AMD Athlon XP («Атло́н экс-пи» в русской разговорной речи) — x86-совместимый процессор архитектуры K7, ставший результатом развития семейства процессоров AMD Athlon. Важным отличием Athlon XP от своих предшественников стала поддержка набора инструкций SSE, которая в комбинации с технологией 3DNow! получила название 3DNow! Professional. Также был доработан механизм работы с виртуальной памятью (TLB) и блок аппаратной предвыборки данных из оперативной памяти.
Модернизированная архитектура K7 получила маркетинговое название — «QuantiSpeed Architecture». Новое название было придумано с целью введения для Athlon XP системы PR-рейтингов, в соответствии с которой процессор получал числовое обозначение, соответствующее некой условной частоте процессора с ядром «Thunderbird», на которой могла быть получена аналогичная производительность. Такой подход позволял оценивать производительность не только пропорционально тактовой частоте процессора, а также учитывая количество инструкций, выполненное за один такт (IPC).
Помимо самого Athlon XP, к серии XP относятся процессоры Athlon XP-M (Athlon 4), предназначенные для ноутбуков, и Athlon MP, предназначенные для серверов. Кроме того, часть процессоров Duron, предназначенных для систем нижнего ценового уровня, представляет собой Athlon XP с частично отключённым кэшем второго уровня, а процессоры Geode NX, предназначенные для встраиваемых систем — Athlon XP с пониженным энергопотреблением.
Производство Athlon XP было начато в 2001 году. В конце 2003 года началось их постепенное вытеснение в нижнюю ценовую категорию процессорами архитектуры K8, а в 2004 году компанией AMD были представлены новые бюджетные процессоры Sempron, часть которых представляла собой переименованные Athlon XP.
Общая информация
Процессоры семейства Athlon XP для настольных компьютеров («настольные») и серверов («серверные»), а также большая часть процессоров для ноутбуков («мобильные»), выполнены в корпусе типа FCPGA (размеры корпуса — 49,5 × 49,5 мм) и предназначены для установки в системные платы с 462-контактным гнездовым разъёмом Socket A (процессоры имеют 453 контакта, так как часть контактных отверстий разъёма закрыта).
Корпус процессоров Athlon 4 и ранних Athlon MP на ядре Palomino (модели 1000 и 1200 МГц) имеет подложку из керамического материала, а корпус остальных процессоров Athlon XP и MP — из органического материала (зелёного или коричневого цвета). Переход на новые материалы был связан с тем, что применение органического вещества для изготовления подложки корпуса позволяет повысить стабильность работы процессоров на более высоких тактовых частотах.
Открытый кристалл процессора расположен на лицевой стороне подложки корпуса и соединён с ней при помощи специального вещества (), позволяющего компенсировать разницу в скорости теплового расширения кристалла и подложки. На лицевой стороне подложки находятся также SMD-элементы (за исключением процессоров на ядре Palomino, начиная с модели 1500+) и перемычки (обычно называемые мостиками), задающие напряжение питания, частоту и размер включённой кеш-памяти второго уровня. Перемычки располагаются группами, которые имеют обозначения L1—L11 в процессорах на ядре Palomino и L1—L12 в процессорах на более новых ядрах (Thoroughbred, Barton, Thorton). С помощью графита или токопроводящего клея оверклокеры пользовались перемычками для управления параметрами процессора. В поздних процессорах Athlon XP использовалась также «безмостиковая» упаковка, в которой конфигурационные перемычки скрыты под слоем лака«Безмостиковая» упаковка: перемычки процессора Athlon XP под слоем лака . На обратной стороне подложки корпуса расположены контакты, а в процессорах на ядре Palomino (начиная с модели 1500+) между контактами установлены SMD-элементы.
Часть мобильных процессоров на ядрах Thoroughbred и Barton выпускалась в 563-контактном корпусе типа mPGA (33×). Такие процессоры устанавливались в разъём Socket 563, несовместимый с разъёмом SocketA. Корпус типа mPGA также предусматривает подложку из органического материала и открытый кристалл, однако его габариты меньше по сравнению с корпусом типа FCPGA. Несмотря на то что процессоры в таком корпусе предназначены для мобильных компьютеров, существует системная плата с разъёмом Socket563 для настольных компьютеров — PC Chips M863G.
