Athlon | |
---|---|
CPU | |
Produktion | fra 1999 til 2005 |
Fabrikant | |
CPU frekvens | 500-1400 MHz |
FSB frekvens | 200-266 MHz |
Produktionsteknologi | CMOS , 250-180 nm |
Instruktionssæt | IA-32 , MMX , 3DNow! |
Stik | |
Kerner |
|
AMD K6-IIIAthlon XP |
AMD Athlon (på russisk "Atlon") er handelsnavnet for den højtydende x86 - kompatible processor med K7-mikroarkitekturen introduceret den 23. juni 1999 af AMD .
Den nye processor er designet til at konkurrere med Intels Pentium III , og navnet Athlon kommer fra andet græsk. ἆθλον - ("konkurrence", "belønning i konkurrencen" eller "kampsted; arena") og afspejlede AMD's krav på ledelsen af sin processor.
Den nye K7-kerne havde mange innovationer, som gjorde det muligt at øge ydeevnen af Athlon-processoren markant sammenlignet med tidligere processorer fra virksomheden, hvilket resulterede i, at Athlon på tidspunktet for annonceringen var den højest ydende x86-processor. , der overgår sin største konkurrent, Intel Pentium III. [en]
AMD fortsætter med at bruge navnet Athlon i efterfølgende serier af sine mikroprocessorer.
AMD Athlon-processorer til stationære computere blev produceret i to pakkemuligheder: SECC (alle modifikationer) og FCPGA (Thunderbird).
En Athlon-processor i en SECC -pakke er en fuldt lukket patron, der indeholder et processorkort med en processorkerne installeret på den (i alle modifikationer), samt BSRAM- cache - chips (i alle modifikationer, undtagen processorer baseret på Thunderbird-kernen). Processoren er designet til at blive installeret i det 242-bens slidsede stik Slot A .
I processorer baseret på Argon-, Pluto- og Orion-kerner kører det andet niveaus cache med en frekvens på en tredjedel til halvdelen af kernefrekvensen , og i processorer baseret på Thunderbird-kernen kører den med kernefrekvensen.
Processorkortet har også et knivskært 40-bens processtik, der er dækket af en patron. Konnektoren indeholder kontakter, der er ansvarlige for indstilling af forsyningsspænding og klokfrekvens. Ved hjælp af en speciel enhed forbundet til processoren er det muligt at ændre disse parametre. [2]
Patronen består af to dele: en metalkøleplade, der er i kontakt med processorchippen og cachehukommelseschips (i tilfælde af processorer med ekstern cache), samt et plastikhus, der dækker processorkortet og beskytter elementerne installeret på det fra skade. Mærkningen er placeret på den øverste kant af patronen.
Athlon-processorer i en FCPGA-pakke er designet til installation i bundkort med en 462-bens Socket A-sokkel og er et substrat lavet af keramisk materiale med en åben krystal installeret på den på forsiden og kontakter på bagsiden (453 ben). Der var også limited edition processorer med en organisk bagside. [3] På siden af kernen er SMD-elementer samt ben, der indstiller forsyningsspændingen og klokfrekvensen (almindeligvis kaldet broer). Kontakter er placeret i grupper, der har betegnelserne L1 - L7. Mærkningen påføres processorchippen.
I starten var krystallen ikke beskyttet mod skår, hvilket kunne opstå som følge af, at kølepladen blev skæv, hvis den blev installeret forkert af ufaglærte brugere, men hurtigt kom der beskyttelse mod skævheder i form af fire runde pakninger placeret i hjørnerne af substrat. På trods af tilstedeværelsen af pakninger, hvis kølepladen ikke blev installeret omhyggeligt af uerfarne brugere, kunne krystallen stadig blive revnet og skåret (processorer med sådanne skader blev normalt kaldt "chipped"). I en række tilfælde fortsatte processoren, som fik betydelige skader på krystallen (chips op til 2-3 mm fra hjørnet), med at arbejde uden fejl eller med sjældne fejl, mens der samtidig var en processor med mindre chips kunne fejle fuldstændigt. Den nemmeste måde at kontrollere processoren for skårede krystaller var at køre langs krystallens kanter med en negl. [4] I tilfælde af chips mærkede fingeren tydeligt ruhed. I nærværelse af et forstørrelsesglas eller mikroskop blev chips bestemt visuelt. Efter monteringsforholdsregler eller installation af en erfaren montør, i stedet for selvinstallation, udelukkede mekanisk skade på open-core-processorer, såsom AMD K7-familien eller Intel Pentium III- og Celeron-processorer med en Coppermine-kerne.
