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Atleta 64

El Athlon 64 es un microprocesador de novena generación con arquitectura AMD64 producido por Advanced Micro Devices (AMD), lanzado el 23 de septiembre de 2003. [1] Es el tercer procesador que lleva el nombre de Athlon , y el sucesor inmediato del Athlon XP . [2] El Athlon 64 fue el segundo procesador en implementar la arquitectura AMD64 (después del Opteron ) y el primer procesador de 64 bits dirigido al consumidor medio. [3] Se han producido variantes del Athlon 64 para Socket 754 , Socket 939 , Socket 940 y Socket AM2 . Fue la principal CPU de consumo de AMD, y compitió principalmente con el Pentium 4 de Intel , especialmente las revisiones de núcleo Prescott y Cedar Mill .

El Athlon 64 es el primer núcleo de procesador K8 de octava generación de AMD para computadoras de escritorio y móviles. [4] A pesar de ser nativamente de 64 bits, la arquitectura AMD64 es compatible con versiones anteriores de instrucciones x86 de 32 bits . [5] La línea Athlon 64 fue reemplazada por las líneas de doble núcleo Athlon 64 X2 y Athlon X2 .

Fondo

La arquitectura K8

El Athlon 64 fue originalmente llamado ClawHammer por AMD, [3] y fue mencionado como tal internamente y en comunicados de prensa. El primer Athlon 64 FX se basó en el primer núcleo Opteron , SledgeHammer . Ambos núcleos, producidos en un proceso de 130 nanómetros , fueron presentados por primera vez el 23 de septiembre de 2003. Los primeros modelos disponibles fueron el FX-51, que se ajustaba al Socket 940, y el 3200+, que se ajustaba al Socket 754. [6] Al igual que el Opteron, en el que se basaba, el Athlon FX-51 requería memoria de acceso aleatorio (RAM) con buffer, lo que aumentaba el costo final de una actualización. [7] La ​​semana del lanzamiento del Athlon 64, Intel lanzó Pentium 4 Extreme Edition, una CPU diseñada para competir con el Athlon 64 FX. [8] La Extreme Edition fue considerada ampliamente como una estrategia de marketing para desviar la publicidad de AMD, y rápidamente fue apodada entre algunos círculos como la "Edición de Emergencia". [9] A pesar de una demanda muy fuerte por el chip, AMD experimentó dificultades tempranas de fabricación que hicieron difícil entregar Athlon 64 en cantidad. En los primeros meses de la vida útil del Athlon 64, AMD solo podía producir 100.000 chips por mes. [10] Sin embargo, era muy competitivo en términos de rendimiento con el Pentium 4, y PC World lo calificó como el "más rápido hasta ahora". [11] El Athlon FX-51 también superó al Pentium 4 3.2C en el benchmark Quake III Arena y Unreal Tournament 2003 , según Maximum PC . [12] "Newcastle" fue lanzado poco después de ClawHammer, con la mitad de la caché de nivel 2. [ 13 ]

Athlon 64 de un solo núcleo

AMD Athlon 64 3200+ (2.0 GHz) Clawhammer , Socket 754. Es uno de los primeros procesadores x86-64 disponibles para el mercado de consumo general.

Todos los procesadores de 64 bits vendidos por AMD hasta ahora tienen su génesis en el proyecto K8 o Hammer . El 1 de junio de 2004, AMD lanzó nuevas versiones de las revisiones de núcleo ClawHammer y Newcastle para el recién presentado Socket 939 , un Socket 940 alterado sin la necesidad de memoria intermedia. [14] El Socket 939 ofreció dos mejoras principales sobre el Socket 754: el controlador de memoria fue alterado con arquitectura de doble canal , [15] duplicando el ancho de banda de memoria pico, y el bus HyperTransport aumentó en velocidad de 800 MHz a 1000 MHz. [16] El Socket 939 también se introdujo en la serie FX en forma del FX-55. [17] Al mismo tiempo, AMD también comenzó a enviar el núcleo "Winchester", basado en un proceso de 90 nanómetros.

