AMD Athlon 64
Der AMD Athlon 64 ist ein Mikroprozessor für Computer und der zweite Vertreter der AMD K8-Generation. Er wurde im Jahr 2003 auf den Markt gebracht und besitzt die AMD-Mikroarchitektur.
Der Athlon 64 tritt die Nachfolge des AMD Athlon XP an. Neben der Desktop-Version gibt es noch Modelle für Notebooks (Mobile_Athlon 64 bzw. Turion 64_Mobile_Technology), für LowCost-Systeme (Sempron) und für den High-End-Markt (Athlon 64 FX). Der Athlon 64 ist generell nicht für Multiprozessor-Systeme geeignet, gleichwohl wurde mit dem AMD Athlon 64 X2 eine CPU auf den Markt gebracht, die zwei CPU-Kerne besitzt (Dual-Core) und sich deswegen ähnlich wie ein Dual-CPU-System verhält.
Entwicklung
Anfangs hatte AMD anscheinend Fertigungsprobleme mit dem Athlon 64 und konnte die Modelle nicht hoch genug takten. Die Markteinführung verzögerte sich hierdurch erheblich, und man war ungefähr ein Jahr hinter dem ursprünglichen Zeitplan. Aus diesem Grund war es anfangs ungewiss, ob AMD mit dem Athlon 64 Erfolg haben würde und mit Intels Pentium 4 mithalten könne. Durch Verbesserung in der Fertigung und neuere Steppings des Athlon 64 konnten die Probleme behoben werden.
Der Athlon 64 hat den Athlon XP vollständig ersetzt: AMD bietet Modelle mit einem auf dem alten Quantispeed-Rating basierenden Modell-Rating von 2800+ bis 4000+ an und deckte damit den gesamten Markt ab. Für den Budget-Bereich wurde der AMD Sempron entwickelt.
Prozessorsockel
Sockel 754
Der Athlon 64 für den Sockel 754 hat nur ein Single Channel-Speicherinterface und kommt daher mit 754 Pins und vierlagigen Hauptplatinen aus. Dieser Sockel diente als erste Plattform für den Athlon 64, wurde dann aber durch den Sockel 939 ersetzt.
Der Sockel 754 dient noch bis Mitte 2006 als Plattform für den AMD Sempron und für die Notebookprozessoren Mobile_Athlon 64, Turion 64 und Mobile_Sempron.
Sockel 939
Der Sockel 939 bietet dem Athlon 64 ein Dual-Channel-Speicherinterface. Wegen der damit verdoppelten Speicherbandbreite verfügen die Sockel-939-CPUs über eine höhere Leistung als die Sockel-754-Modelle. AMD setzt deswegen ein anderes Performance-Rating an, um diesem Umstand gerecht zu werden; so haben Athlon 64 für Sockel 939 bei gleicher Taktfrequenz und L2-Cache ein höheres Rating als beim Sockel 754. Mitte 2006 wurde er durch den Sockel AM2 abgelöst.
Sockel 940
Der eigentlich nur für den AMD Opteron gedachte Sockel 940 wurde anfangs als Plattform für den Athlon 64 FX genutzt, der im Prinzip nur ein umbenannter Opteron war. Dieser wurde aber nach kurzer Zeit für den Desktop-Markt überflüssig, da AMD den Athlon 64 FX auch für den Sockel 939 konzipierte.
Sockel AM2
Der Sockel AM2 unterstützt nun die neue DDR2-Speicher-Anbindung und AMD-V (früher AMD-V genannt) Virtualisierungstechnik. Außerdem gibt es keine Variante mehr mit 1.024 KiB L2-Cache. Dies behält AMD nur noch den Dual-Core-Prozessoren vor. Aus Marketing-Gründen wird es bald nur noch Dual-Core-Prozessoren geben. Dies wird das Ende für den Athlon 64 bedeuten.
Prozessorkerne
Es gibt verschiedene Prozessorkerne für den Athlon 64, die die Namen Clawhammer, Newcastle, Winchester, Venice, San Diego und Orleans tragen.