På Comdex Fall- udstillingen , der blev afholdt i efteråret 1997 i Las Vegas ( USA ), annoncerede AMD udviklingen af en fundamentalt ny processor, kodenavnet K7, som skulle erstatte K6 -seriens processorer . [5] I oktober 1998 blev de første tekniske prøver af den nye processor frigivet. [6]
De første Athlon-processorer (Argon-kernen) var beregnet til stationære computere og blev fremstillet ved hjælp af 250 nm CMOS - teknologi. Argon-kernen er blevet erstattet af 180nm Pluto-kernen. Modellen, der opererede ved en frekvens på 1 GHz , fik navnet Orion.
Den næste kerne, der blev brugt i Athlon-familien af processorer, var 180nm Thunderbird-kernen, som modtog en integreret L2-cache . En videreudvikling af Athlon desktop- processorfamilien var Athlon XP-processorerne udgivet i oktober 2001 .
Urfrekvens , MHz | 500 | 550 | 600 | 650 | 700 |
---|---|---|---|---|---|
FSB-frekvens, MHz | 200 | ||||
Meddelt | 23. juni 1999 | 9. august 1999 | 4. oktober 1999 | ||
Pris, USD [7] | 324 | 479 | 699 | 849 | 849 |
Urfrekvens, MHz | 550 | 600 | 650 | 700 | 750 | 800 | 850 | 900 | 950 | 1000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
FSB-frekvens, MHz | 200 | |||||||||
Meddelt | 29. november 1999 | 6. januar 2000 | 11. februar 2000 | 6. marts 2000 | ||||||
Pris, USD [7] | — | — | — | — | 799 | — | 849 | 899 | 999 | 1299 |
Urfrekvens, MHz | 700 | 750 | 800 | 850 | 900 | 950 | 1000 | 1100 | 1200 | 1000 | 1133 | 1200 | 1333 | 1300 | 1400 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
FSB-frekvens, MHz | 200 | 266 | 200 | 266 | |||||||||||
Meddelt | 5. juni 2000 | 28. august 2000 | 17. oktober 2000 | 30. oktober 2000 | 22. marts 2001 | 6. juni 2001 | |||||||||
Pris, USD [7] | — | — | — | — | — | — | 853 | 612 | — | — | — | 350 | 318 | 253 |
Den første kerne brugt i Athlon-processorer har en fundamentalt ny arkitektur sammenlignet med tidligere AMD-processorer.
Nøglefunktionerne ved K7-arkitekturprocessorerne er:
512 KB L2-cachen fungerer ved halvdelen af kernefrekvensen og er lavet i form af to BSRAM- chips (normalt blev der brugt Toshiba- eller NEC -chips ) placeret på begge sider af processorchippen.
For at forenkle produktionen af bundkort blev Slot A slot-stikket gjort mekanisk kompatibelt med den populære Intel-processor-socket - Slot 1 , som gjorde det muligt for producenterne at bruge det samme stik på bundkort til Celeron, Pentium II, Pentium III (på Katmai-kernen ) og Athlon-processorer. Slot A og Slot 1 er ikke elektrisk kompatible. Nummereringen af stikbenene er også anderledes.
Athlon-processorer på Argon-kernen indeholdt 22 millioner transistorer og blev produceret ved hjælp af 250-nm-teknologi, krystalarealet var 184 mm². Forsyningsspænding - 1,6 V, maksimal varmeafledning - 50 W (ved en frekvens på 700 MHz).
Pluto-kernen, også kendt som K75, er en 180nm Argon (K7)-kerne. Overgangen til den nye teknologi gjorde det muligt at hæve clockfrekvensen af Athlon-processorer til 1 GHz. Kernen i Athlon-processoren, der opererer ved en frekvens på 1 GHz, fik sit eget navn - Orion.
Cachehukommelsen på andet niveau fungerede stadig ved en ufuldstændig kernefrekvens, men på grund af stigningen i kernefrekvensen og umuligheden af at betjene BSRAM-chips ved frekvenser over 350 MHz, blev der introduceret nye cachehukommelsesfrekvensdelere - 2/5 og 1 /3. For forskellige modeller var driftsfrekvensen for cachehukommelseschips således: for modeller op til 700 MHz - 1/2 kernefrekvens (275-350 MHz), for modeller fra 900 MHz - 1/3 kernefrekvens (300-333 MHz) ), for resten - 2/5 af kernefrekvensen (300-340 MHz).
