Athlon

Athlon

מידע כללי
השקה	1999
מידע טכני
תושבת	Slot A Socket A Socket 563
מספר ליבות	1
קצב שעון מרבי	500 MHz עד 2.33 GHz
מהירות FSB	200 MT/s עד 400 MT/s

Athlon הוא מותג לסדרת מעבדים מסוג X86 המתוכננים ומיוצרים על ידי חברת AMD. השם Athlon נבחר על ידי AMD כקיצור ל-Decathlon (קרב עשר).

חברת AMD הוקמה בשנת 1969 על ידי ג'רי סאנדרס. במשך שנים רבות ייצרה מעבדים תואמי אינטל ואף חתמה עמה ב-1982 על חוזה שהפך אותה ליצרן מורשה של אינטל למעבדי 8086 ו-8088.

השינוי במעמדה של AMD כגרורה של אינטל החל באמצע שנות ה-90. ב-1996 ייצרה AMD את המעבדים הראשונים שלא היו העתקים של מעבדי אינטל. המעבדים תוכננו לצאת ב-1995 אך עקב חוסר הניסיון של AMD כמפתחת מעבדים עצמאית, תאריכי יעד רבים לא עמדו במבחן המציאות. ב-1997 החלה AMD לשווק את סדרת K6, שהייתה פיתוח של מהנדסי חברת NexGen שנרכשה בידי AMD. בהרצאה המבטאת את השקפתה של AMD שנשא אלברטו מאקי, מנהל השיווק והמכירות של החברה באזור אירופה, המזרח התיכון ואפריקה (EMEA), תוארה תקופה זו כנקודה שבה הפכה AMD למתחרה שקולה לאינטל.^[1]

המעבדים הראשונים בעלי המותג Athlon הושקו ב-23 ביוני 1999.^[2] המעבדים, שכונו רטרואקטיבית בשם Classic Athlon, סיפקו תוצאות מצוינות במבחני הביצועים בהשוואה למעבדי הפנטיום 3 המתחרים. האת'לון היה המעבד הראשון של AMD שביצועיו עלו על אלה של מתחריו מתוצרת אינטל.^[3] מעבדי את'לון היו המיקרוארכיטקטורה השביעית של AMD ולכן דור מעבדים זה נקרא K7. האופן שבו התחברו המעבדים ללוח האם היה דומה לאופן שבו מחברים כרטיסי הרחבה ונקרא בשם Slot A. ה-Slot A והחיבור של אינטל באותה תקופה, ה-Slot 1, היו תואמים מבחינה פיזית אך לא חשמלית. עובדה זו הקלה על יצרני לוחות האם להתאים לוח שמיועד עבור מעבדי אינטל למעבדי ה-Athlon ללא צורך בתכנון מחודש של הלוח.

הליבה הראשונה של האת'לון נקראה Argon ומעבדיה פעלו בתדרים 500MHz (מגה הרץ) עד 700MHz. ליבת הארגון, שיוצרה בליתוגרפיה (תהליך בו מיצרים שבבי סיליקון) של 250 ננומטר (מיליארדית המטר), הוחלפה כבר בנובמבר 1999 בליבת Pluto שיוצרה ב-180 ננומטר ופעלה בתדרים של 550MHz עד 850MHz. היתרונות של הקטנה של שיטת ייצור המעבדים הם הפחתה בצריכת החשמל וירידה בפליטת החום המאפשרות להעלות את מהירות השעון. ליבת Pluto הוחלפה מאוחר יותר בליבת Orion שיוצרה בליתוגרפיה של 180nm אף היא, אך פעלה בתדרים של 900MHz עד 1000MHz.

מעבדי ה-Athlon שיוצרו ל-Slot A היו המעבדים הראשונים מתוצרת AMD בהם הייתה המכפלה נעולה. אחת הסיבות לנעילת המכפלה הייתה למנוע ממפיצים וספקים להעלות את מכפלת המעבדים (ובכך להעלות את מהירות השעון) ולשווקם כדגמים חזקים יותר ממה שנקבע בעת ייצורם. מעבדים כאלה היו לעיתים קרובות לא יציבים כיוון שהומהרו מבלי שבוצעו הבדיקות הדרושות, ובכך פגעו במוניטין של AMD. אף על פי שהאת'לונים היו בעלי מכפלה נעולה, משתמשים דקדקנים נוכחו לדעת שבעזרת מחבר על ה-PCB (לוח מעגלים מודפס) ניתן לשלוט על המכפלה.