Der Clawhammer ist der älteste Kern, seine Revision C0 in 130-nm-Fertigung bildete die Basis für die ersten Athlon 64 mit 1 MiB L2-Cache, die ab Mitte 2003 ausgeliefert wurden. Der integrierte Speichercontroller der Revision C0 kann bei umfangreichen Speicherbestückungen (insbesondere mit drei oder mehr doppelseitigen Modulen) den RAM nicht hoch takten. Mit drei PC3200-Speichermodulen mit jeweils 512 MiB sind maximal 166 MHz anstatt 200 MHz möglich, mit drei 1 GiB-Modulen muss der Controller sogar auf 100 MHz Speichertakt herunterschalten, da andernfalls keine sichere Signalübertragung zu gewährleisten ist.
Die neuere Revision CG bot neben verbessertem thermischen Design und erweitertem Powermanagement kleinere Verbesserungen am Speichercontroller und die neue Option "2T Command Rate" an, durch die sich der maximale Speichertakt bei großen Bestückungen erhöhen ließ. Dabei wird eine Speicheranforderung nicht wie üblich einen Takt lang über die Prozessorpins signalisiert, sondern zwei Takte lang durchgehalten, so dass auch bei hohen Takten eine sichere Signalerkennung möglich ist. Diese Sicherheit erkauft man sich durch einen Verlust an Übertragungsbandbreite. Ob der 2T-Overhead durch den höheren Speichertakt aufgewogen werden kann, muss im Einzelfall festgestellt werden. Einige BIOS-Versionen aktivieren 2T standardmäßig in jedem Fall und bremsen so auch ?schnelle? Speicherbestückungen unnötig um bis zu 15% aus.Der Name Newcastle tauchte erstmals in Verbindung mit Clawhammer-Prozessoren auf, bei denen eine Hälfte des L2-Caches deaktiviert war und die zum Ausgleich mit mehr Takt liefen, um nominell die gleiche Leistung zu erbringen. Später gab es "echte" Newcastle-CPUs, die physisch tatsächlich nur über 512 kiB Cache verfügten.
Danach führte AMD den Winchester (Revision D0) ein, der die Migration zur 90-nm-Fertigung darstellt. Durch die kleineren Strukturbreiten wurden höhere Taktraten bei geringerer Leistungsaufnahme möglich. Durch die 90-nm-Fertigung sank die Verlustleistung des Winchester-Kern um bis zu 20% gegenüber dem Newcastle-Kern, somit war eine effizientere Kühlung unter gleichen Bedingungen möglich. Nochmals wurde der Speichercontroller verbessert.
Relativ kurz nach dem Winchester folgte aber bereits der nächste Kern namens Venice (Revision E3, 512 KiB L2-Cache), der erstmals SSE3 unterstützte und ebenfalls in 90 nm gefertigt wurde. Bei diesen Prozessoren integrierte AMD erstmals die gemeinsam mit IBM entwickelte "Dual Stress Liner"-Technologie in den Fertigungsprozess. Durch ein gestrecktes Kristallgitter können die Transistoren im Chip bei gleich bleibender Verlustleistung bis zu 24% schneller schalten. In der Praxis rechnet AMD mit einem um 16% erhöhten Taktpotenzial, was auf bis zu 2.800 MHz Kerntakt hinausliefe. Der Speichercontroller der Revision E3 wurde erneut verbessert. Umfangreiche Speicherbestückungen müssen nur noch mit 2T Command Rate ausgebremst werden, wenn vier doppelseitige DIMMs verwendet werden, die mit DDR-400 laufen sollen. Alle anderen Konfigurationen können mit Maximalgeschwindigkeit betrieben werden. Die Speichertransferleistung wird durch eine verdoppelte Anzahl Write-Combine-Buffer erhöht, und auch die Leistung in Verbindung mit UMA-Grafikkarten wurde gesteigert. Zusätzlich unterstützt der Venice neue Werte für die Speicherteiler. Dadurch wird es möglich, auch (nicht JEDEC-spezifizierte) DDR-500 Speichermodule zu verwenden, wenn das BIOS die neuen Speicherteiler unterstützt. Der Leistungszuwachs durch diese Vergrößerung der Speicherbandbreite bewegt sich allerdings nur im unteren einstelligen Prozentbereich. Kurz nach der Markteinführung des Venice-E3-Steppings wurden drei Fehler in den Prozessoren entdeckt. So erwiesen sich die neuen Write-Combine-Buffer als nicht praxistauglich und mussten beim Booten des Systems vom BIOS abgeschaltet werden. Wenn dies nicht geschah, konnte das System zu einem nicht vorhersehbaren Zeitpunkt einfrieren. AMD legte den Venice-Prozessor daher schon kurze Zeit später in der korrigierten E6-Version neu auf.
