AMD Athlon XP

Im Oktober 2001 erschien das erste Athlon XP Modell mit Palomino-Kern und einer Taktrate von 1333 Mhz. Um höhere Taktraten zu ermöglichen, folgte etwa ein halbes Jahr später der in 0,13 µm-Technik hergestellt Thoroughbred-Kern. Eine weitere Leistungsteigerung erzielte AMD dann mit dem weiterentwickelten Barthon-Kern, der L2-Cache wuchs von 256 auf 512 kByte an. Die AthlonXP-Prozessoren erhielten die QuantiSpeed-Architektur. QuantiSpeed ist eine von AMD benutzte Bezeichnung für die Mikroarchitektur ihrer Prozessoren auf K7-Basis. Ursprünglich war die Architektur unter dem Namen "K7-Architektur" bekannt, diese wurde aber mit Einführung des Athlon XP überarbeitet, so dass AMD - auch aus Marketing-Gründen - eine neue Bezeichnung einführte.

 

 

AMD Athlon XP Palomino

AMD Athlon XP Thoroughbred A

AMD Athlon XP Thoroughbred B

AMD Athlon XP Barthon

Technische Daten der AMD Athlon XP-Prozessoren

 

AMD führte mit dem Athlon XP das bereits von den K5- und K6-Prozessoren bekannte Performance-Rating ein. Wegen des neuen Namens für die Mikroachitektur erhielt dises Rating-System den Namen QuantiSpeed-Rating . Hintergrund dieser Maßnahme ist die Tatsache, dass Intel die Netburst-Architektur des Pentium 4 und des auf ihn basierenden Celeron auf eine möglichst hohe Taktrate auf Kosten der Rechenleistung pro Takt optimiert hatte, während noch beim Vorgänger Pentium III wie bei den AMD Prozessoren mit Quantispeed-Architektur die Rechenleistung pro Takt maximiert wurde. Wegen dieses Philosophie-Wechsels klaffte die Taktrate der QuantiSpeed-Prozessoren und der Netburst-Prozessoren weit auseinander obwohl die resultierende Leistung für den Anwender je nach Modell identisch war. Die wirklich nutzbare CPU-Performance ergibt sich eher aus dem Produkt von Taktrate und den verarbeitenden Instruktionen pro Taktschritt (Instructions per Cycle, IPC). Da die Taktrate aber für viele Kunden ein wichtiges Kriterium ist und AMDs Athlon CPUs da klar im Nachteil waren, wurde eben jenes QuantiSpeed-Rating entwickelt und mit dem Athlon XP und später dem Sempron eingeführt. Das "+" in der Bezeichnung soll deutlich machen, dass der jeweilige Prozessor das eigentliche Rating übertrifft, also noch schneller ist.Um wirklich glaubwürdige Werte zu liefern, legte AMD die Bezeichnungen anfangs bewusst unter die ermittelten Leitungswerten.

Das QuantiSpeed-Rating ist laut AMD nicht auf Produkte von Intel bezogen, sondern soll die Leistung im Vergleich zu einem Athlon Thunderbird beschreiben. Ein Athlon XP-3200+ hätte also die gleiche Leistungsfähigkeit wie ein Athlon Thunderbird mit 3200 MHz. In der Realität wird allerdings das QuantiSpeed-Rating in Bezug zu Intels Pentium 4 Prozessoren gesetzt, was sicherlich auch von AMD so gewünscht ist. Da AMD bei der Taktung der Athlon XPs an Grenzen stieß wurde das QuantiSpeed-Rating nach oben hin immer mehr gedehnt. Während ein Athlon XP-1500+ mit 1333 MHz wohl ziemlich genau einem Athlon Thunderbird mit 1500 MHz bzw. einem Pentium 4 1500 entsprach bzw. schneller als diese war, war ein Athlon XP-3200+ mit 2200 MHz bei weitem nicht so schnell wie ein Pentium 4 3200 und auch ein hypothetischer Athlon Thunderbird 3200 wäre wohl weitaus schneller gewesen. Dieser Effekt wurde letztlich auch durch die Entscheidung AMDs verursacht, sowohl die Größe des L2-Cache als auch den Front Side Bus mit in das Rating aufzunehmen. Beide Faktoren haben zwar einen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der CPU, wirken sich aber nicht generell aus, sondern sind auf bestimmte Anwendungsarten beschränkt. So gibt es viele Athlon XPs mit weit unterschiedlichem Quantispeed-Rating, aber in etwa gleicher Taktfrequenz, welche sich nur beim L2-Cache und FSB unterscheiden.

