Athlon

Athlon是美国AMD公司的一种为x86计算机平台而设的微处理器，也是AMD最为成功的微架构之一，其研发负责人是前AMD首席执行官Dirk Meyer。其中文官方名称为“速龙”。第一款Athlon处理器属于AMD的第七代（K7），与当时英特尔的Pentium III处理器竞争，及后出现Athlon XP、Athlon MP等。现时最新的Athlon处理器有属于Zen架构的Athlon APU系列。

## Athlon发展史

第一款Athlon处理器于1999年6月23日首度亮相，其名称取自田径运动的“十项全能” (Decathlon)。首批处理器的时脉介于500到700 MHz之间，其插槽为Slot A，核心修订版本是"K7"，延续它家族中前辈K6处理器的命名规则。并带有512 KB的半速L2 cache，及后抢在Intel之前推出1Ghz处理器的版本。AMD首席研发工程师Chen Chih-Jye（陈志杰）于1998年8月提出Slot A的桥接逻辑，随后次年就正式量产，这些处理器使用插槽，与Pentium II的Slot 1相似，但两款插槽并不相容（反转180度）。

从内部而言，Athlon是完整的第七代x86处理器。也是同类型K7处理器中的首位。这个微处理器是由AMD工程师和新雇用其它的DEC工程师联合开发的，而数年之后这群外来的工程师无一例外的成为AMD的绝对核心研发团队。所以融合AMD以前的CPU和DEC Alpha 21264处理器的技术。正如AMD的K5和K6处理器，Athlon是一个RISC（精简指令集）的微处理器，能够即时解译x86指令到她自己的内部指令。Athlon是一个突破传统的设计，她利用DEC Alpha EV6架构和DDR（双倍资料传输率）技术。尽管Athlon开始只有100MHZ外频，但是DDR技术连接到总线方式可以提供比Intel GTL+总线（为奔腾III使用）更高的频宽。

AMD设计的这个CPU提供更加稳定的x86指令编译相容性，使她可以同时处理更多的数据。Athlon的CISC（相对RISC而言，复杂指令集）－RISC三组解译器在理想状态下，能够每个时脉周期解码6个x86指令操作，不过在现实中不太可能实现。关键分支预测器（Critical Branch Predictor Unit）相比K6处理器得到增强，这是因为Athlon更长的管线使得高精确的分支预测成为必要，否则将会导致使性能下降的管线延迟。而长管线设计使得高频更容易实现。反观短管线的K6－III＋即使使用180nm制程，主频最高也只能达到570MHZ，而Athlon可以比她高得多。

AMD也凭借着Athlon的超级流水线浮点运算单元结束长期以来AMD处理器浮点运算能力差的尴尬，反而凌驾于对手INTEL处理器之上。每个Athlon CPU内部集成3个浮点运算单元，每个单元都能够自己选择计算最佳类型的指令，为使用率高的指令提供冗余。由于拥有多个单元，同时执行多条浮点指令成为可能。这种浮点运算单元的推出对AMD来说无疑是一个巨大的前进。反观K6的浮点运算单元相比Intel P6架构的弱势，新的Athlon浮点单元甚至令奔腾III处于下风。AMD为Athlon添加一个修订过的3DNow!多媒体指令集，叫做“增强3DNow!”，新添加DSP指令集和一些Intel SSE指令集中有关扩展MMX的指令。

Athlon有两个不同的快取。一级缓存的容量突破x86的历史纪录——分离的128KB的2路关联缓存，其中64KB用于存储指令，另外64KB用于存储数据。相当于K6一级缓存的两倍，奔腾 II和III的4倍。正如Intel奔腾II和以“Katamai”为代号的奔腾III，Athlon也有512KB的二级缓存。不过此二级缓存不是封入CPU内部的，而且在比CPU低的速度下运作。它插在一个64位的总线上，类似于AMD的K6-III和Intel的奔腾Pro。此64位的总线允许CPU同时访问缓存和内存，因此极大地提高效率和带宽。改善在K6-2架构中，由于二级缓存和内存共享前端总线而造成效率低下的问题。开始这个二级缓存被设定为CPU主频的一半，后来又在某些Slot-A处理器上设为2/5（最高850MHz）或者1/3（最高1GHz）。一个1.0 GHz 带有扩展缓存的Slot-A Athlon CPU，如果其倍频器设为1/2，其芯片组就要运行在500 MHz下。但是那时候的SRAM不能达到这种速度，这是由于缓存芯片的技术限制和高速运行缓存所造成的复杂的延迟两方面原因造成的。之后的Athlon处理器就好像奔腾III的做法一样，把二级缓存封装入核心，使它可以运行在更高的速度。在“雷鸟”之前的Athlon使用把一级缓存的数据复制到二级缓存的包含式缓存方案，这是与Intel 处理器的做法是一样的，不过不同于日后的AMD处理器。

采用Slot－A接口的Athlon是首个锁倍频的AMD CPU。这么做的一部分原因是由于有些不良商家把旧CPU修改倍频，重新打磨后再出售，这种行为被称为Remark。全球都出现这种情况。旧的CPU能够根据用户的主板设定在任何频率下运作，客观上使得打磨CPU的制作易如反掌。这些打磨过的CPU超频的时候也没有都经过合适的测试，因此不稳定。这损害AMD的名声。尽管Athlon锁倍频，但是某些技术狂人最后还是发现只需要在CPU的PCB板上的“金手指”加装一个破解设备即可调节倍频和电压。