ב-5 ביוני 2000 הכריזה AMD על ליבת Thunderbird (או T-Bird בקיצור).^[4] ליבה זו יוצרה בשתי גרסאות: הגרסה הראשונה תאמה ל-Slot A הישן ותדרי המעבדים שלה היו 650MHz עד 1000MHz. בגרסה השנייה חזרה AMD לשיטה המסורתית והמעבדים התחברו ישירות לתושבת (Socket) על לוח האם. התושבת החדשה נקראה Socket A והיו בה 462 פינים. המעבדים שיוצרו עבור Socket A פעלו בתדרים 600MHz עד 1400MHz.

עלייה בביצועי המעבדים הושגה הודות לשינוי שבוצע בזיכרון המטמון מהרמה השנייה. גודל הזיכרון אמנם קוצץ ל-256KB (לעומת 512KB ב-Classic Athlon) אולם מהירות הזיכרון הועלתה. ככלל, למהירות הזיכרון השפעה מכרעת יותר על הביצועים מאשר לנפח. ה-T-Bird היו גם המעבדים הראשונים שעבדו עם זיכרון ה-DDR שהחל להחליף את זיכרונות ה-SDRAM האיטיים יותר.

הסדרה הבאה של מעבדי האת'לון מדור K7 היא Athlon XP. המעבדים הראשונים בסדרה זו הושקו ב-9 באוקטובר 2001 והיו בעלי ליבה בשם Palomino.^[5] מכיוון שהמעבדים מסדרה זו הציגו ביצועים טובים יותר ממעבדים בעלי מהירות שעון זהה מתוצרת אינטל, החלה AMD לתת לדגמים שמות שביטאו את ביצועי המעבדים בפועל ביחס למעבדי אינטל. כך לדוגמה מעבד Athlon XP בעל מהירות שעון של 1400MHz נקרא בשם Athlon XP 1600+ כי הוא היה קרוב יותר בביצועיו למעבד אינטל במהירות 1600 מגה הרץ. שיטת דירוג זו ידועה בשם PR Rating. מעבדי ה-Athlon XP, שיוצרו רק ל-Socket A, הופצו גם בגרסה שתמכה בשימוש בשני מעבדים על גבי לוח אם אחד ונקראה Athlon MP.

ב-10 ביוני 2002 הכריזה AMD על השקתם של מעבדים בעלי ליבה חדשה - Thoroughbred (או T-Bred בקיצור).^[6] המעבדים החדשים היו המעבדים הראשונים של AMD בשיטת ייצור של 130 ננומטר. ליבת T-Bred סבלה מבעיות חום ועיצוב שמנעו מ-AMD להעלות את מהירויות השעון מעבר למהירותם של המעבדים בעלי ליבת Palomino. עקב כך נמכרו רק מעבדים במהירות 1333 עד 1800 מגה הרץ שהחליפו את המעבדים בעלי ליבת Palomino הגדולה יותר. ב-21 באוגוסט 2002 יצאה לאור גרסה חדשה של ליבה זו, "T-Bred "B.^[7] גרסה זו הכילה שכבת מתכת נוספת שנועדה לשפר את יכולת המעבד להגיע לתדרים גבוהים.
ליבת T-Bred הציגה שיפור ב-FSB ל-333 מגה הרץ.

ב-10 בפברואר 2003 שוב הציגה AMD ליבה חדשה למעבדי Athlon XP, ליבת Barton.^[8] אף על פי שמעבדים בעלי ליבה זו לא פעלו בתדרים גבוהים יותר ממעבדי Athlon XP בעלי ליבת Thoroughbred, הם היו בעלי דירוג גבוה יותר מקודמיהם הודות לזיכרון מטמון של 512KB מרמה שנייה ו-FSB של 400 מגה הרץ.

ארכיטקטורת K7 נמתחה לקצה גבול היכולת שלה. על מנת להמשיך לייצר מעבדים תחרותיים ביחס לאינטל, נזקקה AMD למעבד שיבוסס על ארכיטקטורה חדשה, וכך החל פיתוחו של Athlon 64.

