Athlon 64（アスロン ろくじゅうよん）は、AMDのx86命令セット(インテル互換であることを意味する)に対応した64bitのマイクロプロセッサ。

Athlon 64は、Opteronと同じAMD64技術を搭載した。従来のAthlonシリーズはK7アーキテクチャであったのに対し、Athlon 64とその派生製品はK8アーキテクチャを採用した。

同じK8アーキテクチャを採用した上位モデルのAthlon 64 FXと、デュアルコアプロセッサーのAthlon 64 X2が存在する。

概要

Opteronとの相違 
Opteronとの違いは、シングルプロセッサのみをサポートすること。それに伴ってCPU間接続が不要になり、HyperTransportがチップセット接続の為の1本に制限されている。しかしOpteron 100シリーズもHyperTransportは1に制限されている。また、レジスタードメモリを必要とするOpteronに対し、Athlon64はアンバッファードメモリで動作するという差異もある。

ハードウェアインターフェイスとして、シングルメモリチャネルのSocket 754、デュアルメモリチャネルのSocket 939、DDR2メモリー対応のSocket AM2を採用している。

Athlon XPからの改良点 
アーキテクチャおよびCPUパッケージの改良点はOpteronとほぼ同一であるためそちらを参照されたい。
CPUコアを包むヒートスプレッダの採用は、従来のAthlonシリーズに於ける、ヒートシンク装着作業時のコア回路破損、いわゆる「コア欠け」の防止に役立っている。
メモリコントローラ内蔵により、アプリケーションの高速化が容易になった。一方、CPUとメモリの動作周波数の組み合わせが悪いと、自動的にメモリの動作周波数が規定値より低い状態になってしまう。これは、パフォーマンスより安定性を重視するために必要な処置であり、パフォーマンスを求めるのであれば正常に動作するメモリを選択すれば良いので、問題としては軽微である。
製造プロセス微細化により発熱問題が改善された。そのためオーバークロックの耐性が大きく上がり、コストパフォーマンスに優れるAthlon64が話題になった。同社から出ているOpteronプロセッサも話題を集め、2005年はAMDの話題年となった。

クロック自体の向上からクロックあたりの性能向上へ 
Athlon 64を含めたK8シリーズの「実働クロック抑制、低発熱・省電力化」は、技術的な壁に突き当たり始めていた「クロック周波数による性能向上」というPC用プロセッサの流れに一石を投じ、「PC用プロセッサの性能イコールクロック周波数」という認識に変化をもたらした（ギガヘルツ神話の終焉）。リーク電流の抑制に失敗し高発熱化してしまったPentium 4から自作機ユーザの眼を惹き付けることにも成功した。

しかしそれは結果的にインテルの失敗を自社に有利に利用する為のもので、明確な意図があったものではないと言える。2000年3月6日、インテルが1GHzで動作するPentium IIIを3月8日に発表する情報を事前に察知したAMDは予定を前倒しして、x86系初の1GHzを超えるCPUとしてAthlon 1GHzを発表した。インテルがNetBurstマイクロアーキテクチャで最終的に10GHzにまで到達すると予告した直後に、AMDもK8アーキテクチャで10GHzを予定していると発表している。しかしAMD自身K7後半（Pentium 4普及直前頃）に既にAthlonXPでギガヘルツ路線を若干修正しており、さらにK8では「5年の歳月を経て求められるのはクロック周波数ではなく総合的な性能だ」として、クロックあたりの命令実行数 (IPC) に重点を置いた宣伝をするようになった。

なお、「ギガヘルツ神話」という言葉は、K7時代のクロック向上競争の時期に、高IPC低クロックCPUであるPowerPCを採用していた「アップルコンピュータ」の広告に登場したものである。

利点 
Athlon 64の利点としては、プロセッサの大胆な性能向上に対してチップセットの改良を必須としない（従来、チップセットのノースブリッジが持っていた機能のほとんどをプロセッサ側にパッケージングしている為）ので、マザーボードの種類が豊富で、非常に安価なものからハイエンド用のものまで流通していた点が挙げられる。また、Athlon 64の最初の製品であるClawHammerの3200+から一貫してAMD64を搭載している（同系統のK8アーキテクチャのSempronでは、当初はAMD64を無効化していた）。

また、上位製品であるAMD Phenom及びAthlon X2の発売時点では、すでにCPUの大半が64ビット対応だったことからAthlon 64からAthlonに改称して販売を継続していた。AMD64が非搭載になったわけではない。

各世代についての詳細 
以下のCPUコアの名称はAMD内部での開発コードネームである。

Athlon 64

Clawhammer（クローハマー） 
 リビジョン: SH-C0, SH-CG
 製造プロセスルール: 130nm SOI
 L1キャッシュ: 64 + 64 KiB
 L2キャッシュ: 1024 KiB
 拡張機能: MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit（SH-CGのみ）
 対応ソケット: Socket 754またはSocket 939
 HyperTransport（Socket 754版）: 800 MHz
 HyperTransport（Socket 939版）: 1000 MHz
 コア電圧: 1.50 V
 TDP: 最大89W
 リリース: 2003年9月23日
 クロック周波数: 2000 - 2600 MHz

