Микропроцессоры Athlon
Следует сказать, что Athlon реализует ту же программную модель и использует базовую систему команд (х86), что и интеловские процессоры. Принципиально нового AMD, в общем-то, не придумала. Основу архитектуры процессоров составляет RISC-ядро (Reduced Instruction Set Computer - набор простых команд), работающее с унифицированными командами.
Для предварительной обработки информации INTEL и AMD применили один и тот же принцип: считывается код программы; команды преобразуются в единый формат и подаются на исполнительный конвейер.
Далее следует этап обработки данных. У INTEL и AMD он организован по разному:
- INTEL разбивает сложные х86-команды на более простые микрокоманды, которые сохраняются в трейс-кэше, откуда потом поток микрокоманд подается на однопоточный конвейер.
- Особенность обрабатывающего конвейера AMD состоит в наличии трех параллельно работающих исполнительных потоков.
Конвейер - это основная обрабатывающая часть процессорного ядра. Скорость работы конвейера задается внутренней тактовой частотой процессора - за один такт на внешнюю шину выдается определенное количество исполненных команд. Производительность системы можно выразить как произведение тактовой частоты на количество команд за один такт.
Для увеличения производительности своих процессоров INTEL стремилась увеличить рабочую частоту, архитектура интеловских процессоров оптимизировалась для работы на высоких частотах.
AMD за основу повышения производительности своих процессоров взяла повышение количества операций за один такт.
С точки зрения производительности оба решения оказались примерно равнозначными. Но, когда нынешняя технология "уперлась" в невозможность дальнейшего увеличения рабочей частоты процессора, AMD получила преимущество.
Летом 1999 года вышел первый "атлет" AMD - Athlon:
- Исполнение Model 1:
- технология 0,25 мкм с алюминиевыми проводниками;
- частоты - 500..700 МГц.
- Исполнение Model 1:
- технология 0,18 мкм;
- частоты - 550..1000 МГц;
- питание +1,6..1,8 V.
Процессор Athlon был построен на основе принципиально новой архитектуры К7, которая предполагала ведение передачи информации по обоим фронтам сигнала, т.о. рабочая частота шины получалась вдвое выше тактовой.
К уже имеющимся инструкциям 3DNow! были добавлены еще 24 команды, которые в сумме составили набор Enhanced 3DNow! Процессор поддерживал интеловские MMX-команды.
- L1-кэш - 128 Кб (64+64);
- L2-кэш - 512 Кб, скорость от трети до половины частоты процессора, в зависимости от модели.
Кэш второго уровня - наиболее слабое место первых Атлонов, из-за его низкой производительности, которую не мог компенсировать кэш первого уровня.
Летом 2000 года появиось ядро Thunderbird с улучшенным кэшем второго уровня:
- технология 0,18 мкм;
- частота - 600 МГц;
- шина - 200 МГц;
- питание +1,75 V.
- L1-кэш - 128 Кб (64+64);
- L2-кэш - 256 Кб, работает на частоте процессора.
На смену Thunderbird пришел Palomino, изготавливающийся по той же технологии, но с медными проводниками. В ядро Palomino были внесены усовершенствования:
- усовершенствован механизм предсказания переходов;
- увеличен размер буфера хранения транслированных адресов;
- добавлены новые команды к набору Enchanced 3DNow! (всего стало 107 команд) - 3DNow! Professional.
На основе Palomino был построен процессор Athlon XP
Весной 2002 года AMD начала перевод своих процессоров на технологию 0,13 мкм - ядро Thoroughbred, которое отличалось от Palomino более низким питающим напряжением (1,5..1,65 V против 1,75 V). Ядро Thoroughbred выпускалось в разных модификациях для процессоров разных классов.
Зимой 2003 года вышла последняя модификация 32-разрядного ядра под названием Barton, в котором L2-кэш был увеличен до 512 Кб.
После того, как скорость процессорной шины достигла отметки в 200 МГц, ресурс реализации данной многопоточной архитектуры оказался выработанным, средств для повышения производительности не осталось. Пришло время 64-разрядной архитектуры К8.