Athlon

Athlon是美國AMD公司的一種為x86電腦平台而設的微處理器，也是AMD最為成功的微架構之一，其研發負責人是前AMD執行長Dirk Meyer。其中文官方名稱為「速龍」。第一款Athlon處理器屬於AMD的第七代（K7），與當時英特爾的Pentium III處理器競爭，及後出現Athlon XP、Athlon MP等。現時最新的Athlon處理器有屬於Zen架構的Athlon APU系列。

## Athlon發展史

第一款Athlon處理器於1999年6月23日首度亮相，其名稱取自田徑運動的「十項全能」 (Decathlon)。首批處理器的時脈介於500到700 MHz之間，其插槽為Slot A，核心修訂版本是"K7"，延續它家族中前輩K6處理器的命名規則。並帶有512 KB的半速L2 cache，及後搶在Intel之前推出1Ghz處理器的版本。AMD首席研發工程師Chen Chih-Jye（陳志傑）於1998年8月提出Slot A的橋接邏輯，隨後次年就正式量產，這些處理器使用插槽，與Pentium II的Slot 1相似，但兩款插槽並不相容（反轉180度）。

從內部而言，Athlon是完整的第七代x86處理器。也是同類型K7處理器中的首位。這個微處理器是由AMD工程師和新雇用其它的DEC工程師聯合開發的，而數年之後這群外來的工程師無一例外的成為AMD的絕對核心研發團隊。所以融合AMD以前的CPU和DEC Alpha 21264處理器的技術。正如AMD的K5和K6處理器，Athlon是一個RISC（精簡指令集）的微處理器，能夠即時解譯x86指令到她自己的內部指令。Athlon是一個突破傳統的設計，她利用DEC Alpha EV6架構和DDR（雙倍資料傳輸率）技術。儘管Athlon開始只有100MHZ外頻，但是DDR技術連接到總線方式可以提供比Intel GTL+總線（為奔騰III使用）更高的頻寬。

AMD設計的這個CPU提供更加穩定的x86指令編譯相容性，使她可以同時處理更多的數據。Athlon的CISC（相對RISC而言，複雜指令集）－RISC三組解譯器在理想狀態下，能夠每個時脈周期解碼6個x86指令操作，不過在現實中不太可能實現。關鍵分支預測器（Critical Branch Predictor Unit）相比K6處理器得到增強，這是因為Athlon更長的管線使得高精確的分支預測成為必要，否則將會導致使性能下降的管線延遲。而長管線設計使得高頻更容易實現。反觀短管線的K6－III＋即使使用180nm製程，主頻最高也只能達到570MHZ，而Athlon可以比她高得多。

AMD也憑藉著Athlon的超級流水線浮點運算單元結束長期以來AMD處理器浮點運算能力差的尷尬，反而凌駕於對手INTEL處理器之上。每個Athlon CPU內部集成3個浮點運算單元，每個單元都能夠自己選擇計算最佳類型的指令，為使用率高的指令提供冗餘。由於擁有多個單元，同時執行多條浮點指令成為可能。這種浮點運算單元的推出對AMD來說無疑是一個巨大的前進。反觀K6的浮點運算單元相比Intel P6架構的弱勢，新的Athlon浮點單元甚至令奔騰III處於下風。AMD為Athlon添加一個修訂過的3DNow!多媒體指令集，叫做「增強3DNow!」，新添加DSP指令集和一些Intel SSE指令集中有關擴展MMX的指令。