Las revisiones de núcleo "Venice" y "San Diego" sucedieron a todas las revisiones anteriores el 15 de abril de 2005. Venice, la parte de gama baja, se produjo tanto para Sockets 754 como 939, e incluyó 512  kB de caché L2. [18] San Diego, el chip de gama alta, se produjo sólo para Socket 939 y duplicó la caché L2 de Venice a 1  MB . [19] Ambos se produjeron en el proceso de fabricación de 90 nm. [20] Ambos también incluyeron soporte para el conjunto de instrucciones SSE3 , [21] una nueva característica que se había incluido en el rival Pentium 4 desde el lanzamiento del núcleo Prescott en febrero de 2004. [22] Además, AMD revisó el controlador de memoria para esta revisión, lo que resultó en mejoras de rendimiento, así como soporte para DDR SDRAM más nuevo . [23]

Athlon 64 de doble núcleo

El 21 de abril de 2005, menos de una semana después del lanzamiento de Venice y San Diego, AMD anunció su siguiente incorporación a la línea Athlon 64, el Athlon 64 X2 . [24] Lanzado el 31 de mayo de 2005, [25] también tenía inicialmente dos revisiones de núcleo diferentes disponibles para el público, Manchester y Toledo, la única diferencia apreciable entre ellas era la cantidad de caché L2. [26] Ambos fueron lanzados solo para Socket 939. [27] El Athlon 64 X2 fue muy bien recibido por los críticos y el público en general, y surgió un consenso general de que la implementación de múltiples núcleos de AMD era superior a la del competidor Pentium D. [28] [29] Algunos sintieron inicialmente que el X2 causaría confusión en el mercado con respecto a los puntos de precio ya que el nuevo procesador estaba dirigido al mismo "entusiasta", mercado de US$350 y más [30] ya ocupado por los Athlon 64 socket 939 existentes de AMD. [31] El desglose oficial de AMD de los chips colocó al Athlon X2 dirigido a un segmento que llamaron el " prosumidor ", junto con los fanáticos de los medios digitales. [25] El Athlon 64 estaba dirigido al consumidor general y el Athlon FX a los jugadores. El procesador económico Sempron estaba dirigido a los consumidores conscientes del valor. [32] Después del lanzamiento del Athlon 64 X2, AMD superó a Intel en ventas minoristas en EE. UU. durante un período de tiempo, aunque Intel mantuvo el liderazgo general del mercado debido a sus relaciones exclusivas con vendedores directos como Dell. [33]

DDR2

El Athlon 64 había sido difamado por algunos críticos durante algún tiempo debido a su falta de soporte para DDR2 SDRAM , una tecnología emergente en ese momento que había sido adoptada mucho antes por Intel. [34] La posición oficial de AMD fue que la latencia CAS en DDR2 no había progresado hasta un punto en el que fuera ventajoso para el consumidor adoptarla. [35] AMD finalmente remedió esta brecha con la revisión de núcleo "Orleans", el primer Athlon 64 compatible con Socket AM2 , lanzado el 23 de mayo de 2006. [36] "Windsor", una revisión del Athlon 64 X2 para Socket AM2, se lanzó simultáneamente. Tanto Orleans como Windsor tienen 512 kB o 1 MB de caché L2 por núcleo. [37] El Athlon 64 FX-62 también se lanzó simultáneamente en la plataforma Socket AM2. [38] Socket AM2 también usa menos energía que las plataformas anteriores y es compatible con AMD-V . [39]

El controlador de memoria utilizado en todos los procesadores con capacidad para DDR2 SDRAM (Socket AM2), tiene un rango de direcciones de columna extendido de 11 columnas en lugar de las 10 columnas convencionales, y admite un tamaño de página de 16 kB, con un máximo de 2048 entradas individuales admitidas. Se lanzó un kit DDR2 sin búfer de OCZ , optimizado para sistemas operativos de 64 bits , para explotar la funcionalidad proporcionada por el controlador de memoria en los procesadores de socket AM2, lo que permite que el controlador de memoria permanezca más tiempo en la misma página, lo que beneficia a las aplicaciones con uso intensivo de gráficos. [40]

Pasando al espacio del subcuaderno

La arquitectura Athlon se amplió aún más con el lanzamiento de los procesadores Athlon Neo el 9 de enero de 2009. Basado en la misma arquitectura que las otras variantes del Athlon 64, el nuevo procesador presenta un tamaño de paquete pequeño y está orientado al mercado de notebooks ultraportátiles .