Erstmals gibt es vom Venice auch wieder eine Variante mit 1.024 KiB L2-Cache, die unter dem Namen San Diego (E4) läuft. Von den Venice-Problemen sind diese CPUs grundsätzlich nicht betroffen.
Der Kern Orleans ist ebenfalls in 90 nm gefertigt, unterstützt aber DDR2-Speicher und die Virtualisierungstechnologie AMD-V. Damit die neuen Fähigkeiten genutzt werden können, besitzt der neue Kern den neuen Sockel AM2.
Der neue Lima-Kern ist identisch mit dem Orleans, allerdings ist er in 65 nm gefertigt, wodurch die Verlustleistung sinkt.
Modelldaten Sockel 754
Clawhammer C0
* Revision C0
* L1-Cache: 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen)
* L2-Cache: 512 oder 1.024 KiB mit Prozessortakt
* Speichercontroller: Single-Channel DDR-SDRAM
MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, AMD64, Cool'n'Quiet,
Sockel 754, HyperTransport mit 800 MHz (HT800)
* Betriebsspannung (VCore): 1,50 V
* Leistungsaufnahme (TDP): 89 W
* Erscheinungsdatum: 23. September 2003
* Fertigungstechnik: 130 nm (SOI)
Die-Größe: 193 mm² bei 105,9 Millionen Transistoren
* Taktfrequenzen: 1.800 - 2.400 MHz
** 2800+: 1.800 MHz (512 KiB L2-Cache)
** 3000+: 2.000 MHz (512 KiB L2-Cache)
** 3200+: 2.000 MHz (1.024 KiB L2-Cache)
** 3400+: 2.200 MHz (1.024 KiB L2-Cache)
Clawhammer CG
* Revision CG
* L1-Cache: 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen)
* L2-Cache: 1.024 KiB mit Prozessortakt
* Speichercontroller: Single-Channel DDR-SDRAM
MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, AMD64, Cool'n'Quiet, NX-Bit
Sockel 754, HyperTransport mit 800 MHz (HT800)
* Betriebsspannung (VCore): 1,50 V
* Leistungsaufnahme (TDP): 89 W
* Erscheinungsdatum:
* Fertigungstechnik: 130 nm (SOI)
Die-Größe: 193 mm² bei 105,9 Millionen Transistoren
* Taktfrequenzen: 2.000 - 2.400 MHz
** 3200+: 2.000 MHz
** 3400+: 2.200 MHz
** 3700+: 2.400 MHz
Newcastle
Hinweis: Auch Clawhammer-512 (Clawhammer CG mit zur Hälfte deaktiviertem L2-Cache) möglich
* Revision CG
* L1-Cache: 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen)
* L2-Cache: 512 KiB mit Prozessortakt
* Speichercontroller: Single-Channel DDR-SDRAM
MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, AMD64, Cool'n'Quiet, NX-Bit
Sockel 754, HyperTransport mit 800 MHz (HT800)
* Betriebsspannung (VCore): 1,50 V
* Leistungsaufnahme (TDP): 89 W
* Erscheinungsdatum: 2004
* Fertigungstechnik: 130 nm (SOI)
Die-Größe: 144 mm² bei 68,5 Millionen Transistoren
* Taktfrequenzen: 1.800 - 2.400 MHz
** 2800+: 1.800 MHz (Clawhammer-512 möglich)
** 3000+: 2.000 MHz (Clawhammer-512 möglich)
** 3200+: 2.200 MHz
** 3400+: 2.400 MHz
Venice
* Revision E3 und E6
* L1-Cache: 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen)
* L2-Cache: 512 KiB mit Prozessortakt
* Speichercontroller: Single-Channel DDR-SDRAM
MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX-Bit
Sockel 754, HyperTransport mit 800 MHz (HT800)
* Betriebsspannung (VCore): 1,35 - 1,40 V
* Leistungsaufnahme (TDP): 67 W (ab 3800+: 85,3 W bei Rev. E3 bzw. 89 W bei Rev. E6)
* Erscheinungsdatum: April 2005 für Rev. E3 und Juli 2005 bei Rev. E6
* Fertigungstechnik: 90 nm (SOI)
Die-Größe: 83,5 mm² bei 68,5 Millionen Transistoren
* Taktfrequenzen: 1.800 - 2.400 MHz
** 3000+: 2.000 MHz (nur Rev. E6)
** 3200+: 2.200 MHz (nur Rev. E6)
** 3400+: 2.400 MHz (nur Rev. E3)
Modelldaten Sockel 939
Clawhammer CG
* Revision CG