Athlon有兩個不同的快取。一級緩存的容量突破x86的歷史紀錄——分離的128KB的2路關聯緩存，其中64KB用於存儲指令，另外64KB用於存儲數據。相當於K6一級緩存的兩倍，奔騰 II和III的4倍。正如Intel奔騰II和以「Katamai」為代號的奔騰III，Athlon也有512KB的二級緩存。不過此二級緩存不是封入CPU內部的，而且在比CPU低的速度下運作。它插在一個64位的總線上，類似於AMD的K6-III和Intel的奔騰Pro。此64位的總線允許CPU同時訪問緩存和記憶體，因此極大地提高效率和帶寬。改善在K6-2架構中，由於二級緩存和記憶體共享前端總線而造成效率低下的問題。開始這個二級緩存被設定為CPU主頻的一半，後來又在某些Slot-A處理器上設為2/5（最高850MHz）或者1/3（最高1GHz）。一個1.0 GHz 帶有擴展緩存的Slot-A Athlon CPU，如果其倍頻器設為1/2，其晶片組就要運行在500 MHz下。但是那時候的SRAM不能達到這種速度，這是由於緩存晶片的技術限制和高速運行緩存所造成的複雜的延遲兩方面原因造成的。之後的Athlon處理器就好像奔騰III的做法一樣，把二級緩存封裝入核心，使它可以運行在更高的速度。在「雷鳥」之前的Athlon使用把一級緩存的數據複製到二級緩存的包含式緩存方案，這是與Intel 處理器的做法是一樣的，不過不同於日後的AMD處理器。

採用Slot－A接口的Athlon是首個鎖倍頻的AMD CPU。這麼做的一部分原因是由於有些不良商家把舊CPU修改倍頻，重新打磨後再出售，這種行為被稱為Remark。全球都出現這種情況。舊的CPU能夠根據使用者的主板設定在任何頻率下運作，客觀上使得打磨CPU的製作易如反掌。這些打磨過的CPU超頻的時候也沒有都經過合適的測試，因此不穩定。這損害AMD的名聲。儘管Athlon鎖倍頻，但是某些技術狂人最後還是發現只需要在CPU的PCB板上的「金手指」加裝一個破解設備即可調節倍頻和電壓。

自發布開始，Athlon就是世界上最快的x86 CPU，此後陸續發布的其它版本Athlon CPU自1999年8月到2002年1月繼續保持領先優勢。Athlon幾乎在各個方面打敗Intel的奔騰III處理器，即使與數年後最好的基於Netburst架構的奔騰4處理器在某些方面也能夠並駕齊驅。

在商業領域，早期的Athlon取得巨大的成功。這不但是由於它自身的價值使然，也因為Intel正在承受產能、設計和質量控制等問題的困擾——特別是從1999年開始，2000年中結束的向0.18 μm製程過渡中所出現的混亂。另外奔騰III部分的產能的嚴重低下也為AMD製造機會。而AMD，相反地，非常成功的實現製程的平滑過渡，產能充足，Athlon的銷售業績不斷上升。不少Intel的老顧客為Athlon良好的性能和合理的價格所吸引；而可能成為AMD持股人的前景更成為他們不可抵抗的誘惑。這種巨大的需求直接導致AMD停止生產K6-III CPU。

## Athlon Thunderbird

AMD於2000年6月發布了"Thunderbird"核心的Athlon處理器，由其核心英文含義而被俗稱為「雷鳥」。該系列的Athlon處理器以0.18微米工藝製造，並率先使用較為先進的銅互連工藝，但卻使用了較為落後的陶瓷封裝。此系列有100 MHz和133 MHz兩種外頻的型號，頻率從650 MHz到1400 MHz，帶有256 KB的全速L2 cache，使用Socket A接口。

隨後AMD發布了在該系列Athlon基礎上簡化而來的面向低端市場的Duron處理器。

## Athlon MP

這是AMD Athlon 系列中，支援兩顆或更多 CPU 運算的CPU。她和Athlon XP的區別是支援多一顆或以上的CPU。官方支持的晶片組有支持兩顆CPU 的AMD-760MP和AMD-760MPX。

## Athlon XP

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Athlon XP是AMD在Thunderbird核心的Athlon基礎上改進而來，前後共發布了Palomino、Thoroughbred、Barton、Thorton四種核心的Athlon XP，同樣使用Socket A接口，卻改用更為先進的OPGA封裝。並在這一系列處理器上AMD重新使用了PR值來標稱處理器性能。