Die ersten Athlon XP ehielten den Palomino-Kern, der bereits in den mobilen Athlons, dem Athlon MP und dem Duron ab 1 GHz zum Einsatz kam.

Das "XP" in der Bezeichnung des neuen Prozessor-Typs sei laut AMD nur zufällig gleich dem Windows XP Betriebssystem. Die Abkürzung bedeutet bei AMD allerdings "Extra Performance" nicht etwa "Experience". Bei gleichem Takt arbeitet der XP etwa 10% schneller als ein Athlon Thunderbird und verbraucht rund 15% weniger Strom.

Unter dem Marketing-Begriff Quanti-Speed sind einige Verbesserungen zu finden:

52 neue Multimedia-Befehle( 3DNow! Professional) kompatibel zur Intel SSE-Befehlseinheit. Er verfügt außerdem über einen intelligenteren, mit Data Pre-Fetch ausgestatteten 384 KB großen Cache.

Um höhere Taktraten zu ermöglichen, führte AMD den Thoroughbred-Kern ein. Dieser Prozessorkern wurde in 0,13 µm-Technik hergestellt. Im Gegensatz zum Palomino-Kern ist die Platine des Organic-Pin-Grid-Array-Gehäuses (OPGA) meist grün gefärbt. Durch die Größenänderung um 38% konnten ca. 300.000 Transistoren eingespart werden. Damit hat der Prozessor 37,2 Millionen Transistoren in seinem Silizium-Die. Aufgrund der kleineren Die-Oberfläche ist die Wärmeleistung pro Quadratzentimeter gestiegen. Der Athlon XP mit Thoroughbred-Kern benötigt deshalb bessere Kühler.

Durch die Weiterentwicklung und Verdoppelung des L2-Cache beim Athlon XP mit Barthon-Kern erhielt der Kern 17,1 Millionen zusätzliche Transistoren.Das führt zu einer Die-Vergrößerung von 84 auf 101 mm2. Der Frontside-Bus bleibt bei 166 MHz (FSB333) und ändert sich erst bei der 3200+-Variante und neuen Chipsätzen auf 200 MHz. Herstellungsprozeß (0,13µm) und Sockelformat (Sockel A) blieben unverändert.

Athlon XP 1500+ bis 2100+ (Palomino)

Die ersten AMD Athlon XP Prozessoren besaßen den in 0.18µm-Technik gefertigten Palomino-Kern. AMD entwickelte diesen Kern ursprünglich für den Mobile- und Server-Markt. Als im Desktopbereich dann der Thunderbird-Kern mit 1400 Mhz die physikalischen Grenzen erreichte, wechselte man auch im Desktop-Bereich zu diesem Kern und AMD führte die ersten Athlon XP-Prozessoren ein. Kennzeichen ist das rötlich/braune leichte Plastik-Gehäuse, was sich deutlich zum lilafarbenen Keramik-Gehäuse des Athlon Thunderbird unterscheidet.

 

 

Das Die des Athlon XP hat eine Fläche von 128mm2 und ist 8mm2 größer als die ältere Thunderbird-Core. Der L1-Cache beträgt 128 KB und der L2-Cache 256 KB ist in den Prozessor integriert und wird mit voller Taktrate betrieben.
Durch ein verbessertes Cache-Management arbeitet der Palomino-Kern bei gleichem Takt bis zu 15 % schneller als sein Vorgänger Thunderbird. Der Athlon XP mit Palomino-Kern unterstützt die erweiterten Prozessorbefehlssätze 3DNow!, 3DNow! Professional (3DNow!+; incl. des Intel SSE-Befehlssatzes), MMX, MMX+.
Mit rund 37,5 Millionen besitzt der Athlon XP nur 0,5 Millionen Transistoren mehr als sein Vorgänger. Die 0,5 Millionen Transistoren werden durch die SSE-Befehlserweiterungverursacht. Der Prozessor besitzt eine thermische Überwachung (Thermal Diode), läuft der Prozessor zu heiß, wird die Taktfrequenz automatisch heruntergesetzt.
Der AMD Athlon Palomino wird mit 266 Mhz Systemtakt betrieben, Systemtakt ist doppelter FSB Takt 2*133 Mhz = 266 Mhz Systemtakt). Er ist in der Lage, zwei Datenwörter mit 64Bit Breite pro Takt zu übertragen. Die Daten wurden dazu in einem Prozessoreigenen DDR-RAM abgelegt und dort für die Abfrage durch die Peripherie bereitgehalten.