Características

Hay cuatro variantes: Athlon 64 , Athlon 64 FX , Mobile Athlon 64 (más tarde renombrado " Turion 64 ") y el Athlon 64 X2 de doble núcleo . [41] En la línea Athlon 64 son comunes una variedad de conjuntos de instrucciones que incluyen MMX , 3DNow!, SSE , SSE2 y SSE3 . [42] Todos los Athlon 64 también admiten el bit NX , una función de seguridad llamada "Protección antivirus mejorada" por AMD. [43] Y como implementaciones de la arquitectura AMD64 , todas las variantes de Athlon 64 pueden ejecutar código de 16 bits , 32 bits x86 y AMD64 , a través de dos modos diferentes en los que el procesador puede ejecutarse: " modo Legacy " y "modo largo". El modo heredado ejecuta programas de 16 y 32 bits de forma nativa, y el modo largo ejecuta programas de 64 bits de forma nativa, pero también permite que programas de 32 bits se ejecuten dentro de un sistema operativo de 64 bits . [44] Todos los procesadores Athlon 64 cuentan con 128  kilobytes de caché de nivel 1 y al menos 512 kB de caché de nivel 2. [42]

Controlador de memoria en matriz

El Athlon 64 cuenta con un controlador de memoria integrado, [5] una característica que antes solo se veía en el Transmeta Crusoe . Esto significa que el controlador funciona a la misma velocidad de reloj que la CPU y que las señales eléctricas tienen que recorrer una distancia física más corta en comparación con las antiguas interfaces de puente norte . [45] El resultado es una reducción significativa en la latencia (tiempo de respuesta) para las solicitudes de acceso a la memoria principal. [46] La latencia más baja se citó a menudo como una de las ventajas de la arquitectura del Athlon 64 sobre las de sus competidores en ese momento. [47]

Autobuses Memory y HT Northbridge

Como el controlador de memoria está integrado en la matriz de la CPU, no hay un FSB en el que la memoria del sistema pueda basar su velocidad. [48] En cambio, la velocidad de la memoria del sistema se obtiene utilizando la siguiente fórmula (utilizando la función de techo ): [49]

En términos más simples, la memoria siempre está funcionando a una fracción determinada de la velocidad de la CPU, siendo el divisor un número entero. Todavía se utiliza un valor "FSB" para determinar la velocidad de la CPU, pero la velocidad de la RAM ya no está directamente relacionada con este valor "FSB" (también conocido como LDT).

Un segundo bus, el puente norte, conectaba la CPU al chipset y al bus de conexión de dispositivos (PCIe, AGP, PCI). Esto se implementó utilizando un nuevo estándar de alto rendimiento, HyperTransport . AMD intentó, con cierto éxito, convertirlo en un estándar de la industria. También resultó útil para construir sistemas multiprocesador sin chips adicionales.

Buffers de búsqueda de traducción

Los buffers de traducción lookaside (TLBs) también se han ampliado (40 entradas 4k/2M/4M en caché L1, 512 entradas 4k), [50] con latencias reducidas y predicción de bifurcación mejorada , con cuatro veces el número de contadores bimodales en el contador de historial global. [44] Esta y otras mejoras arquitectónicas, especialmente en lo que respecta a la implementación de SSE, mejoran el rendimiento de instrucciones por ciclo (|IPC) con respecto a la generación anterior de Athlon XP. [44] Para que esto sea más fácil de entender para los consumidores, AMD ha optado por comercializar el Athlon 64 utilizando un sistema PR (Performance Rating), donde los números se asignan aproximadamente a los equivalentes de rendimiento de Pentium 4, en lugar de la velocidad de reloj real. [51]

Fresco y silencioso

El Athlon 64 también cuenta con tecnología de limitación de velocidad de CPU denominada Cool'n'Quiet , una característica similar al SpeedStep de Intel que puede reducir la velocidad del reloj del procesador para facilitar un menor uso de energía y una menor emisión de calor. [52] Cuando el usuario está ejecutando aplicaciones poco exigentes y la carga en el procesador es ligera, la velocidad del reloj y el voltaje del procesador se reducen. Esto, a su vez, reduce su consumo máximo de energía ( potencia máxima de diseño térmico (TDP) establecida en 89 W por AMD) a tan solo 32 W ( nivel de paso C0, velocidad de reloj reducida a 800 MHz) o 22 W (nivel de paso CG, velocidad de reloj reducida a 1 GHz). El Athlon 64 también tiene un difusor de calor integrado (IHS) que evita que la matriz de la CPU se dañe accidentalmente al montar y desmontar disipadores de calor. Con las CPU AMD anteriores, las personas preocupadas por dañar la matriz podían usar una cuña de CPU .