Маркировка процессоров на ядре Palomino нанесена на кристалл процессора, а процессоров на более новых ядрах — на наклейку, расположенную возле кристалла. В связи с тем, что процессоры семейства AthlonXP имеют открытый кристалл, для предотвращения повреждений, вызванных перекосом радиатора, предусмотрена защита в форме четырёх круглых прокладок, расположенных в углах подложки корпуса. Однако, несмотря на наличие этих прокладок, при неаккуратной установке радиатора (особенно неопытными пользователями) кристалл получал трещины и сколы.
Влияние таких повреждений на работоспособность процессора зависело от места скола. В некоторых случаях процессор, получивший существенные повреждения кристалла (сколы до 2—3мм с угла), продолжал работать без сбоев или с редкими сбоями, в то же время, процессор с незначительными сколами мог полностью выйти из строя. В том случае, если скол приходился на область кэша второго уровня, существовала возможность отключить повреждённый кэш, изменяя конфигурацию мостиков, отвечающих за его размер. Таким образом процессор AthlonXP приобретал работоспособность, однако фактически работал как процессор Duron (в случае ядра Thoroughbred), либо как процессор на ядре Thorton с меньшим рейтингом (в случае ядра Barton).
Особенности архитектуры
Ключевыми особенностями процессоров архитектуры К7 являются: Блок целочисленных вычислений (ALU), содержащий три конвейера глубиной , позволяющий процессору выполнять до трёх инструкций за такт. Блок вещественночисленных вычислений (FPU), содержащий три конвейера глубиной . Системная шина EV6, лицензированная у компании DEC, обеспечивающая передачу данных по обоим фронтам тактового сигнала. Это позволило при физической частоте — получить эффективную частоту —, что соответствует пропускной способности —. Кроме того, шина EV6 использует протокол точка-точка, что позволяет организовать эффективную многопроцессорную систему. Кеш-память первого уровня объёмом ( кеша инструкций и кеша данных). Расширенный набор инструкций Extended 3DNow!, поддержка набора SSE поздними представителями архитектуры K7.
Модели Первыми процессорами семейства стали мобильные процессоры Athlon 4, анонсированные 14 мая 2001 года. 5 июня 2001 года были анонсированы процессоры Athlon MP, предназначенные для использования в многопроцессорных системах. Первый процессор Athlon XP для настольных компьютеров был представлен 9 октября 2001 года.
Впервые с 1996 года процессоры AMD получили рейтинговую систему обозначения моделей. Официально рейтинг процессора Athlon XP был приравнен к тактовой частоте процессора Athlon, имеющего равную или чуть меньшую производительность в наборе офисных, графических и мультимедийных программ, игр и игровых бенчмарков. Однако в действительности рейтинг показывал производительность процессоров Athlon XP относительно конкурирующего процессора Intel Pentium 4.
Первые процессоры Athlon XP на ядре Palomino производились по 180-нм технологии. Дальнейшим развитием линейки стали процессоры на ядре Thoroughbred (130 нм). Ядро Thoroughbred использовалось также в бюджетных процессорах Sempron. Последним ядром, использованным в процессорах Athlon XP, стало ядро Barton, отличавшееся от ядра Thoroughbred увеличенным размером кэш-памяти второго уровня. Также в процессорах Athlon XP использовалось ядро Thorton, представлявшее собой ядро Barton с частично отключённым кэшем второго уровня. По своим характеристикам процессоры на ядре Thorton практически не отличались от процессоров на ядре Thoroughbred, однако были дороже в производстве за счёт большей площади кристалла.
Ниже представлены даты анонса различных моделей процессоров Athlon XP, Athlon MP, Athlon 4 и Mobile Athlon XP (Athlon XP-M), а также их стоимость на момент анонса.