På grund af det faktum, at L2-cache-driftsfrekvensen i Athlon-processorer baseret på K75-kernen er maksimum for 700 MHz-modellen, førte en yderligere stigning i core-clock-frekvensen ikke til en tilsvarende ydelsesforøgelse på grund af den lavere cache-driftsfrekvens .
K75-kernen indeholder ligesom Argon-kernen 22 millioner transistorer, men på grund af overgangen fra 250 nm til 180 nm teknologi er kernearealet reduceret til 102 mm². Forsyningsspænding - fra 1,6 til 1,8 V, maksimal varmeafledning - 65 W (ved en frekvens på 1000 MHz).
Thunderbird-kernen er en K75-kerne med en integreret 256 KB L2-cache, der kører på kernefrekvensen. I modsætning til tidligere processorer, der har en inkluderende cache-arkitektur, har Thunderbird-kerneprocessorer en eksklusiv cache-arkitektur. Med en sådan organisering af cachehukommelsen bliver dataene i cachen på første niveau ikke duplikeret i cachen på andet niveau. Dette gjorde det muligt at opnå en cache med en effektiv volumen på 384 KB i processorer baseret på Thunderbird-kernen (128 KB af cachen på første niveau og 256 KB af cachen på andet niveau).
Ulemperne ved Athlon-processorer er den relativt høje latenstid af cachehukommelsen, samt bredden af dens bus , der ikke ændrede sig under integrationen af L2-cachen , som stadig var 64 bit (mens Pentium III-processoren med en integreret cache har en 256-bit bus).
Integrationen af andet niveaus cachehukommelse i processorkernen, sammen med en stigning i ydeevnen, gjorde det muligt at opgive brugen af et processorkort og en patron i fremtiden. Athlon-processorer baseret på Thunderbird-kernen blev produceret i to typer tilfælde:
I starten havde processorer baseret på Thunderbird-kernen en systembusfrekvens på 200 MHz. I senere modeller øges systembusfrekvensen til 266 MHz.
Processorer baseret på Thunderbird-kernen indeholdt 37 millioner transistorer og blev produceret ved hjælp af 180-nm teknologi, krystalarealet var 120 mm². Forsyningsspænding - fra 1,7 til 1,75 V, maksimal varmeafledning - 72 W (ved en frekvens på 1400 MHz).
Varmeafgivelsen fra Athlon-processorer oversteg den for konkurrerende Pentium III-processorer, men disse processorer havde ikke indbygget kernetemperaturmåling. Målingen blev udført ved hjælp af en termisk sensor placeret under processoren ("sub-socket sensor") og var karakteriseret ved lav nøjagtighed. Ofte kontaktede sensoren ikke processorhuset, men målte temperaturen på luften nær processoren. Ikke desto mindre var effektiviteten af termisk beskyttelse i Athlon-processorer tilstrækkelig til at beskytte processoren under normale driftsforhold, og beskyttede mod situationer såsom en køligere stall. Samtidig krævede installationen af processoren en vis kvalifikation: hvis køleren var installeret forkert, var mekanisk og termisk skade mulig (f.eks. hvis kølepladen ikke førte til processorfejl på grund af skår, manglen på kontakt mellem processorchip og heatsink vil føre til termisk processorskade [8] ). Den udbredte mening blandt uerfarne brugere om upålideligheden af Athlon-processorer var forbundet med tilfælde af forkert installation af processoren [9] , med aggressive handlinger (for eksempel i den berømte video af Thomas Pabst [10] en urealistisk situation med en fuldstændig fiasko af kølesystemet blev præsenteret), samt mangel på tilgængelige i salget af effektive og nemme at installere kølere for første gang efter udgivelsen af Athlon-processorer baseret på Thunderbird-kernen. Med fremkomsten af effektive kølere er problemet med at køle Athlon-processorer ophørt med at eksistere.
Thunderbird-kernen dannede grundlaget for processorer til billige computere - AMD Duron . De adskilte sig fra Athlon-processorer i en reduceret mængde L2-cachehukommelse. En videreudvikling af Thunderbird-kernen var Palomino-kernen, der blev brugt i Athlon XP-processorerne .
