Athlon | |
---|---|
CPU | |
Productie | din 1999 până în 2005 |
Producător | |
frecvența procesorului | 500-1400 MHz |
Frecvența FSB | 200-266 MHz |
Tehnologia de producție | CMOS , 250-180 nm |
Seturi de instrucțiuni | IA-32 , MMX , 3DNow! |
Conectori | |
Nuclei |
|
AMD K6-IIIAthlon XP |
AMD Athlon (în rusă „Atlon”) este denumirea comercială a procesorului compatibil x86 de înaltă performanță cu microarhitectura K7 introdus la 23 iunie 1999 de AMD .
Noul procesor a fost conceput pentru a concura cu Intel Pentium III , iar numele Athlon provine din alt limba greacă. ἆθλον - ("competiție", "recompensă în competiție" sau "loc de luptă; arena") și reflecta pretenția AMD la conducerea procesorului său.
Noul nucleu K7 a avut multe inovații, care au făcut posibilă creșterea semnificativă a performanței procesorului Athlon în comparație cu procesoarele anterioare de la companie, drept urmare, la momentul anunțului, Athlon era cel mai performant procesor x86 , depășind principalul său concurent, Intel Pentium III. [unu]
AMD continuă să folosească numele Athlon în serii ulterioare de microprocesoare.
Procesoarele AMD Athlon pentru computere desktop au fost produse în două opțiuni de pachet: SECC (toate modificările) și FCPGA (Thunderbird).
Un procesor Athlon într-un pachet SECC este un cartuş complet închis care conţine o placă de procesor cu un nucleu de procesor instalat pe ea (în toate modificările), precum şi cipuri cache BSRAM (în toate modificările, cu excepţia procesoarelor bazate pe nucleul Thunderbird). Procesorul este proiectat pentru a fi instalat în conectorul slot A cu 242 de pini .
La procesoarele bazate pe nuclee Argon, Pluto și Orion, memoria cache de al doilea nivel rulează la o frecvență de o treime până la jumătate din frecvența de bază , iar la procesoarele bazate pe nucleul Thunderbird rulează la frecvența de bază.
Placa procesorului are, de asemenea, un conector de proces cu 40 de pini acoperit de un cartuş. Conectorul conține contacte responsabile pentru setarea tensiunii de alimentare și a frecvenței de ceas. Cu ajutorul unui dispozitiv special conectat la procesor, este posibilă modificarea acestor parametri. [2]
Cartușul este format din două părți: un radiator metalic care este în contact cu cipul procesorului și cipurile de memorie cache (în cazul procesoarelor cu cache extern), precum și o carcasă din plastic care acoperă placa procesorului și protejează elementele. instalat pe el de deteriorare. Marcajul este situat pe marginea superioară a cartuşului.
Procesoarele Athlon într-un pachet FCPGA sunt proiectate pentru a fi instalate în plăci de bază cu socket A de 462 de pini și sunt un substrat din material ceramic cu un cristal deschis instalat pe el pe partea din față și contacte pe spate (453 de pini). Au existat și procesoare în ediție limitată cu suport organic. [3] Pe partea laterală a miezului sunt elemente SMD , precum și pini care stabilesc tensiunea de alimentare și frecvența de ceas (numite în mod obișnuit punți). Contactele sunt localizate în grupuri care au denumirile L1 - L7. Marcajul este aplicat pe cipul procesorului.