סדרת Athlon 64 יצאה לאור ב-23 בספטמבר 2003 והייתה לסדרת המעבדים השלישית הנושאת את שם המותג את'לון.^[9] סדרת מעבדים זו הציגה חידושים רבים. המאפיין החדש הבולט ביותר הוא תמיכה בטכנולוגיית 64 ביט חדשה שפיתחה AMD ונקראה בשם x86-64 (ידועה גם כ-AMD64). היתרון הגדול של סט פקודות זה לעומת הטכנולוגיות לעיבוד ב-64 ביט שהיו קיימות עד אותו הזמן כמו ה-IA-64 של אינטל נעוץ בעובדה שהוא למעשה הרחבה של סט הפקודות הישן x86-32 ולכן בעל תמיכה לאחור בעיבוד 32 ביט. אף על פי כן, יש הטוענים שבראייה לטווח ארוך ההתבססות על טכנולוגיה ישנה תהפוך דווקא לחיסרון. את סט הפקודות החדש שילבה AMD קודם לכן במעבדי השרתים Opteron, אולם ה-Athlon 64 היו המעבדים הראשונים שכללו את ארכיטקטורת 64 ביט ויועדו לשוק הביתי. סדרת מעבדי Athlon 64 הצטרפה למעבדי האופטרון בדור המעבדים החדש - K8.

עוד טכנולוגיה שנוספה ל-Athlon 64 היא ה-Cool'n'Quiet שחשיבותה רבה בעיקר במעבדים למחשבים ניידים. כאשר לא נעשה שימוש רב במעבד, טכנולוגיית ה-Cool'n'Quiet מפחיתה את מהירותו וכך גם את צריכת החשמל ופליטת החום. בנוסף, על החלק העליון של המעבדים שולב Heat Spreader, שכבת מתכת המיועדת לסייע בפיזור החום ולמנוע פגיעה לא מכוונת במעבד כתוצאה מהתקנת גוף הקירור.

AMD ערכה גם שינוי משמעותי במיקום בקר הזיכרון כששילבה אותו במעבד עצמו ולא בגשר הצפוני כפי שהיה נהוג עד אז. מעבר לעובדה שהבקר פעל באותו התדר של המעבד, המרחק הפיזי בין הבקר למעבד קטן וכתוצאה מכך התקצר זמן האחזור.

חידוש נוסף שהביא Athlon 64 הוא המעבר לתושבות חדשות. Athlon 64 יוצר עבור מגוון גדול של תושבות:

• Socket 754 - התושבת הראשונה שייצרה AMD למעבדי Athlon 64. עלויות הייצור של התושבת היו נמוכות והיא יועדה לפלח השוק הנמוך. מאפיין חשוב של המעבדים שיוצרו לתושבת הזו הוא היעדר התמיכה בזיכרון דו-ערוצי (Daul Channel Memory), טכנולוגיה שנועדה להכפיל את רוחב הפס בין המעבד לזיכרון. רוחב הפס הכפול מושג באמצעות הכללת שני בקרי זיכרון במעבד, כשכל אחד מהם בעל רוחב פס של 64 ביט ויחד יוצרים רוחב פס של 128 ביט.
• Socket 939 - התושבת השנייה שייצרה AMD למעבדי ה-Athlon 64. היא שווקה החל מיוני 2004 ויועדה לשוק הבינוני והגבוה.
• Socket 940 - תושבת המיועדת לשרתים (מעבדי האופטרון) ולמעבדי ה-Athlon 64 לשוק הגבוה שקיבלו את שם המותג Athlon FX. בגלל היותה פלטפורמה לשרתים, המעבדים שיוצרו לתושבת זו עבדו עם זיכרון Registered בלבד.^[10]
• AM2 - תושבת שנועדה להחליף הן את Socket 754 והן את Socket 939. התושבת שווקה החל מ-23 במאי 2006. מספר הפינים בתושבת ה-AM2 הוא 940 כמו ב-Socket 940. למרות זאת, בגלל סידור הפינים השונה מעבד שמיוצר עבור Socket 940 לא יתאים ל-AM2 ולהפך. תושבת ה-AM2 תמכה בזיכרונות DDR2 שמסוגלים להעביר יותר מידע בכל מחזור שעון לעומת זיכרונות DDR, אך בעלי זמן אחזור גדול יותר.

בזמן ההשקה בספטמבר 2003 היו רק שתי תושבות, ה-754 וה-940. מעבדי Athlon 64 הראשונים היו בעלי ליבה בשם Clawhammer והיו מיועדים ל-Socket 754 ואילו ה-Sledgehammer, ליבת Athlon FX הראשונה, ל-Socket 940. עם השקת תושבת 939 ביוני 2004 היא הפכה לתושבת העיקרית ל-Athlon 64 ול-Athlon FX כשהיא מותירה את Socket 940 כתושבת בלעדית למעבדי האופטרון ותושבת 754 הופכת לתושבת לשוק הנמוך. בהמשך עברה AMD לייצר את הליבות הבאות של Athlon 64 ו-Athlon FX בליתוגרפיה של 90 ננומטר ואחר כך גם ב-65 ננומטר.