Athlon var AMD 's flagskibs desktopprocessor fra udgivelsen i juni 1999 til introduktionen af Athlon XP - processoren i oktober 2001 . Parallelt med Athlon eksisterede følgende x86- processorer :
Ved udgangen af 1999 var clockhastighederne for processorer fremstillet af Intel og AMD tæt på 1 GHz. Ud fra reklamemuligheder betød mesterskabet i at erobre denne frekvens en seriøs overlegenhed i forhold til konkurrenten, så Intel og AMD gjorde en betydelig indsats for at overvinde gigahertz-milepælen.
Intel Pentium III-processorer på det tidspunkt blev produceret ved hjælp af 180nm-teknologi og havde en integreret L2-cache, der kørte på kernefrekvensen. Ved frekvenser tæt på 1 GHz var den integrerede cache ustabil.
AMD Athlon-processorer blev også produceret ved hjælp af 180nm-teknologi, men havde en ekstern cache, der kørte med en reduceret frekvens. Ved frekvenser tæt på 1 GHz arbejdede cachen på en tredjedel af kernefrekvensen, hvilket gjorde det nemmere at øge processorernes klokfrekvens.
Dette forudbestemte udfaldet af konfrontationen: Den 6. marts 2000 introducerede AMD Athlon-processoren, der opererer ved en clockfrekvens på 1 GHz. L2-cachen i denne processor kørte på 333 MHz. Levering af Athlon 1 GHz til producenter af færdige systemer ( Compaq og Gateway ) begyndte umiddelbart efter annonceringen, og disse processorer kom til salg mindre end en måned efter præsentationen. [11] To dage senere, den 8. marts 2000, annoncerede Intel 1 GHz Pentium III-processoren, som kom til salg efter en betydelig forsinkelse. [12] [13]
Argon | Pluto | Orion | Thunderbird | ||
---|---|---|---|---|---|
Desktop | |||||
Ur frekvens | |||||
Kernefrekvens, MHz | 500-700 | 550-950 | 1000 | 650-1000 | 650-1400 |
FSB-frekvens , MHz | 200 | 200-266 | |||
Kernelkarakteristika | |||||
Instruktionssæt | IA-32 , MMX , 3DNow! , Udvidet 3DNow! | ||||
Registrer bits | 32 bit (heltal), 80 bit (ægte), 64 bit (MMX) | ||||
Transportør dybde | Heltal: 10 trin, reelt tal: 15 trin | ||||
Bitdybde SHA | 43 bit[ afklare ] | ||||
SD bitdybde | 64bit + 8bit ECC | ||||
Antal transistorer , mio | 22 | 37 | |||
L1 cache | |||||
Data cache | 64 KB, 2-vejs opkaldsassociativ, 64-byte linjelængde, dobbelt port | ||||
Instruktions cache | 64 KB, 2-vejs opkaldsassociativ, 64-byte linjelængde | ||||
L2 cache | |||||
Bind, KB | 512 | 256 | |||
Frekvens | 1/2 kerne ur (op til 700 MHz modeller) 1/2,5 kerne ur (750-850 MHz modeller) 1/3 kerne ur (900 MHz og højere modeller) |
kernefrekvens | |||
Bitdybde BSB | 64bit + 8bit ECC | ||||
Organisation | Forenet, sætte-associativ; strenglængde - 64 bytes | Forenet, typeassociativ, eksklusiv; strenglængde - 64 bytes | |||
Associativitet | 2 kanal | 16 kanaler | |||
Interface | |||||
Stik | Slot A | Sokkel A | |||
Ramme | SECC | keramisk FCPGA , OPGA | |||
Dæk | EV6 ( DDR ) | ||||
Teknologiske, elektriske og termiske egenskaber | |||||
Produktionsteknologi | 250 nm CMOS (sekslags, aluminiumforbindelser) | 180 nm CMOS (sekslags, aluminiumforbindelser) | CMOS (seks-lags, aluminium eller kobber forbindelser [15] ) | ||
Krystalareal, mm² | 184 | 102 | 120 | ||
Kernespænding, V | 1.6 | 1,6-1,8 | 1.8 | 1,7-1,75 | |
L2 cache spænding, V | 2,5-3,3 | kernespænding | |||
I/O -kredsløbsspænding , V | 1.6 | ||||
Maksimal varmeafgivelse, W | halvtreds | 62 | 65 | 54 | 72 |
Mærkningen af Athlon-processorer består af tre linjer. Den første linje er navnet på modellen, den anden indeholder oplysninger om revisionen af processorkernen og dens udgivelsesdato, den tredje indeholder oplysninger om batchen af processorer.