Inițial, cristalul nu a fost protejat de ciobire, ceea ce ar putea apărea ca urmare a deformarii radiatorului dacă a fost instalat incorect de către utilizatori necalificați, dar în curând a existat protecție împotriva deformărilor sub forma a patru garnituri rotunde situate la colțurile substrat. În ciuda prezenței garniturilor, dacă radiatorul nu a fost instalat cu atenție de către utilizatori neexperimentați, cristalul ar putea fi crăpat și ciobit (procesoarele cu astfel de daune erau de obicei numite „ciobite”). Într-o serie de cazuri, procesorul, care a suferit o deteriorare semnificativă a cristalului (cipuri de până la 2-3 mm de la colț), a continuat să funcționeze fără defecțiuni sau cu defecțiuni rare, în timp ce, în același timp, un procesor cu cipuri minore ar putea eșua complet. Cel mai simplu mod de a verifica procesorul pentru cristale ciobite a fost să alergi de-a lungul marginilor cristalului cu o unghie. [4] În cazul așchiilor, degetul a simțit în mod clar rugozitate. În prezența unei lupe sau a unui microscop , cipurile au fost determinate vizual. Cu toate acestea, în urma măsurilor de precauție de asamblare sau a instalării de către un asamblator experimentat, în loc de autoinstalare, a exclus daunele mecanice la procesoarele open-core, cum ar fi familia AMD K7 sau procesoarele Intel Pentium III și Celeron cu un nucleu Coppermine.
La expoziția Comdex Fall , desfășurată în toamna anului 1997 la Las Vegas ( SUA ), AMD a anunțat dezvoltarea unui procesor fundamental nou, cu nume de cod K7, care ar trebui să înlocuiască procesoarele din seria K6 . [5] În octombrie 1998, au fost lansate primele mostre de inginerie ale noului procesor. [6]
Primele procesoare Athlon (nucleul Argon) au fost destinate computerelor desktop și au fost fabricate folosind tehnologia CMOS de 250 nm . Miezul Argon a fost înlocuit cu miezul Pluto de 180 nm. Modelul, care a funcționat la o frecvență de 1 GHz , a primit numele Orion.
Următorul nucleu folosit în familia de procesoare Athlon a fost nucleul Thunderbird de 180 nm, care a primit un cache L2 integrat . O dezvoltare ulterioară a familiei de procesoare desktop Athlon au fost procesoarele Athlon XP lansate în octombrie 2001 .
Frecvența ceasului , MHz | 500 | 550 | 600 | 650 | 700 |
---|---|---|---|---|---|
Frecvența FSB, MHz | 200 | ||||
Anunțat | 23 iunie 1999 | 9 august 1999 | 4 octombrie 1999 | ||
Preț, USD [7] | 324 | 479 | 699 | 849 | 849 |
Frecvența ceasului, MHz | 550 | 600 | 650 | 700 | 750 | 800 | 850 | 900 | 950 | 1000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Frecvența FSB, MHz | 200 | |||||||||
Anunțat | 29 noiembrie 1999 | 6 ianuarie 2000 | 11 februarie 2000 | 6 martie 2000 | ||||||
Preț, USD [7] | — | — | — | — | 799 | — | 849 | 899 | 999 | 1299 |
Frecvența ceasului, MHz | 700 | 750 | 800 | 850 | 900 | 950 | 1000 | 1100 | 1200 | 1000 | 1133 | 1200 | 1333 | 1300 | 1400 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Frecvența FSB, MHz | 200 | 266 | 200 | 266 | |||||||||||
Anunțat | 5 iunie 2000 | 28 august 2000 | 17 octombrie 2000 | 30 octombrie 2000 | 22 martie 2001 | 6 iunie 2001 | |||||||||
Preț, USD [7] | — | — | — | — | — | — | 853 | 612 | — | — | — | 350 | 318 | 253 |
Primul nucleu folosit în procesoarele Athlon are o arhitectură fundamental nouă în comparație cu procesoarele AMD anterioare.
Caracteristicile cheie ale procesoarelor cu arhitectură K7 sunt:
Cache-ul L2 de 512 KB funcționează la jumătate din frecvența de bază și este realizat sub forma a două cipuri BSRAM (de obicei s-au folosit cipuri Toshiba sau NEC ) situate pe ambele părți ale cipului procesorului.
