDRAM , новой на тот момент технологии, которая была принята Intel гораздо раньше. [34] Официальная позиция AMD заключалась в том, что задержка CAS в DDR2 не достигла такой степени, когда потребителю было бы выгодно принять ее. [35] AMD, наконец, восполнила этот пробел, выпустив версию ядра «Orleans», первый процессор Athlon 64, поддерживающий Socket AM2 , выпущенный 23 мая 2006 года . [36] Была выпущена «Windsor», версия Athlon 64 X2 для Socket AM2. одновременно. И Орлеан, и Виндзор имеют либо 512 КБ , либо 1 МБ кэш-памяти второго уровня на ядро. [37] Одновременно с этим был выпущен Athlon 64 FX-62 на платформе Socket AM2. [38] Socket AM2 также потребляет меньше энергии, чем предыдущие платформы, и поддерживает AMD-V . [39]
Контроллер памяти, используемый во всех процессорах с поддержкой DDR2 SDRAM (Socket AM2), имеет расширенный диапазон адресов столбцов до 11 столбцов вместо обычных 10 столбцов и поддерживает размер страницы 16 КБ с поддержкой не более 2048 отдельных записей. Комплект небуферизованной памяти DDR2 OCZ , оптимизированный для 64-битных операционных систем , был выпущен для использования функций, предоставляемых контроллером памяти в процессорах с сокетом AM2, что позволяет контроллеру памяти дольше оставаться на одной странице, что приносит пользу приложениям с интенсивным использованием графики. [40]
Архитектура Athlon была дополнительно расширена с выпуском процессоров Athlon Neo 9 января 2009 года. Основанный на той же архитектуре, что и другие варианты Athlon 64, новый процессор имеет небольшой размер корпуса и ориентирован на рынок сверхпортативных ноутбуков .
Существует четыре варианта: Athlon 64 , Athlon 64 FX , Mobile Athlon 64 (позже переименованный в « Turion 64 ») и двухъядерный Athlon 64 X2 . [41] В линейке Athlon 64 распространены различные наборы команд, включая MMX , 3DNow! , SSE , SSE2 и SSE3 . [42] Все процессоры Athlon 64 также поддерживают бит NX — функцию безопасности, названную AMD «Улучшенная защита от вирусов». [43] Как реализации архитектуры AMD64 , все варианты Athlon 64 способны выполнять 16-битный , 32-битный код x86 и код AMD64 в двух разных режимах, в которых может работать процессор: « Legacy mode » и «long mode». В устаревшем режиме изначально выполняются 16- и 32-разрядные программы, а в длинном режиме изначально выполняются 64-разрядные программы, но также допускается запуск 32-разрядных программ в 64-разрядной операционной системе . [44] Все процессоры Athlon 64 имеют 128 килобайт кэш-памяти уровня 1 и не менее 512 КБ кэш-памяти уровня 2. [42]
Athlon 64 оснащен встроенным контроллером памяти, [5] ранее использовавшимся только в Transmeta Crusoe . Это означает, что контроллер работает на той же тактовой частоте , что и процессор, и что электрические сигналы проходят меньшее физическое расстояние по сравнению со старыми интерфейсами северного моста . [45] Результатом является значительное сокращение задержки (времени ответа) для запросов доступа к основной памяти. [46] Меньшую задержку часто называли одним из преимуществ архитектуры Athlon 64 перед архитектурами его конкурентов того времени. [47]
Поскольку контроллер памяти интегрирован в кристалл ЦП, системная память не имеет системной памяти, на которой можно было бы основывать свою скорость. [48] Вместо этого скорость системной памяти получается по следующей формуле (с использованием функции потолка ): [49]
Проще говоря, память всегда работает с заданной долей скорости процессора, при этом делитель является целым числом. Показатель «FSB» по-прежнему используется для определения скорости процессора, но скорость оперативной памяти больше не связана напрямую с этим показателем «FSB» (известным также как LDT).
Вторая шина, северный мост, соединяла ЦП с чипсетом и шиной подключения устройств (PCIe, AGP, PCI). Это было реализовано с помощью нового высокопроизводительного стандарта HyperTransport . AMD с некоторым успехом попыталась сделать это отраслевым стандартом. Это также было полезно при построении многопроцессорных систем без дополнительных клеевых чипов.