Nedenfor er afkodningen af modelnavnestrengen af Athlon-processorer med forskellige kerner.
Argon (AMD-K7 xxx MTR51B):
Pluto, Orion (AMD-K7 xxx M y R5 z B):
Thunderbird til Slot A (AMD-A xxxx M og R24B):
Thunderbird til Socket A (A xxxxgyz 3 v ):
revision | CPU ID | Bemærk |
---|---|---|
C1 | 0x611h | modellerne AMD-K7500MTR51B C, AMD-K7550MTR51B C, AMD-K7600MTR51B C, AMD-K7650MTR51B C, AMD-K7700MTR51B C |
C2 | 0x612h |
revision | CPU ID | Bemærk |
---|---|---|
A1 | 0x621h | AMD-K7550MTR51B A, AMD-K7600MTR51B A, AMD-K7650MTR51B A, AMD-K7700MTR51B A, AMD-K7750MTR52B A, AMD-K7800MPR52B A, AMD-K5200MTR51B0, AMD-K5500MTR51B0, AMD-K7550MTR51B0, AMD-K7550MTR51B0 |
A2 | 0x622h |
revision | CPU ID | Bemærk |
---|---|---|
A4 | 0x642h | Modeller AMD-A1000MMR24B A, AMD-A0950MMR24B A, AMD-A0900MMR24B A, AMD-A0850MPR24B A, AMD-A0800MPR24B A, AMD-A0750MPR24B A, AMD-A0700MPR24B A, AMD - A0650MP24P ( , 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 |
Klokkefrekvensen , L2-cachefrekvensen og spændingen for Athlon-processorerne i SECC -pakken indstilles ved hjælp af grupper af modstande placeret på processorkortet. Modstande kan enten være til stede, forbindende puder eller fraværende.
Ændring af processorparametrene udføres enten ved hjælp af loddemodstande eller ved hjælp af en speciel enhed (normalt kaldet "Goldfinger" [16] ), forbundet til processtikket på processorkortet.
Følgende grupper af modstande er ansvarlige for at ændre clockfrekvensen og forsyningsspændingen:
Det andet niveaus cachefrekvens kan indstilles programmatisk. Dette kræver en BIOS , der understøtter denne funktion.
Urfrekvens og forsyningsspænding for Athlon-processorer i FCPGA-pakke . indstilles ved hjælp af flere grupper af kontakter placeret på processorsubstratet. Kontakterne kan enten kortsluttes eller brændes ud af laseren under fremstillingsprocessen af processoren.
Placeringen af kontakterne på substratet giver brugeren mulighed for at ændre processorens parametre derhjemme ved at forbinde de ødelagte kontakter eller skære de lukkede.
Følgende kontaktgrupper er ansvarlige for at ændre de angivne parametre:
Processoren er en kompleks mikroelektronisk enhed, som ikke udelukker muligheden for dens forkerte drift. Fejl vises på designstadiet og kan rettes ved at opdatere processorens mikrokode, flashe en ny version af bundkortets BIOS eller frigive en ny revision af processorkernen. I Athlon-processorer baseret på Argon-, Orion- og Pluto-kerner blev der fundet 13 forskellige fejl, hvoraf 4 blev rettet. Der blev fundet 24 forskellige fejl i Athlon-processorer baseret på Thunderbird-kernen, hvoraf 2 blev rettet.
Nedenfor er fejlene rettet i forskellige revisioner af Athlon-processorkernerne. Disse fejl er til stede i alle kerner frigivet før de blev rettet, startende med Argon C1 kernen, medmindre andet er angivet. Der er en fejl i processorer baseret på Thunderbird-kernen i revision A9, som i nogle tilfælde ikke tillader processoren at fungere korrekt efter at have rettet mikrokoden.
Pluto A1AMD processorer | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Liste over AMD mikroprocessorer | |||||||||
Ude af produktion |
| ||||||||
Faktiske |
| ||||||||
Lister | |||||||||
Mikroarkitekturer |