Pentru a simplifica producția de plăci de bază , conectorul slot Slot A a fost făcut compatibil mecanic cu soclul procesorului Intel popular - Slot 1 , ceea ce a permis producătorilor să folosească același conector pe plăcile de bază pentru Celeron, Pentium II, Pentium III (pe nucleul Katmai ) și procesoare Athlon . Slot A și Slot 1 nu sunt compatibile electric. Numerotarea pinilor conectorului este, de asemenea, diferită.
Procesoarele Athlon de pe miezul Argon au conținut 22 de milioane de tranzistori și au fost produse folosind tehnologia de 250 nm, aria cristalului fiind de 184 mm². Tensiune de alimentare - 1,6 V, disipare maximă a căldurii - 50 W (la o frecvență de 700 MHz).
Miezul Pluto, cunoscut și sub numele de K75, este un nucleu Argon (K7) de 180 nm. Tranziția la noua tehnologie a făcut posibilă creșterea frecvenței de ceas a procesoarelor Athlon la 1 GHz. Miezul procesorului Athlon, care operează la o frecvență de 1 GHz, și-a primit propriul nume - Orion.
Memoria cache de nivel al doilea a funcționat încă la o frecvență de bază incompletă, cu toate acestea, din cauza creșterii frecvenței de bază și a imposibilității de a opera cipuri BSRAM la frecvențe de peste 350 MHz, au fost introduse noi divizoare de frecvență a memoriei cache - 2/5 și 1 /3. Astfel, pentru diverse modele, frecvența de funcționare a cipurilor de memorie cache a fost: pentru modelele de până la 700 MHz - 1/2 frecvență nucleu (275-350 MHz), pentru modelele de la 900 MHz - 1/3 frecvență nucleu (300-333 MHz). ), în rest - 2/5 din frecvența de bază (300-340 MHz).
Datorită faptului că frecvența de operare a memoriei cache L2 în procesoarele Athlon bazate pe nucleul K75 este maximă pentru modelul de 700 MHz, o creștere suplimentară a frecvenței de ceas de bază nu a condus la o creștere corespunzătoare a performanței din cauza frecvenței de operare mai scăzute a cache-ului. .
Miezul K75, ca și miezul Argon, conține 22 de milioane de tranzistori, cu toate acestea, datorită trecerii de la tehnologia 250 nm la 180 nm, aria de bază a fost redusă la 102 mm². Tensiune de alimentare - de la 1,6 la 1,8 V, disipare maximă a căldurii - 65 W (la o frecvență de 1000 MHz).
Nucleul Thunderbird este un nucleu K75 cu un cache L2 integrat de 256 KB care rulează la frecvența de bază. Spre deosebire de procesoarele anterioare care au o arhitectură cache inclusivă, procesoarele de bază Thunderbird au o arhitectură cache exclusivă. Cu o astfel de organizare a memoriei cache, datele din primul nivel cache nu sunt duplicate în al doilea nivel cache. Acest lucru a făcut posibilă obținerea unui cache cu un volum efectiv de 384 KB în procesoare bazate pe nucleul Thunderbird (128 KB de cache de prim nivel și 256 KB de cache de al doilea nivel).
Dezavantajele procesoarelor Athlon sunt latența relativ mare a memoriei cache, precum și lățimea magistralei sale care nu s-a modificat în timpul integrării cache-ului L2 , care era încă de 64 de biți (în timp ce procesorul Pentium III cu un cache integrat) . are o magistrală pe 256 de biți).
Integrarea memoriei cache de nivel al doilea în nucleul procesorului, împreună cu creșterea performanței, a făcut posibilă renunțarea la utilizarea unei plăci de procesor și a unui cartus în viitor. Procesoarele Athlon bazate pe nucleul Thunderbird au fost produse în două tipuri de cazuri:
Inițial, procesoarele bazate pe nucleul Thunderbird aveau o frecvență magistrală de sistem de 200 MHz. În modelele ulterioare, frecvența magistralei sistemului este crescută la 266 MHz.