Athlon XP 1700+ bis 2100+ (Thoroughbred-A)

Der mit dem Thoroughbred-A-Kern bestückten Prozessor wurde in 0,13µm-Technologie hergestellt. Die Die verkleinerte sich von 128mm2 auf 80mm2. Durch die kleinere Produktionstechnologie wurde die Verlustleistung verringert und höhere wurden Taktfrequenzen möglich. Palomino- oder Thoroughbred-Kern sind beide als 1700+ bis 2100+ Modelle erhältlich. Man kann die Modelle an der Größe des Die unterscheiden, die bei Thoroughbred-Modelle mit 80mm2 sichtbar kleiner als beim Palomino ist. Die ersten Modelle von 1700+ bis 2400+ wurden noch mit einem 133Mhz Front-Side-Bus(FSB)-Takt betrieben, was einem Systemtakt von 266 entspricht. Diese Modelle erkennt man an ihrer Typennummer, die mit einem "C" endet.

Athlon XP 1700+ bis 2800+ (Thoroughbred-B)

Im Juni 2002 veröffentlichte AMD erneut einen leicht modifizierten Nachfolger des Athlon XP Thoroughbred. Der Thoroughbred "B" beinhaltete jetzt 8 statt der bisher üblichen 7 Verdrahtungsebenen (Thoroughbred "A"). Diese Modelle 2600+ bis 2800+ wurden mit einem Front-Side-Bus(FSB)-Takt von 166Mhz FSB betrieben, was nun einem Systemtakt von 333 Mhz entspricht. Die 166MHz-Version der Athlon XP CPU erkennt man an der Typennummer die mit "D" endet (so trägt z.B. die das 2600+ Modell die Typennummer AXDA2600DKV3D). Falls man diese CPU auf einem älteren Mainboard mit 133 Mhz FSB betreibt, läuft sie wegen des festen Multiplikators als Athlon XP 2000+.

Athlon XP 2500+ bis 3200+ (Barton)

Die vorletzte Version des AMD Athlon XP sind Modelle mit Barton-Kern. Im Vergleich zum Thoroughbred-Kern hat die Barton-Version mit 512kB einen doppelt so großen L2-Cache. Da das Cache-Design so beschaffen ist, daß L1 und L2 stets unterschiedliche Daten speichern, hat es eine gewisse Berechtigung, daß AMD gerne die Summe beider Caches angibt: 640 KB. Die Transistoren sind auf 54,3 Millionen angestiegen und die Verlustleistung beträgt 74,3 Watt. Der FSB-Takt beträgt 333MHz.Der Athlon XP 3200+ zeigt die Grenzen des Barton-Kerns. Um mehr Leistung zu erhalten wurde der Prozessortakt nur geringfügig (2160 auf 2200 Mhz) der Systemtakt jedoch von 333Mhz auf 400Mhz erhöht.

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Technische Daten der einzelnen Modelle:

Quellen:
http://www.amd.com
http://www.elektronik-kompendium.de
http://www.pc-erfahrung.de
http://de.wikipedia.org

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AMD Desktop-Prozessoren:
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AMD K6, K6-2, K6-III
Athlon
Athlon XP
Athlon 64, Athlon 64 FX
Athlon 64 X2
Duron
Sempron

AMD Server-Prozessoren:
Athlon MP
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AMD Mobile Prozessoren:
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Mobile Athlon
Athlon XP-M
Mobile Athlon 64
Athlon Turion 64
Mobile Duron
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