Буферы просмотра трансляции (TLB) также были увеличены (40 записей по 4 КБ/2 М/4 М в кэше L1, 512 записей по 4 КБ), [50] с уменьшенными задержками и улучшенным предсказанием ветвей , а количество бимодальных счетчиков в четыре раза больше в глобальной истории. прилавок. [44] Это и другие архитектурные улучшения, особенно в отношении реализации SSE, улучшают производительность инструкций за цикл (|IPC) по сравнению с предыдущим поколением Athlon XP. [44] Чтобы потребителям было проще это понять, AMD решила продавать Athlon 64 с использованием системы PR (рейтинг производительности), где цифры примерно соответствуют эквивалентам производительности Pentium 4, а не фактической тактовой частоте. [51]
Athlon 64 также оснащен технологией регулирования скорости процессора под брендом Cool'n'Quiet , функцией, аналогичной Intel SpeedStep , которая может снижать тактовую частоту процессора для снижения энергопотребления и тепловыделения. [52] Когда пользователь запускает нетребовательные приложения и нагрузка на процессор невелика, тактовая частота и напряжение процессора снижаются. Это, в свою очередь, снижает пиковое энергопотребление (максимальная расчетная тепловая мощность (TDP), установленная AMD на уровне 89 Вт) до 32 Вт ( уровень шага C0, тактовая частота снижена до 800 МГц) или 22 Вт (шаговый CG, тактовая частота уменьшена). до 1 ГГц). Athlon 64 также имеет встроенный распределитель тепла (IHS), который предотвращает случайное повреждение кристалла процессора при установке и снятии радиаторов. В предыдущих процессорах AMD люди, опасающиеся повредить кристалл, могли использовать прокладку ЦП .
Также включен бит No Execute ( бит NX ), поддерживаемый Windows XP Service Pack 2 и будущими версиями Windows, Linux 2.6.8 и выше, а также FreeBSD 5.3 и выше, для улучшенной защиты от злонамеренных угроз безопасности переполнения буфера. Аппаратно установленные уровни разрешений существенно затрудняют захват контроля над системой вредоносному коду. Он предназначен для того, чтобы сделать 64-битные вычисления более безопасной средой.
Процессоры Athlon 64 производятся по технологическому процессу «кремний на изоляторе » (SOI) 130 и 90 нм. [53] Все новейшие чипы (модели Winchester, Venice и San Diego) производятся по 90-нм техпроцессу. Модели Венеции и Сан-Диего также включают технологию лайнера с двойным напряжением [54] (смесь напряженного кремния и «сжатого кремния», последний из которых на самом деле не является технологией), разработанную совместно с IBM. [55]
Athlon 64 FX позиционируется как продукт для энтузиастов аппаратного обеспечения, продвигаемый AMD специально для геймеров . [56] В отличие от стандартного Athlon 64, у всех процессоров Athlon 64 FX множители полностью разблокированы. [57] Начиная с FX-60, линейка FX стала двухъядерной. [58] На момент выпуска FX всегда имел самую высокую тактовую частоту среди всех Athlon. [59] Начиная с FX-70, линейка процессоров также будет поддерживать двухпроцессорную установку с NUMA , называемую платформой AMD Quad FX .
Athlon 64 X2 — первый двухъядерный процессор для настольных ПК , произведенный AMD . В 2007 году AMD выпустила две последние версии Athlon 64 X2: AMD Athlon 64 X2 6400+ и 5000+ Black Editions. Оба процессора имеют разблокированный множитель, что позволяет использовать широкий диапазон настроек разгона. 6400+ основан на ядре Windsor 90 нм (3,2 ГГц, 2x1 МБ L2, TDP 125 Вт), а 5000+ основан на ядре Brisbane 65 нм (2,6 ГГц, 2 x 512 КБ L2, TDP 65 Вт). Эти процессоры Black Edition доступны в розничной продаже, но AMD не включает в розничную упаковку радиаторы.
Ранее представленный как Mobile Athlon 64 , Turion 64 теперь является торговой маркой, которую AMD применяет к своим 64-битным процессорам с низким энергопотреблением ( мобильным ) . Процессоры Turion 64 и Turion 64 X2 конкурируют с мобильными процессорами Intel , сначала с Pentium M , а затем с процессорами Intel Core и Intel Core 2 .