Procesoarele bazate pe nucleul Thunderbird au conținut 37 de milioane de tranzistori și au fost produse folosind tehnologia de 180 nm, aria cristalului fiind de 120 mm². Tensiune de alimentare - de la 1,7 la 1,75 V, disipare maximă a căldurii - 72 W (la o frecvență de 1400 MHz).
Disiparea căldurii procesoarelor Athlon a depășit-o pe cea a procesoarelor Pentium III concurente, dar aceste procesoare nu aveau încorporată măsurarea temperaturii de bază. Măsurarea a fost efectuată folosind un senzor termic situat sub procesor („senzor sub-socket”) și a fost caracterizată printr-o precizie scăzută. Adesea, senzorul nu a contactat carcasa procesorului, ci a măsurat temperatura aerului din apropierea procesorului. Cu toate acestea, eficiența protecției termice a procesoarelor Athlon a fost suficientă pentru a proteja procesorul în condiții normale de funcționare, protejând împotriva situațiilor precum o oprire mai rece. În același timp, instalarea procesorului a necesitat o anumită calificare: dacă răcitorul a fost instalat incorect, era posibilă deteriorarea mecanică și termică (de exemplu, dacă radiatorul nu a dus la defecțiunea procesorului din cauza ciobirii, lipsa contactului dintre cipul procesorului și radiatorul vor duce la deteriorarea procesorului termic [8] ). Opinia răspândită în rândul utilizatorilor fără experiență despre nefiabilitatea procesoarelor Athlon a fost asociată cu cazuri de instalare incorectă a procesorului [9] , cu acțiuni agresive (de exemplu, în celebrul videoclip de Thomas Pabst [10] o situație nerealistă de eșec complet ). a fost prezentată sistemul de răcire), precum și o lipsă de disponibil în vânzarea coolerelor eficiente și ușor de instalat pentru prima dată după lansarea procesoarelor Athlon bazate pe nucleul Thunderbird. Odată cu apariția coolerelor eficiente, problema răcirii procesoarelor Athlon a încetat să mai existe.
Nucleul Thunderbird a format baza procesoarelor pentru calculatoare cu costuri reduse - AMD Duron . Acestea diferă de procesoarele Athlon într-o cantitate redusă de memorie cache L2. O dezvoltare ulterioară a nucleului Thunderbird a fost nucleul Palomino utilizat în procesoarele Athlon XP .
Athlon a fost procesorul de birou de vârf al AMD de la lansarea sa în iunie 1999 până la introducerea procesorului Athlon XP în octombrie 2001 . În paralel cu Athlon, au existat următoarele procesoare x86 :
Până la sfârșitul anului 1999, vitezele de ceas ale procesoarelor fabricate de Intel și AMD s-au apropiat de 1 GHz. Din punct de vedere al oportunităților de publicitate, campionatul în cucerirea acestei frecvențe a însemnat o superioritate serioasă față de concurent, așa că Intel și AMD au făcut eforturi semnificative pentru a depăși jalonul gigaherți.
Procesoarele Intel Pentium III la acea vreme erau produse folosind tehnologia de 180 nm și aveau un cache L2 integrat care rula la frecvența de bază. La frecvențe apropiate de 1 GHz, memoria cache integrată a fost instabilă.
Procesoarele AMD Athlon au fost produse, de asemenea, folosind tehnologia de 180 nm, dar aveau un cache extern care rulează la o frecvență redusă. La frecvențe apropiate de 1 GHz, memoria cache a funcționat la o treime din frecvența de bază, ceea ce a făcut mai ușoară creșterea frecvenței de ceas a procesoarelor.