Socket 754版ではCool'n'Quietの最小クロック周波数と電圧が800MHz/1.3Vであったが、Socket 939版以降は、1000MHz/1.1Vに変更されている。

Newcastle（ニューキャッスル） 
ClawhammerのL2キャッシュ容量を半分に削減し、ダイサイズの縮小を図ったものである。

 リビジョン: DH-CG
 製造プロセスルール: 130nm SOI
 L1キャッシュ: 64 + 64 KiB
 L2キャッシュ: 512 KiB
 拡張機能: MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit
 対応ソケット: Socket 754またはSocket 939
 HyperTransport: 800 MHzまたは1000 MHz
 コア電圧: 1.50 V
 TDP: 最大89W
 リリース: 2004年
 クロック周波数: 1800 - 2400 MHz

Winchester（ウインチェスター） 
90nm SOIで作成されたAthlon64プロセッサ。駆動電圧が1.4Vに低下するなど、130nm SOIに比べて更なる省電力化が図られている。また、WriteCombineキャッシュなどの改良も行われ、わずかではあるが処理性能が向上した。

 リビジョン: DH-D0
 製造プロセスルール: 90nm SOI
 L1キャッシュ: 64 + 64 KiB
 L2キャッシュ: 512 KiB
 拡張機能: MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit
 対応ソケット: Socket 939
 HyperTransport: 1000 MHz
 コア電圧: 1.40 V
 TDP: 最大67W
 リリース: 2004年10月
 クロック周波数: 1800 - 2200 MHz

Venice（ヴェニス） 
WinchesterにSSE3命令が追加され、メモリコントローラの改良により、4バンク搭載時のDDR400動作が可能になったもの。

尚、市場価格維持、もしくは歩留りなどの都合により、Athlon64 X2のManchesterコアの一方のコアを無効として、VeniceコアのシングルコアAthlon64として販売されている場合がある（リビジョンはDH-E4）。このような製品は、オリジナルのVeniceコアと比較して消費電力が小さかったり発熱が低く抑えられていると言われている。

 リビジョン: DH-E3, DH-E6
 製造プロセスルール: 90nm SOI
 L1キャッシュ: 64 + 64 KiB
 L2キャッシュ: 512 KiB
 拡張機能: MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit
 対応ソケット: Socket 754またはSocket 939
 HyperTransport（Socket 754版）: 800 MHz
 HyperTransport（Socket 939版）: 1000 MHz
 コア電圧: 1.35 V または 1.40 V
 TDP: 最大67W
 リリース: 2005年4月4日
 クロック周波数: 1800 - 2400 MHz

San Diego（サンディエゴ） 
ClawHammerの90nmプロセス製造版。SSE3命令が追加されているほか、メモリコントローラの改良により、4バンク搭載時のDDR400動作を可能にしている。

 リビジョン: SH-E4, SH-E6
 製造プロセスルール: 90nm SOI
 L1キャッシュ: 64 + 64 KiB
 L2キャッシュ: 1024 KiB
 拡張機能: MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit
 対応ソケット: Socket 939
 HyperTransport: 1000 MHz
 コア電圧: 1.35 V または 1.40 V
 TDP: 最大89W
 リリース: 2005年4月15日
 クロック周波数: 2200 - 2600 MHz

Orleans（オルレアン） 
90nm SOIで作成されたAthlon 64プロセッサ。メモリコントローラが変更されDDR2 SDRAMに移行した。これに伴い、940pinのSocket AM2に変更になった。TDP62Wの通常版の他にTDP35Wの低消費電力版が存在する。これらの製品を「K9」と呼ぶこともある。

 リビジョン: DH-F2, DH-F3
 製造プロセスルール: 90nm SOI
 L1キャッシュ: 64 + 64 KiB
 L2キャッシュ: 512 KiB
 拡張機能: MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit, AMD-V
 対応ソケット: Socket AM2
 HyperTransport: 1000 MHz
 コア電圧: 1.35 V または 1.40 V
 TDP: 最大62W
 リリース: 2006年5月23日
 クロック周波数: 1800 - 2600 MHz

Lima（リマ） 
65nm SOIで作成されたAthlon 64プロセッサ。製造プロセスルールの微細化で、消費電力が低下した。

 リビジョン: G1
 製造プロセスルール: 65nm SOI
 L1キャッシュ: 64 + 64 KiB
 L2キャッシュ: 512 KiB
 拡張機能: MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit, AMD-V
 対応ソケット: Socket AM2
 HyperTransport: 1000 MHz
 コア電圧: 1.25/1.35/1.40 V
 TDP: 最大45W
 リリース: 2007年2月20日
 クロック周波数: 2200 - 2400 MHz