+ Процессоры Athlon XPМодель 1500+ 1600+ 1700+ 1800+ 1900+ 2000+ 2100+ 2200+ 2400+ 2600+ 2700+ 2800+ 2500+ 3000+ 3200+ Анонсирован 9 октября 2001 5 ноября 2001 7 января 2002 13 марта 2002 10 июня 2002 21 августа 2002 1 октября 2002 10 февраля 2003 13 мая 2003Цена, долл.Указана стоимость процессоров на момент анонса в партии от 1000 штук. AMD K7 microprocessor family AMD выпускает мобильный Thoroughbred AMD выпускает новые мобильные CPU Цены на процессоры с ядром Barton и Athlon MP 2600+ 130 160 190 252 269 339 420 241 193 297 349 397 169 588 464
+ Процессоры Athlon MPМодель 1000 1200 1500+ 1600+ 1800+ 1900+ 2000+ 2100+ 2200+ 2400+ 2600+ 2800+ Анонсирован 5 июня 2001 15 октября 2001 12 декабря 2001 13 марта 2002 19 июня 2002 27 августа 2002 10 декабря 2002 4 февраля 2003 6 мая 2003Цена, долл. 215 265 180 210 302 319 415 262 224 228 273 275
+ Мобильные процессоры Athlon 4Тактовая частота, МГц 850 900 950 1000 1100 1200 1300 1400 Анонсирован 14 мая 2001 20 августа 2001 12 ноября 2001 28 января 2002 13 марта 2002Цена, долл. 240 270 350 425 425 525 525 380
+ Мобильные процессоры Athlon XPМодель 1400+ 1500+ 1600+ 1700+ 1800+ 1900+ 2000+ 2100+ Анонсирован 17 апреля 2002 15 июля 2002 24 сентября 2002 17 мая 2004 Цена, долл. 190 250 380 489 335 239 345 97
Athlon XP
Palomino (Model 6)
Процессоры Athlon XP на ядре Palomino были представлены компанией AMD в октябре 2001 года и представляли собой модернизированное ядро Thunderbird, использовавшееся в процессорах Athlon. Также как и процессоры Athlon, Athlon XP имели разделённый кэш первого уровня, объём которого составлял 128 Кбайт (по 64 Кбайт на данные и инструкции), и встроенный объединённый кэш второго уровня объёмом 256 Кбайт, по-прежнему имевший 64-битную шину.
Основными нововведениями, представленными в ядре Palomino, являлись блок инструкций SSE, а также механизм аппаратной предвыборки данных (hardware prefetch). Благодаря этим нововведениям производительность процессоров Athlon XP на ядре Palomino на 2—5 процентов превышала производительность процессоров Athlon на ядре Thunderbird при одинаковой тактовой частоте.
Кроме того, процессоры Athlon XP имели встроенный датчик температуры (термодиод), что позволяло при использовании системной платы, поддерживающей работу с этим датчиком, организовать более эффективную защиту от перегрева, чем при использовании внешнего термодатчика. Однако в связи с тем, что лишь немногие системные платы имели такую возможность, а в процессорах отсутствовал встроенный механизм аварийного отключения, эффективность термозащиты, как и у процессоров Athlon, оставалась низкой.
Процессоры Athlon XP на ядре Palomino выпускались по 180-нм технологии и содержали 37,5 млн транзисторов. Площадь кристалла при этом составляла 129 мм². Процессоры работали с эффективной частотой системной шины (FSB) 266 МГц.Реальная частота системной шины составляла 133 МГц, а удвоение эффективной частоты происходило за счёт передачи данных как по нарастающему, так и по спадающему фронту тактовых импульсов. В статье приводятся значения эффективной частоты. Напряжение ядра процессоров на ядре Palomino составляло 1,75 В, максимальное тепловыделение — 72 Вт (на частоте 1733 МГц, модель 2100+).
Thoroughbred (Model 8)
Ядро Thoroughbred представляло собой ядро Palomino, произведённое по новой 130-нм технологии. Архитектура ядра при этом осталась неизменной. Планировалось, что процессоры на ядре Thoroughbred будут представлены в начале 2002 года, но из-за технологических проблем анонс неоднократно переносился на более поздний срок. Официально процессоры Athlon XP на ядре Thoroughbred были представлены 10 июня 2002 года, однако компания AMD не могла обеспечить их массовые поставки в течение нескольких месяцев после анонса.I’m D ;-) — журнал «Компьютерра» (№ 44 от 25 ноября 2002 года)