Acest lucru a predeterminat rezultatul confruntării: pe 6 martie 2000, AMD a introdus procesorul Athlon care funcționează la o frecvență de ceas de 1 GHz. Cache-ul L2 din acest procesor rula la 333 MHz. Livrările de Athlon 1 GHz către producătorii de sisteme finite ( Compaq și Gateway ) au început imediat după anunț, iar aceste procesoare au intrat în vânzare în mai puțin de o lună de la prezentare. [11] Două zile mai târziu, pe 8 martie 2000, Intel a anunțat procesorul Pentium III de 1 GHz, care a intrat în vânzare după o întârziere semnificativă. [12] [13]
Argon | Pluton | Orion | Thunderbird | ||
---|---|---|---|---|---|
Desktop | |||||
Frecvența ceasului | |||||
Frecvența miezului, MHz | 500-700 | 550-950 | 1000 | 650-1000 | 650-1400 |
Frecvența FSB , MHz | 200 | 200-266 | |||
Caracteristicile nucleului | |||||
Set de instructiuni | IA-32 , MMX , 3DNow! , 3DNow extins! | ||||
Înregistrați biți | 32 de biți (întreg), 80 de biți (real), 64 de biți (MMX) | ||||
Adâncimea transportorului | Număr întreg: 10 etape, Număr real: 15 etape | ||||
Adâncimea de biți SHA | 43 de biți[ clarifica ] | ||||
Adâncimea de biți SD | ECC pe 64 de biți + 8 biți | ||||
Număr de tranzistori , milioane | 22 | 37 | |||
cache L1 | |||||
Cache de date | 64 KB, apelare bidirecțională asociativă, lungime de linie de 64 de octeți, port dublu | ||||
Cache de instrucțiuni | 64 KB, apelare bidirecțională-asociativă, lungime de linie de 64 de octeți | ||||
cache L2 | |||||
Volumul, KB | 512 | 256 | |||
Frecvență | Ceas 1/2 nucleu (modele de până la 700 MHz) Ceas 1/2,5 nucleu (modele 750-850 MHz) Ceas 1/3 nucleu (modele 900 MHz și mai mari) |
frecvența centrală | |||
Adâncime de biți BSB | ECC pe 64 de biți + 8 biți | ||||
Organizare | Unită, tipografie-asociativă; lungime șir - 64 de octeți | Unit, tip-asociativ, exclusivist; lungime șir - 64 de octeți | |||
Asociativitatea | 2 canale | 16 canale | |||
Interfață | |||||
conector | Slot A | Priza A | |||
Cadru | SECC | ceramică FCPGA , OPGA | |||
Obosi | EV6 ( DDR ) | ||||
Caracteristici tehnologice, electrice și termice | |||||
Tehnologia de producție | CMOS de 250 nm (compuși de aluminiu cu șase straturi) | CMOS de 180 nm (compuși de aluminiu cu șase straturi) | CMOS (conexiuni cu șase straturi, aluminiu sau cupru [15] ) | ||
Suprafața cristalului, mm² | 184 | 102 | 120 | ||
Tensiunea miezului, V | 1.6 | 1,6—1,8 | 1.8 | 1,7-1,75 | |
Tensiune cache L2, V | 2,5—3,3 | tensiunea miezului | |||
Tensiunea circuitului I/O , V | 1.6 | ||||
Degajare maximă de căldură, W | cincizeci | 62 | 65 | 54 | 72 |
Marcarea procesoarelor Athlon constă din trei linii. Prima linie este numele modelului, a doua conține informații despre revizuirea nucleului procesorului și data lansării acestuia, a treia conține informații despre lotul de procesoare.
Mai jos este decodificarea șirului de nume de model al procesoarelor Athlon cu nuclee diferite.