Broca NX

También se incluye el bit de no ejecución ( bit NX ), compatible con Windows XP Service Pack 2 y versiones futuras de Windows, Linux 2.6.8 y posteriores, y FreeBSD 5.3 y posteriores, para una mejor protección contra amenazas de seguridad por desbordamiento de búfer malintencionado. Los niveles de permisos establecidos por hardware hacen que sea mucho más difícil que el código malintencionado tome el control del sistema. Su objetivo es hacer que la informática de 64 bits sea un entorno más seguro.

Tecnología de semiconductores

Las CPU Athlon 64 se han producido con tecnologías de proceso de silicio sobre aislante (SOI) de 130 y 90 nm. [53] Todos los chips más recientes (modelos Winchester, Venice y San Diego) están fabricados con 90 nm. Los modelos Venice y San Diego también incorporan tecnología de revestimiento de doble tensión [54] (una amalgama de silicio deformado y "silicio comprimido", este último en realidad no es una tecnología) desarrollada en conjunto con IBM. [55]

Núcleos del procesador

Athlon 64 FX

El Athlon 64 FX está posicionado como un producto para entusiastas del hardware, comercializado por AMD especialmente para jugadores . [56] A diferencia del Athlon 64 estándar, todos los procesadores Athlon 64 FX tienen sus multiplicadores completamente desbloqueados. [57] A partir del FX-60, la línea FX se convirtió en de doble núcleo. [58] El FX siempre tiene la velocidad de reloj más alta de todos los Athlons en su lanzamiento. [59] Desde el FX-70 en adelante, la línea de procesadores también admitirá la configuración de doble procesador con NUMA , denominada plataforma AMD Quad FX .

Athlon 64 X2

El Athlon 64 X2 es la primera CPU de escritorio de doble núcleo fabricada por AMD . En 2007, AMD lanzó dos versiones finales del Athlon 64 X2: el AMD Athlon 64 X2 6400+ y el 5000+ Black Edition. Ambos procesadores cuentan con un multiplicador desbloqueado, que permite una amplia gama de configuraciones de overclocking. El 6400+ se basa en un núcleo Windsor de 90 nm (3,2 GHz, 2x1 MB L2, 125 W TDP), mientras que el 5000+ se basa en un núcleo Brisbane de 65 nm (2,6 GHz, 2 x 512 kB L2, 65 W TDP). Estos procesadores Black Edition están disponibles en tiendas minoristas, pero AMD no incluye disipadores de calor en el paquete minorista.

Turion 64 (anteriormente Mobile Athlon 64)

Modelo MT-34
MT-34 (abajo)

Turion 64 , que antes se presentaba como Mobile Athlon 64 , es ahora el nombre comercial que AMD aplica a sus procesadores de 64 bits de bajo consumo ( móviles ). Los procesadores Turion 64 y Turion 64 X2 compiten con los procesadores móviles de Intel , inicialmente el Pentium M y más tarde los procesadores Intel Core e Intel Core 2 .

Los procesadores Turion 64 anteriores son compatibles con el Socket 754 de AMD. Los modelos más nuevos "Richmond" están diseñados para el Socket S1 de AMD . Están equipados con 512 o 1024  kB de caché L2, un controlador de memoria integrado de canal único de 64 bits y un bus HyperTransport de 800 MHz. Las funciones de ahorro de batería, como PowerNow!, son fundamentales para el marketing y la utilidad de estas CPU.

Metodología de denominación de modelos

El esquema de nombres de los modelos no deja claro cómo comparar un Turion con otro, o incluso con un Athlon 64. El nombre del modelo consta de dos letras, un guión y un número de dos dígitos (por ejemplo, ML-34). Las dos letras juntas designan una clase de procesador, mientras que el número representa una clasificación PR . La primera letra es M para procesadores de un solo núcleo y T para procesadores Turion 64 X2 de doble núcleo . Cuanto más tarde en el alfabeto aparezca la segunda letra, más se ha diseñado el modelo para la movilidad (bajo consumo de energía). Tomemos como ejemplo un MT-30 y un ML-34. Dado que la T en el MT-30 está más tarde en el alfabeto que la L en el ML-34, el MT-30 consume menos energía que el ML-34. Pero como 34 es mayor que 30, el ML-34 es más rápido que el MT-30.