- Palomino採用0.18微米工藝製造，採用133 MHz外頻，帶有256 KB的全速L2 cache，該系列PR值為1500+至2100+之間。
- Thoroughbred採用0.13微米工藝製造，帶有256 KB的全速L2 cache。這一核心的Athlon XP細分為早期的使用A0步進的版本和隨後經過改進的B0步進版本。A0版的擁有133 MHz外頻，PR值為1700+至2200+之間。隨後的B0版擁有133 MHz和166 MHz兩種外頻的型號，PR值為1700+至2800+之間，其中B0版的1700+和1800+曾一度在零售市場上幾乎完全壓制住了INTEL的CELERON處理器。
- Barton採用0.13微米工藝製造，帶有512 KB的全速L2 cache，擁有166 MHz和200 MHz兩種外頻的型號。PR值為2500+至3200+之間。
- Thorton是在Barton的基礎上簡化而來。同樣採用0.13微米工藝製造，擁有133 MHz外頻，但只帶有256 KB的全速L2 cache，有2000+、2200+、2400+三種型號。

## Athlon 64

Athlon 64處理器是一款64位元微處理器，代號為ClawHammer，於2003年9月23日發佈。第一款的型號是Athlon 64 3200+，實際時脈為2.0 GHz，使用的插座是Socket 754。

Athlon 64分為64、X2和64-FX三種不同版本，當中以Athlon 64 FX的效能較前者為強大，與Opteron相似。Athlon 64除支援AMD64外，還相容16位和32位的x86平臺。

## Athlon X2

Athlon X2是AMD的雙核心處理器，為了與當時Intel的Pentium D處理器進行競爭，由於核心功耗相對Pentium D處理器為低加上效能突出，處理器讀取記憶體無須像對手一般需經過北橋，當時成為最具效能的x86處理器架構。

## Athlon II

Athlon II是AMD的45nm多核中央處理器產品系列之一，2009年推出，有2、3和4核心版本，全部均是45nm製程，以廉價市場作為定位，也作為Phenom II處理器系列的另一選擇。

## Athlon APU

採用Socket FM1插座或Socket FM2插座的Athlon x4採用四核心設計，不整合GPU。

另有低功耗Athlon，2014年推出，以廉價及低功耗市場作為定位，4核心、28nm製程及25W熱設計功耗，整合AMD Radeon R3圖形處理器，整合北橋和南橋，使用Socket AM1插座。

## Zen Athlon

於2018年推出的Zen Athlon，採用Zen微架構，主要面向低階家用市場，競爭產品是Pentium和Celeron。採用雙核四執行緒、整合GPU設計。中高階產品則是AMD Ryzen。

## 優點與缺點

AMD比起英特爾，產品價格較便宜，在早年Athlon 64和Athlon 64 X2效能、功耗上優於Intel的Pentium 4和Pentium D，但Intel於2006年推出Core 2並成功反擊AMD。

## 外部連結

hu:Advanced Micro Devices#Athlon

## 基本資料

- 產品化：1999
- 產品化：至今
- CPU主頻範圍：500
- CPU主頻範圍：MHz
- CPU主頻範圍：3.4
- CPU主頻範圍：GHz
- 前端總線速率：100
- 前端總線速率：MHz
- 前端總線速率：400
- 製作工藝/製程：250nm
- 製作工藝/製程：14nm
- manuf1：AMD
- core1：K7 (Argon)
- core2：K75 (Pluto/Orion)
- core3：Thunderbird
- core4：Palomino
- core5：Thoroughbred A/B
- core6：Barton/Thorton
- sock1：Slot A
- sock2：Socket A
- sock3：Socket 754 / 939 /940
- sock4：Socket AM2 / AM2+ / AM3 / AM4
- sock5：Socket FM1 / FM2 / FM2+
- sock6：Socket AM1
- 核心數量：1 至 4
- 指令集架構：x86/x64