自发布开始，Athlon就是世界上最快的x86 CPU，此后陆续发布的其它版本Athlon CPU自1999年8月到2002年1月继续保持领先优势。Athlon几乎在各个方面打败Intel的奔腾III处理器，即使与数年后最好的基于Netburst架构的奔腾4处理器在某些方面也能够并驾齐驱。

在商业领域，早期的Athlon取得巨大的成功。这不但是由于它自身的价值使然，也因为Intel正在承受产能、设计和质量控制等问题的困扰——特别是从1999年开始，2000年中结束的向0.18 μm制程过渡中所出现的混乱。另外奔腾III部分的产能的严重低下也为AMD制造机会。而AMD，相反地，非常成功的实现制程的平滑过渡，产能充足，Athlon的销售业绩不断上升。不少Intel的老顾客为Athlon良好的性能和合理的价格所吸引；而可能成为AMD持股人的前景更成为他们不可抵抗的诱惑。这种巨大的需求直接导致AMD停止生产K6-III CPU。

## Athlon Thunderbird

AMD于2000年6月发布了"Thunderbird"核心的Athlon处理器，由其核心英文含义而被俗称为“雷鸟”。该系列的Athlon处理器以0.18微米工艺制造，并率先使用较为先进的铜互连工艺，但却使用了较为落后的陶瓷封装。此系列有100 MHz和133 MHz两种外频的型号，频率从650 MHz到1400 MHz，带有256 KB的全速L2 cache，使用Socket A接口。

随后AMD发布了在该系列Athlon基础上简化而来的面向低端市场的Duron处理器。

## Athlon MP

这是AMD Athlon 系列中，支援两颗或更多 CPU 运算的CPU。她和Athlon XP的区别是支援多一颗或以上的CPU。官方支持的芯片组有支持两颗CPU 的AMD-760MP和AMD-760MPX。

## Athlon XP

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Athlon XP是AMD在Thunderbird核心的Athlon基础上改进而来，前后共发布了Palomino、Thoroughbred、Barton、Thorton四种核心的Athlon XP，同样使用Socket A接口，却改用更为先进的OPGA封装。并在这一系列处理器上AMD重新使用了PR值来标称处理器性能。

- Palomino采用0.18微米工艺制造，采用133 MHz外频，带有256 KB的全速L2 cache，该系列PR值为1500+至2100+之间。
- Thoroughbred采用0.13微米工艺制造，带有256 KB的全速L2 cache。这一核心的Athlon XP细分为早期的使用A0步进的版本和随后经过改进的B0步进版本。A0版的拥有133 MHz外频，PR值为1700+至2200+之间。随后的B0版拥有133 MHz和166 MHz两种外频的型号，PR值为1700+至2800+之间，其中B0版的1700+和1800+曾一度在零售市场上几乎完全压制住了INTEL的CELERON处理器。
- Barton采用0.13微米工艺制造，带有512 KB的全速L2 cache，拥有166 MHz和200 MHz两种外频的型号。PR值为2500+至3200+之间。
- Thorton是在Barton的基础上简化而来。同样采用0.13微米工艺制造，拥有133 MHz外频，但只带有256 KB的全速L2 cache，有2000+、2200+、2400+三种型号。

## Athlon 64

Athlon 64处理器是一款64位元微处理器，代号为ClawHammer，于2003年9月23日发布。第一款的型号是Athlon 64 3200+，实际时脉为2.0 GHz，使用的插座是Socket 754。

Athlon 64分为64、X2和64-FX三种不同版本，当中以Athlon 64 FX的效能较前者为强大，与Opteron相似。Athlon 64除支援AMD64外，还相容16位和32位的x86平台。

## Athlon X2

Athlon X2是AMD的双核心处理器，为了与当时Intel的Pentium D处理器进行竞争，由于核心功耗相对Pentium D处理器为低加上效能突出，处理器读取内存无须像对手一般需经过北桥，当时成为最具效能的x86处理器架构。

## Athlon II

Athlon II是AMD的45nm多核中央处理器产品系列之一，2009年推出，有2、3和4核心版本，全部均是45nm制程，以廉价市场作为定位，也作为Phenom II处理器系列的另一选择。

## Athlon APU

采用Socket FM1插座或Socket FM2插座的Athlon x4采用四核心设计，不整合GPU。

另有低功耗Athlon，2014年推出，以廉价及低功耗市场作为定位，4核心、28nm制程及25W热设计功耗，整合AMD Radeon R3图形处理器，整合北桥和南桥，使用Socket AM1插座。

## Zen Athlon

于2018年推出的Zen Athlon，采用Zen微架构，主要面向低阶家用市场，竞争产品是Pentium和Celeron。采用双核四执行绪、整合GPU设计。中高阶产品则是AMD Ryzen。

## 优点与缺点

AMD比起英特尔，产品价格较便宜，在早年Athlon 64和Athlon 64 X2效能、功耗上优于Intel的Pentium 4和Pentium D，但Intel于2006年推出Core 2并成功反击AMD。

## 外部链接

hu:Advanced Micro Devices#Athlon

## 基本资料

- 产品化：1999
- 产品化：至今
- CPU主频范围：500
- CPU主频范围：MHz
- CPU主频范围：3.4
- CPU主频范围：GHz
- 前端总线速率：100
- 前端总线速率：MHz
- 前端总线速率：400
- 制作工艺/制程：250nm
- 制作工艺/制程：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
- 核心数量：1 至 4
- 指令集架构：x86/x64