* L1-Cache: 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen)
* L2-Cache: 1.024 KiB mit Prozessortakt
* Speichercontroller: Dual-Channel DDR-SDRAM
MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, AMD64, Cool'n'Quiet, NX-Bit
Sockel 939, HyperTransport mit 1.000 MHz (HT1000)
* Betriebsspannung (VCore): 1,50 V
* Leistungsaufnahme (TDP): 89 W
* Erscheinungsdatum:
* Fertigungstechnik: 130 nm (SOI)
Die-Größe: 193 mm² bei 105,9 Millionen Transistoren
* Taktfrequenzen: 2.000 - 2.400 MHz
** 4000+: 2.400 MHz
Newcastle
Hinweis: Auch Clawhammer-512 (Clawhammer CG mit zur Hälfte deaktiviertem L2-Cache) möglich
* Revision CG
* L1-Cache: 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen)
* L2-Cache: 512 KiB mit Prozessortakt
* Speichercontroller: Dual-Channel DDR-SDRAM
MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, AMD64, Cool'n'Quiet, NX-Bit
Sockel 939, HyperTransport mit 1.000 MHz (HT1000)
* Betriebsspannung (VCore): 1,50 V
* Leistungsaufnahme (TDP): 89 W
* Erscheinungsdatum: 2004
* Fertigungstechnik: 130 nm (SOI)
Die-Größe: 144 mm² bei 68,5 Millionen Transistoren
* Taktfrequenzen: 1.800 - 2.400 MHz
** 3000+: 1.800 MHz
** 3200+: 2.000 MHz
** 3500+: 2.200 MHz (Clawhammer-512 möglich)
** 3800+: 2.400 MHz
Winchester
* Revision D0
* L1-Cache: 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen)
* L2-Cache: 512 KiB mit Prozessortakt
* Speichercontroller: Dual-Channel DDR-SDRAM
MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, AMD64, Cool'n'Quiet, NX-Bit
Sockel 939, HyperTransport mit 1.000 MHz (HT1000)
* Betriebsspannung (VCore): 1,40 V
* Leistungsaufnahme (TDP): 67 W
* Erscheinungsdatum: 2004
* Fertigungstechnik: 90 nm (SOI)
Die-Größe: 84 mm² bei 68,5 Millionen Transistoren
* Taktfrequenzen: 1.800 - 2.200 MHz
** 3000+: 1.800 MHz
** 3200+: 2.000 MHz
** 3500+: 2.200 MHz
Venice
* Revision E3 und E6
* L1-Cache: 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen)
* L2-Cache: 512 KiB mit Prozessortakt
* Speichercontroller: Dual-Channel DDR-SDRAM
MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX-Bit
Sockel 939, HyperTransport mit 1.000 MHz (HT1000)
* Betriebsspannung (VCore): 1,35 - 1,40 V
* Leistungsaufnahme (TDP): 67 W (ab 3800+: 85,3 W bei Rev. E3 bzw. 89 W bei Rev. E6)
* Erscheinungsdatum: April 2005 für Rev. E3 und Juli 2005 bei Rev. E6
* Fertigungstechnik: 90 nm (SOI)
Die-Größe: 83,5 mm² bei 68,5 Millionen Transistoren
* Taktfrequenzen: 1.800 - 2.400 MHz
** 3000+: 1.800 MHz
** 3200+: 2.000 MHz
** 3500+: 2.200 MHz
** 3800+: 2.400 MHz
San Diego
* Revision E4 und E6
* L1-Cache: 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen)
* L2-Cache: 1.024 KiB mit Prozessortakt (Sonderversion mit 512 KiB, Rest deaktiviert)
* Speichercontroller: Dual-Channel DDR-SDRAM
MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX-Bit
Sockel 939, HyperTransport mit 1.000 MHz (HT1000)
* Betriebsspannung (VCore): 1,35 - 1,40 V
* Leistungsaufnahme (TDP): 89 W (3500+: 67 W)
* Erscheinungsdatum: April 2005
* Fertigungstechnik: 90 nm (SOI)
Die-Größe: 115 mm² bei 114 Millionen Transistoren
* Taktfrequenzen: 2.200 - 2.400 MHz
** 3500+: 2.200 MHz (nur 512 KiB L2-Cache und nur als Rev. E4)
** 3700+: 2.200 MHz
** 4000+: 2.400 MHz
Modelldaten Sockel AM2
Abkürzungen
*EE: Energy Efficient bedeutet, dass die CPU im Vergleich weniger Strom verbraucht und dadurch die Verlustleistung geringer ist.
