速龙
来自pcdiy_dev
速龙处理器(英文名Athlon)是由AMD公司设计并制造的x86兼容处理器。早期定位中/高端,如今定位低端。
1999年6月23日,它作为AMD的高端处理器品牌首次亮相。
速龙的名称源自古希腊语ἆθλον(athlon),意思是"(体育)比赛","比赛的奖品"或 "比赛的地方;竞技场"。
历史与特性
传统型速龙(Athlon Classic)(1999)
AMD的创始人和当时的首席执行官Jerry Sander在20世纪90年代末积极寻求战略伙伴关系和工程人才,在早年AMD K6系列处理器在PC市场的成功基础上再接再厉。1998年,AMD宣布与摩托罗拉共同研发铜互连技术,并在K6处理器基础之上研发K7处理器。在公告中,Jerry Sander称这种合作关系使AMD能够在制造能力上与英特尔竞争,同时降低了AMD在新设备上的财政支出。K7设计团队由Dirk Meyer领导,他曾在DEC担任多款Alpha系列处理器的首席工程师职务。康柏在收购了DEC公司并停止Alpha处理器的开发之后,Jerry Sander将大部分Alpha设计团队的成员带到了K7项目中。
K7速龙处理器于1999年6月23日推出,并在1999年8月全面上市。到2002年1月之前,基于K7的速龙处理器被誉为“最快的x86处理器”。它相比于同时期同频率的奔腾3(Pentium III)处理器在商业应用方面快10%,在游戏工作负载方面快20%。在商业上,速龙处理器是一个巨大的成功。
同时,基于K7架构的Orion核心传统型速龙(Athlon Classic)是第一个速度达到1GHz的桌面处理器。
传统型速龙使用Slot A接口,和英特尔的处理器使用相同的接口规格(然而两者并不通用),不同的是传统型速龙处理器需要旋转180°才能插入Slot A插槽中。与奔腾2(Pentium II)和基于Katmai架构的奔腾3类似,原始型速龙包含512KB的二级缓存。这种高速的SRAM缓存以CPU主频的一半或三分之一的频率运行,并通过自己的64位后端总线与CPU通讯,使处理器能够同时满足前端总线的请求和缓存的访问,而不是通过前端总线推动一切。
基于Argon核心的速龙处理器包含2200万个晶体管,尺寸为184mm²。它是由AMD在其CS44E工艺的一个版本中制造的,这是一种0.25微米的CMOS工艺,有六层铝互连。Pluto和Orion核心的速龙则使用0.18微米工艺制造。
速龙的缓存由两级组成。Athlon是第一个拥有128KB分离式一级缓存的x86处理器;一级缓存分为数据缓存和指令缓存(两者大小均为64KB,来自Harvard架构的设计)。当时的SRAM缓存设计无法跟上速龙的时钟速度,导致一些计算机的CPU时钟速度受到影响。在后来的速龙型号中,AMD将二级缓存集成到处理器本身,消除了对外部缓存芯片的依赖。传统型速龙是AMD第一款锁定倍频的处理器,AMD这样做的部分原因是为了阻止经销商对处理器进行铭牌打磨后更改处理器信息和超频,这可能会导致性能不稳定。后期出现了一种破解装置,可以解锁处理器的倍频。
AMD通过设计超级流水线结构、乱序执行和三重FPU,消除了AMD处理器在浮点x87性能方面的障碍。它的三个FPU中的每一个都可以独立计算出具有一定冗余度的最佳指令类型,使得它可以同时对多个浮点指令进行操作。这个设计对于AMD来说是一个巨大的进步,有助于与英特尔的P6竞争。再次出现的3DNow!浮点SIMD技术得到了一些修订,并被重新命名为 "Enhanced 3DNow!" 增加的内容包括DSP指令和英特尔MMX指令集的拓展子集SSE。
雷鸟速龙(Athlon Thunderbird/T-Bird)(2000-2001)
第二代速龙处理器被称为Thunderbird或T-Bird,于2000年6月4日首次亮相,这一代速龙开始使用Socket A(PGA462)插槽。它与原始型速龙的主要区别在于缓存设计,AMD在CPU核心上增加了256KB的全速二级缓存,雷鸟速龙的缓存控制器经过特殊设计,使得一级缓存与二级缓存中的数据不会重复,这有助于提升缓存利用率。
雷鸟速龙因其强悍的超频性能而受到许多人的青睐,并且和原始型速龙一样在商业上被认为是成功的。
速龙雷鸟是AMD自十年前的Am386DX-40以来最成功的产品。AMD建在德累斯顿的新工厂提高了芯片的整体产量,并以很快的速度推出了速龙雷鸟,其发热量因改用铜互连而得到改善。在2000年和2001年发布了几个版本后,最后一个使用雷鸟内核的速龙处理器于2001年夏天发布,此时处理器的速度达到了1.4GHz。
雷鸟速龙的锁定倍增器通常可以通过在芯片表面添加导电桥来禁用,所以雷鸟速龙可以进行铅笔超频(详见钻龙的轶事部分)。
速龙XP(Athlon XP)(2001-2003)
桌面端