Athlon

Orleans（オルレアン） 
Athlon 64(Orleans)のEE版。L2キャッシュ容量が倍増している。

 リビジョン: F3
 製造プロセスルール: 90nm SOI
 L1キャッシュ: 64 + 64 KiB
 L2キャッシュ: 1024 KiB
 拡張機能: MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit, AMD-V
 対応ソケット: Socket AM2
 HyperTransport: 1000 MHz
 TDP: 最大45W
 LE-1600: 2200 MHz
 LE-1620: 2400 MHz
 LE-1640: 2600 MHz

Lima（リマ） 
65nmにシュリンクされたAthlon。90nm SOI版と比べ、L2キャッシュが削減されクロックが引き上げられている。L2キャッシュの容量の関係で、一部のアプリケーションでは上位製品であるAthlon LE-1660(65nm SOI)がAthlon LE-1640(90nm SOI)よりも遅いことがある。

 リビジョン: G2
 製造プロセスルール: 65nm SOI
 L1キャッシュ: 64 + 64 KiB
 L2キャッシュ: 512 KiB
 拡張機能: MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit, AMD-V
 対応ソケット: Socket AM2
 HyperTransport: 1000 MHz
 TDP: 最大45W
 クロック周波数: 1600 - 2800 MHz
 2000+: 1000MHZ（組み込み向け、TDP8W）
 2600+: 1600MHZ（組み込み向け、TDP15W）
 2650e: 1600MHz（組み込み向け、TDP15W）
 3000+: 2000MHZ（組み込み向け、TDP25W）
 LE-1640: 2700 MHz
 LE-1660: 2800 MHz

Athlon Neo

Huron（ヒューロン） 
Yukonプラットフォームと共に発表された、ノートブック向け製品。シングルコアCPUで、RS690E＋SB600チップセットと組み合わせて利用する。ソケットは新形状のASB1。

 製造プロセスルール: 65nm SOI
 L1キャッシュ: 64 + 64 KiB
 L2キャッシュ: 512 KiB
 対応ソケット: Socket ASB1
 TDP: 最大15W
 MV-40: 1600 MHz

CPUID

Socket754モデル 
F48h: ClawHammer SH-C0
F4Ah: ClawHammer SH-CG
FC0h: Newcastle DH-CG

Socket939モデル 
F7Ah: ClawHammer SH-CG
FF0h: Newcastle DH-CG
10FF0h: Winchester DH-D0
20F71h: San Diego SH-E4
20FF0h: Venice DH-E3
20FF2h: Venice DH-E6

Socket 754 

Socket 754（ソケット-）は、マザーボード用のCPUソケット規格のひとつ。754個の電気的接点を有するピンホールがある。2003年9月のAthlon 64シリーズの発表と共に登場した。

対応するプロセッサはAthlon 64、Sempron、Turion 64。DDR SDRAMメモリをサポートし、アクセスはシングルチャネルである。当初はワークステーション / サーバ向けの Socket 940 Opteron と共存するパフォーマンスデスクトップ向けプラットフォームであったが、わずか半年ほど後の2004年4月にデュアルチャンネルに対応するAthlon 64とSocket 939プラットフォームが発表された。これ以後もSocket 754に対応したAthlon 64も投入はされていたものの、パフォーマンスデスクトップでSocket 754の商品価値が維持できた期間は短いものとなった。その後はメインストリームおよびモバイル向けプラットフォームとしてSocket 939と共存する形となり、プラットフォームとしての寿命は後継のSocket 939より長いものとなった。

Socket 939 

Socket 939（ソケット-）は、マザーボード用のCPUソケット規格のひとつ。電気的接点を有するピンホールの数は、Opteron用のSocket 940より1個減じた939個。
2004年4月のデュアルチャネル対応版Athlon 64と同時に発表された。対応するプロセッサは Athlon 64、Athlon 64 X2、Opteronの他、一部のSempronも対応する。
2006年6月に後継となるDDR2 SDRAMに対応したプラットフォームとしてSocket AM2が発表され、Socket 939は終了した。

市場流通が終了してから2年以上が経過した2009年10月、DirectX (Direct3D) 10.1や HDMI をサポートする、最新の AMD 785G / SB 710 チップセットを搭載した Socket 939 用マザーボードが発売されている。
さらに2010年8月末、AMD 790GX/SB750チップセットを搭載したmicroATXマザーボードが登場した。

Socket AM2 

Socket AM2（ソケット-）は、マザーボード用のCPUソケット規格のひとつ。
電気的接点を有するピンホールの数は、Socket 939より1個増えた940個で、Opteronで用いられているSocket 940と接点の数では同じだが、互換性は無く接点の配列も変えられている。

扱えるメモリがDDR SDRAMからDDR2 SDRAMに移行し、これまでOEM版を除いてSocket 754版のみであったSempronもこのソケットに移行し、プラットフォームが統一された。また、AMD-Vにも対応した（Sempronを除く）。これにより、Athlon 64およびAthlon 64 X2、Athlon 64 FX はDDR2 800まで、Sempron はDDR2 667まで扱うことが出来るようになり、メモリ周りがさらに強化された。