שם הליבה	ליתוגרפיה	זיכרון מטמון L1	זיכרון מטמון L2	תושבת	תאריך השקה
Sledgehammer	130nm	128KB	1024KB	Socket 940	23 בספטמבר 2003
Clawhammer	130nm	128KB	1024KB	Socket 939	1 ביוני 2004
San Diego	90nm	128KB	1024KB	Socket 939	15 באפריל 2005

שם הליבה	ליתוגרפיה	זיכרון מטמון L1	זיכרון מטמון L2	תושבת	תאריך השקה
Clawhammer	130nm	128KB	1024KB	Socket 754 Socket 939	23 בספטמבר 2003
Newcastle	130nm	128KB	512KB	Socket 754 Socket 939	2004
Winchester	90nm	128KB	512KB	Socket 939	2004
Venice	90nm	128KB	512KB	Socket 754 Socket 939	4 באפריל 2005
San Diego	90nm	128KB	1024KB	Socket 939	15 באפריל 2005
Orleans	90nm	128KB	512KB	AM2	23 במאי 2006
Lima	65nm	128KB	512KB	AM2	20 בפברואר 2007

מעבדי Athlon 64 X2 הם המעבדים כפולי הליבה הראשונים של AMD. זהו למעשה מעבד המכיל שתי ליבות Athlon 64 על פיסת סיליקון אחת. היתרון בשימוש במעבדים מרובי ליבות הוא האפשרות לעבד מספר תהליכונים (Threads) במקביל. כדי לנצל את העיבוד המקבילי מערכת ההפעלה או היישום צריכים להיות מתוכנתים לכך מראש. כאשר תוכנות כאלה רצות על Athlon 64 X2 הן יכולות להשיג כמעט כפליים מהביצועים בהשוואה ל-Athlon 64 חד ליבה.

מספר הטרנזיסטורים במעבדים כפולי ליבה גבוה משמעותית ממעבדים חדי ליבה וכתוצאה מכך פרוסת הסיליקון שאותה חותכים למעבדים רבים מספקת מספר קטן יותר של מעבדים בסיום תהליך הייצור. תפוקת המעבדים הקטנה גורמת לכך שעלות הייצור של Athlon 64 X2 גבוהה יותר.

שם הליבה	ליתוגרפיה	זיכרון מטמון L1[11]	זיכרון מטמון L2[11]	תושבת	תאריך השקה
Toledo	90nm	128KB	1024KB	Socket 939	10 בינואר 2006
Windsor	90nm	128KB	1024KB	AM2	23 במאי 2006
Windsor	90nm	128KB	1024KB	Socket F	30 בנובמבר 2006

שם הליבה	ליתוגרפיה	זיכרון מטמון L1[11]	זיכרון מטמון L2[11]	תושבת	תאריך השקה
Manchester	90nm	128KB	256KB 512KB	Socket 939	1 באוגוסט 2005
Toledo	90nm	128KB	512KB 1024KB	Socket 939	21 באפריל 2005
Windsor	90nm	128KB	256KB 512KB 1024KB	AM2	23 במאי 2006
Brisbane	65nm	128KB	512KB	AM2	5 בדצמבר 2006

לאחר שנים רבות שבהן נשאו מעבדיה את השם Athlon, במאי 2007 חשפה AMD את מעבדי Phenom, מעבדי הדור הבא המבוססים על ארכיטקטורת K10 ויועדו לצאת לשוק בתחילת 2008.^[12] את סדרת Athlon 64 X2 יחליפו מעבדי Phenom X2 שיכילו שתי ליבות בשם Kuma ומעבדי Phenom X4 שיכילו ארבע ליבות בשם Agena. סדרת המעבדים לשוק הגבוה שתחליף את Athlon FX X2 תהיה גם היא מרובעת ליבות ותקרא Phenom FX. שם הליבות של Phenom FX יהיה Agena FX. כל מעבדי סדרת ה-Phenom החדשה יותאמו לתושבת ה-AM2+ שמחליפה את ה-AM2 ויכללו זיכרון מטמון מרמה 3 בגודל 2MB. למרות זאת, סדרה אחת בדור K10 תשתמש עדיין בשם Athlon 64 X2 אך לא תכלול זיכרון מטמון מרמה 3 ותיועד לשוק הנמוך.

• חומרה - מונחים