Более ранние процессоры Turion 64 были совместимы с разъемом AMD Socket 754 . Новые модели Richmond разработаны для процессора AMD Socket S1 . Они оснащены 512 или 1024 КБ кэш-памяти второго уровня, 64-битным одноканальным встроенным контроллером памяти и шиной HyperTransport 800 МГц . Функции экономии заряда батареи, такие как PowerNow! , играют центральную роль в маркетинге и полезности этих процессоров.
Схема наименования модели не дает понять, как сравнивать один Turion с другим или даже с Athlon 64. Название модели состоит из двух букв, тире и двузначного числа (например, ML-34). Две буквы вместе обозначают класс процессора, а число представляет рейтинг PR . Первая буква — M для одноядерных процессоров и T для двухъядерных процессоров Turion 64 X2 . Чем позже в алфавите появляется вторая буква, тем больше модель разработана для мобильности (низкого энергопотребления). Возьмем, к примеру, МТ-30 и МЛ-34. Поскольку буква T в MT-30 находится позже в алфавите, чем буква L в ML-34, MT-30 потребляет меньше энергии, чем ML-34. Но так как 34 больше 30, то МЛ-34 быстрее МТ-30.
В процессорах Athlon Neo размером 27 × 27 мм и толщиной 2,5 мм используется новый корпус под названием «ASB1», по существу корпус BGA , занимающий меньшую площадь, что позволяет уменьшить размеры ноутбуков и снизить стоимость. Тактовая частота процессоров значительно ниже, чем у настольных компьютеров и других мобильных аналогов, что обеспечивает низкий TDP: максимум 15 Вт для одноядерного процессора x86-64 с частотой 1,6 ГГц. Процессоры Athlon Neo оснащены 512 КБ кэш-памяти второго уровня и технологией HyperTransport 1.0, работающей на частоте 800 МГц.
На момент появления Athlon 64 в сентябре 2003 года были готовы и доступны только Socket 754 и Socket 940 (Opteron). На момент выпуска встроенный контроллер памяти не мог работать с небуферизованной (нерегистрированной) памятью в двухканальном режиме; В качестве временной меры они представили Athlon 64 на Socket 754 и выпустили немультипроцессорную версию Opteron под названием Athlon 64 FX в качестве компонента для энтузиастов с разблокированным множителем для Socket 940, сравнимого с Intel Pentium 4 Extreme Edition для процессоров Socket 940. рынок высокого класса.
В июне 2004 года AMD выпустила Socket 939 в качестве основного процессора Athlon 64 с двухканальным интерфейсом памяти, оставив Socket 940 исключительно для серверного рынка (Opterons) и отведя Socket 754 в качестве бюджетной линейки для Sempron и более медленных версий процессоров. Athlon 64. Со временем Socket 754 заменил Socket A на Semprons.
В мае 2006 года AMD выпустила Socket AM2, обеспечивающий поддержку интерфейса памяти DDR2. Также это ознаменовало выпуск AMD-V .
В августе 2006 года AMD выпустила Socket F для серверных процессоров Opteron , использующих форм-фактор чипа LGA .
В ноябре 2006 года AMD выпустила специализированную версию Socket F под названием 1207 FX для двухпроцессорных двухъядерных процессоров Athlon FX на платформе Quad FX. В то время как Socket F Opterons уже позволял использовать четыре ядра процессора, Quad FX допускал использование небуферизованной оперативной памяти и расширенную конфигурацию процессора/набора микросхем в BIOS. Следовательно, Socket F и F 1207 FX несовместимы и требуют разных процессоров, наборов микросхем и материнских плат.
Двухъядерный процессор
Двухъядерный процессор
Двухъядерный, два процессора (всего четыре ядра)
Также возможно: ClawHammer-512 (Clawhammer с частично отключенным кэшем L2)
На смену Athlon 64 в 2007 году пришла архитектура K10 , включая, помимо прочего, процессоры Phenom и Phenom II . Эти преемники имеют большее количество ядер на процессор и реализуют Hypertransport 3.0 и Socket AM2+/AM3.
По состоянию на февраль 2012 года процессоры Athlon 64 X2 все еще доступны в продаже. [61]