总的来说,桌面端的速龙XP有四个主要变种:Palomino、Thoroughbred、Thorton和Barton。
第三代速龙,核心代号为Palomino,于2001年10月9日作为速龙XP问世,其后缀表示扩展性能,而并非Windows XP。Palomino核心采用了180纳米的制造工艺。速龙XP在市场上采用了性能评级(PR)系统,将其与Thunderbird的前身核心进行比较。在其他变化中,Palomino的功耗比雷鸟低20%,降低了TDP,并且比雷鸟快大约10%。Palomino核心还增强了K7的TLB架构,包括一个硬件数据预取机制,以更好地利用内存带宽。Palomino是第一个包含英特尔奔腾3的全部SSE指令集的K7内核,也是第一个正式支持双处理器的速龙。为双处理器设计的处理器被称为速龙MP,它有不同的规格。实际上速龙XP也可以修改为速龙MP(仍然是通过铅笔链接金桥)。
移动端
Palomino核心在桌面端之前就已经出现在移动端,它被称之为速龙4(Athlon 4),代号Corvette。2001年11月,AMD发布了1.2GHz的速龙4和950MHz的钻龙。这两款处理器都支持PowerNow!功能,2002年,AMD在速龙XP上实现了一个名为Cool'n'Quiet(CnQ)的PowerNow!版本,但只调整时钟速度频率而不是电压。
2002年,速龙XP移动版(Athlon XP-M)取代了速龙4,使用了较新的Thoroughbred核心,为全尺寸笔记本配备了Barton核心。速龙XP移动版还提供了Socket 563版本。速龙XP移动版没有锁频,这使得它们在超频玩家中很受欢迎。
速龙64(Athlon 64)(2003-2009)
速龙64是速龙XP的继任者,是世界上第一款64位桌面处理器,其基于AMD64指令集,于2003年9月23日发布。初代核心名为Clawhammer(铁爪),2004年和2005年发布了一些新变体,均以城市命名(其中比较有名的一款核心代号为Venice,名称来源即为水城威尼斯),采用90纳米工艺。2007年和2009年发布的版本采用了65纳米工艺。
速龙64 FX(Athlon 64 FX)
速龙64 FX是速龙64/速龙64X2的高级版本,比起速龙,它们更接近皓龙,其频率比普通速龙处理器更高,部分速龙64 FX处理器还提供了多路支持。
速龙Neo(Athlon Neo)
速龙Neo是移动速龙64的节能版本,其频率和电压比普通移动速龙64更低,受限的性能换来的是更低的发热。
速龙64 X2(Athlon 64 X2)(2005-2009)
速龙64 X2于2005年发布,是AMD使用速龙64设计的第一个原生双核桌面CPU。速龙X2(Athlon X2)是随后基于速龙64 X2的微处理器系列。最初的Brisbane架构的速龙X2型号采用65纳米工艺,于2007年发布。
速龙Neo X2(Athlon Neo X2)
速龙Neo X2是移动速龙64X2的节能版本,其频率和电压比普通移动速龙64X2更低,受限的性能换来的是更低的发热。
速龙2(Athlon II)(2009-2012)
基于K10的Regor架构的双核速龙2于2009年6月发布,采用45纳米工艺。随后是基于Sargas架构的单核版本和基于Propus架构四核版本;2009年11月基于Rana架构的三核版本,以及2011年发布的基于Llano架构的32纳米版本 。
基于Zen架构的速龙
AMD于2018年9月推出了基于Zen的速龙APU,基于Raven Ridge核心,带有核芯显卡;作为锐龙3(Ryzen 3)和锐龙5(Ryzen 5)的变体,速龙APU只有减半的内核,但保留了SMT功能。它还保留了同样的4MB L3缓存,但L2缓存减半为1MB。
此外,在速龙APU上,图形计算单元的数量被限制在3个,而且处理器被锁频。尽管有这些限制,速龙APU在与英特尔奔腾金牌(Pentium Gold)G5000系列的竞争中仍然表现出色,拥有相近的CPU性能和更高的GPU性能。
超级计算机
有许多的超级计算机使用了速龙处理器,这些超级计算机主要用于大学。
2000年,几个美国学生声称通过将64个速龙芯片组成集群,建立了世界上最便宜的超级计算机,这也标志着速龙芯片首次被使用在超级计算机中。
PRESTO III是由78个速龙处理器组成的Beowulf集群系统,于2001年由东京理工学院建造。这一年,它在超级计算机500强名单中排名439。
2002年,在托莱多大学的俄亥俄州超级计算机中心安装了一个 "128节点256处理器的速龙超级计算机集群"。
罗格斯大学的物理和天文学系建立了一台由512个AthlonMP(1.65GHz)处理器组成的超级计算机,其峰值浮点性能为794GFLOPS。
产品列表
详见:速龙处理器产品列表