*SFF: Small Form Factor bedeutet, dass die Verlustleistung gegenüber EE noch einmal deutlich verringert wurde. Die CPU benötigt dadurch eine weniger aufwendige Kühlung und ist damit für kleinere Computergehäuse geeignet.
Orleans F2
* Revision F2
* L1-Cache: 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen)
* L2-Cache: 512 KiB mit Prozessortakt
* Speichercontroller: Dual-Channel DDR2-SDRAM
MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX-Bit, AMD-V
Sockel AM2, HyperTransport mit 1.000 MHz (HT1000)
* Betriebsspannung (VCore): siehe Taktfrequenzen
* Leistungsaufnahme (TDP): siehe Taktfrequenzen
* Erscheinungsdatum: 23. Mai 2006
* Fertigungstechnik: 90 nm (SOI)
Die-Größe: 103 mm² bei 81,1 Millionen Transistoren
* Taktfrequenzen: 1.800 - 2.400 MHz
** Standard (TDP: 62 W, VCore: 1,35 - 1,40 V)
*** 3000+: 1.800 MHz
*** 3200+: 2.000 MHz
*** 3500+: 2.200 MHz
*** 3800+: 2.400 MHz
** EE SFF (TDP: 32 W, VCore: 1,20 - 1,25 V)
*** 3500+: 2.200 MHz
Orleans F3
* Revision F3
* L1-Cache: 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen)
* L2-Cache: 512 KiB mit Prozessortakt
* Speichercontroller: Dual-Channel DDR2-SDRAM
MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX-Bit, AMD-V
Sockel AM2, HyperTransport mit 1.000 MHz (HT1000)
* Betriebsspannung (VCore): siehe Taktfrequenzen
* Leistungsaufnahme (TDP): siehe Taktfrequenzen
* Erscheinungsdatum:
* Fertigungstechnik: 90 nm (SOI)
Die-Größe: 103 mm² bei 81,1 Millionen Transistoren
* Taktfrequenzen: 1.800 - 2.400 MHz
** Standard (TDP: 62 W, VCore: 1,25 - 1,40 V)
*** 3500+: 2.200 MHz
*** 3800+: 2.400 MHz
*** 4000+: 2.600 MHz
Lima
* Revision G1
* L1-Cache: 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen)
* L2-Cache: 512 KiB mit Prozessortakt
* Speichercontroller: Dual-Channel DDR2-SDRAM
MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX-Bit, AMD-V, Presidio
Sockel AM2, HyperTransport mit 1.000 MHz (HT1000)
* Betriebsspannung (VCore):
* Leistungsaufnahme (TDP): 45 W
* Erscheinungsdatum: 20. Februar 2007
* Fertigungstechnik: 65 nm (SOI)
Die-Größe:
* Taktfrequenzen: 2.200 - 2.400 MHz
** 3500+: 2.200 MHz
** 3800+: 2.400 MHz
Siehe auch
Liste der Mikroprozessoren von Intel
Liste der AMD-Athlon-64-Prozessoren
AMD K10
Weblinks
• Detaillierte Informationen und Erläuterungen zum AMD Athlon 64 (engl.)
• Offizielle Informationen von AMD zum Athlon 64
• Sempron/Athlon 64 Versionsübersicht und technische Daten
• Roadmap bis Ende 2007 (inkl. Gegenüberstellung mit Intel) aus Computerbase, vom 29.10.06