Argon (AMD-K7 xxx MTR51B):
Pluto, Orion (AMD-K7 xxx M y R5 z B):
Thunderbird pentru Slot A (AMD-A xxxx M y R24B):
Thunderbird pentru soclul A (A xxxxgyz 3 v ):
revizuire | ID CPU | Notă |
---|---|---|
C1 | 0x611h | modele AMD-K7500MTR51B C, AMD-K7550MTR51B C, AMD-K7600MTR51B C, AMD-K7650MTR51B C, AMD-K7700MTR51B C |
C2 | 0x612h |
revizuire | ID CPU | Notă |
---|---|---|
A1 | 0x621h | AMD-K7550MTR51B A, AMD-K7600MTR51B A, AMD-K7650MTR51B A, AMD-K7700MTR51B A, AMD-K7750MTR52B A, AMD-K7800MPR52B A, AMD-K7800MTR52B A, AMD-K7800MTR51B A, AMD-K7800MTR51B A, AMD-K7800MTR51B A, AMD-K7800MTR51B A |
A2 | 0x622h |
revizuire | ID CPU | Notă |
---|---|---|
A4 | 0x642h | Modele AMD-A1000MMR24B A, AMD-A0950MMR24B A, AMD-A0900MMR24B A, AMD-A0850MPR24B A, AMD-A0800MPR24B A, AMD-A0750MPR24B A, AMD-A0700MPR24B A, AMD-A0650MPR24B A (SLOT A ) Model , A1200AMS3C, A1133AMS3C, A1000AMT3C, A1200AMT3B, A1100AMT3B, A1000AMT3B, A1000APT3B, A1000AUT3B, A0950AMT3B, A0950APT3B, A0900AMT3B, A0900APT3B, A0850AMT3B, A0850APT3B, A0800AMT3B, A0800APT3B, A0750AMT3B, A0750APT3B, A0700AMT3B, A0700APT3B, A0650APT3B ( Socket A ) |
A5 | ||
A6 | ||
A7 | ||
A9 | 0x644h |
Frecvența de ceas , frecvența cache L2 și tensiunea procesoarelor Athlon din pachetul SECC sunt setate folosind grupuri de rezistențe situate pe placa procesorului. Rezistoarele pot fi fie prezente, plăcuțe de conectare, fie absente.
Modificarea parametrilor procesorului se realizează fie prin lipirea rezistențelor, fie folosind un dispozitiv special (numit de obicei „Goldfinger” [16] ), conectat la conectorul de proces de pe placa procesorului.
Următoarele grupuri de rezistențe sunt responsabile pentru modificarea frecvenței ceasului și a tensiunii de alimentare:
Frecvența cache-ului de al doilea nivel poate fi setată programatic. Acest lucru necesită un BIOS care acceptă această caracteristică.
Frecvența de ceas și tensiunea de alimentare a procesoarelor Athlon în pachetul FCPGA . sunt setate folosind mai multe grupuri de contacte situate pe substratul procesorului. Contactele pot fi scurtcircuitate sau arse de laser în timpul procesului de fabricație a procesorului.
Amplasarea contactelor pe substrat permite utilizatorului să modifice parametrii procesorului acasă prin conectarea contactelor rupte sau tăierea celor închise.
Următoarele grupuri de contact sunt responsabile pentru modificarea parametrilor specificați:
Procesorul este un dispozitiv microelectronic complex, care nu exclude posibilitatea funcționării incorecte a acestuia. Erorile apar în faza de proiectare și pot fi remediate prin actualizarea microcodului procesorului, prin intermiterea unei noi versiuni a BIOS-ului plăcii de bază sau prin lansarea unei noi revizuiri a nucleului procesorului. În procesoarele Athlon bazate pe nuclee Argon, Orion și Pluto, au fost găsite 13 erori diferite, dintre care 4 au fost remediate. Au fost găsite 24 de erori diferite în procesoarele Athlon bazate pe nucleul Thunderbird, dintre care 2 au fost remediate.
Mai jos sunt erorile remediate în diferite versiuni ale nucleelor procesorului Athlon. Aceste erori sunt prezente în toate nucleele lansate înainte de a fi remediate, începând cu nucleul Argon C1, dacă nu se specifică altfel. Există o eroare la procesoarele bazate pe nucleul Thunderbird din versiunea A9, care în unele cazuri nu permite procesorului să funcționeze corect după repararea microcodului.
Pluto A1AMD | Procesoare|||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Lista microprocesoarelor AMD | |||||||||
Din producție |
| ||||||||
Real |
| ||||||||
Liste | |||||||||
Microarhitecturi |