Athlon Neo

Con un tamaño de 27 mm × 27 mm y un grosor de 2,5 mm, los procesadores Athlon Neo utilizan un nuevo encapsulado llamado "ASB1", esencialmente un encapsulado BGA , que ocupa menos espacio y permite diseños más pequeños para portátiles y reduce el coste. La frecuencia de reloj de los procesadores es significativamente menor que la de sus homólogos de escritorio y otros dispositivos móviles para alcanzar un TDP bajo, de 15 W como máximo para una CPU x86-64 de un solo núcleo a 1,6 GHz. Los procesadores Athlon Neo están equipados con 512 kB de caché L2 y HyperTransport 1.0 que funciona a una frecuencia de 800 MHz.

Zócalos

En el momento de la presentación del Athlon 64 en septiembre de 2003, sólo estaban listos y disponibles los procesadores Socket 754 y Socket 940 (Opteron). El controlador de memoria integrado no era capaz de ejecutar memoria sin búfer (no registrada) en modo de doble canal en el momento del lanzamiento; como medida provisional, introdujeron el Athlon 64 en el Socket 754 y sacaron una versión del Opteron sin multiprocesador llamada Athlon 64 FX, como una pieza para entusiastas con multiplicador desbloqueado para el Socket 940, comparable al Pentium 4 Extreme Edition de Intel para el mercado de gama alta.

En junio de 2004, AMD lanzó el Socket 939 como el Athlon 64 convencional con interfaz de memoria de doble canal, dejando el Socket 940 únicamente para el mercado de servidores (Opterons) y relegando el Socket 754 como una línea económica/de valor, para Semprons y versiones más lentas del Athlon 64. Finalmente, el Socket 754 reemplazó al Socket A para Semprons.

En mayo de 2006, AMD lanzó el Socket AM2, que ofrecía compatibilidad con la interfaz de memoria DDR2. Esto también marcó el lanzamiento de AMD-V .

En agosto de 2006, AMD lanzó Socket F para la CPU de servidor Opteron , que utiliza el factor de forma de chip LGA .

En noviembre de 2006, AMD lanzó una versión especializada de Socket F, llamada 1207 FX, para procesadores Athlon FX de doble núcleo y doble socket en la plataforma Quad FX. Mientras que los Opteron con Socket F ya permitían cuatro núcleos de procesador, Quad FX permitía una RAM sin búfer y una configuración ampliada de CPU/chipset en el BIOS. En consecuencia, Socket F y F 1207 FX son incompatibles y requieren procesadores, chipsets y placas base diferentes.

Modelos Athlon 64 FX

Mazo (SOI de 130 nm)

Martillo de garra (SOI de 130 nm)

San Diego (90 millas náuticas SOI)

Toledo (SOI de 90 millas náuticas)

Matriz AMD Athlon64X2 4400+

CPU de doble núcleo

Windsor (90 millas náuticas SOI)

CPU de doble núcleo

Windsor (SOI de 90 nm): plataforma Quad FX

Doble núcleo, dos CPU (cuatro núcleos en total)

Modelos Athlon 64

Martillo de garra (SOI de 130 nm)

Matriz AMD Athlon64 3200+

Newcastle (130 millas náuticas SOI)

También es posible: ClawHammer-512 (Clawhammer con caché L2 parcialmente deshabilitada)

Winchester (SOI de 90 millas náuticas)

Venecia (90 nm SOI)

San Diego (90 millas náuticas SOI)

Manchester (90 millas náuticas SOI)

Orleans (90 millas náuticas SOI)

Lima (65 millas náuticas SOI)

Athlon Neo

Hurón (SOI de 65 millas náuticas)

Procesador de doble núcleo Athlon X2 L310

Procesador de doble núcleo Athlon X2 L335

Procesador de doble núcleo Turion Neo X2 L625

Sucesores

En 2007, el Athlon 64 fue reemplazado por la arquitectura K10 , que incluía, entre otros, los procesadores Phenom y Phenom II . Estos sucesores cuentan con una mayor cantidad de núcleos por CPU e implementan Hypertransport 3.0 y Socket AM2+/AM3.

En febrero de 2012, los procesadores Athlon 64 X2 todavía estaban disponibles para la venta. [61]

Véase también

Referencias

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