A história do Athlon

A versão original do Athlon (em formato de cartucho, com cache L2 externo) foi lançada pouco depois do Pentium III com core Katmai. Como os dois processadores utilizavam cache L2 trabalhando à metade da freqüência do processador, a briga manteve-se equilibrada, com o Pentium III ganhando em alguns aplicativos e o Athlon, em outros. Apesar de, no geral, o Athlon ganhar por uma pequena margem, o posto de processador mais rápido acabava sendo conquistado pelo processador com a freqüência de operação mais alta e assim trocava de mãos conforme os fabricantes se revezavam no lançamento de versões mais rápidas.

Mas, o Athlon começou a ficar para trás depois que a Intel lançou as novas versões do Pentium III, baseadas no core Coppermine, devido ao seu (do Athlon) cache L2 mais lento. Enquanto em um Pentium III de 900 MHz o cache L2 opera à mesma freqüência do processador, em um Athlon 900 antigo ele opera a apenas 300 MHz, um terço da freqüência.

Isto mudou com o lançamento do Athlon Thunderbird, que (com exceção do K6-3) foi o primeiro processador AMD com cache L2 integrado, um design muito mais elegante e eficiente, que além de mais rápido passou a ser mais barato de se produzir que a versão anterior, onde além do núcleo do processador, era usada uma placa de circuito e dois chips de cache L2 separados:

O Athlon original era caro e foi produzido em quantidades limitadas, devido a dificuldades da AMD relacionadas ao processo de produção e à obtenção de chips de cache L2 em volume suficiente. Foi a partir do Thunderbird que a AMD passou a ter um produto competitivo e a ganhar espaço no mercado.

A Athlon Thunderbird foi ainda produzido em uma técnica de 0,18 micron, mas ele traz como grande destaque o uso de cache L2 integrado, um verdadeiro divisor de águas, que além de melhorar o desempenho do processador, baixou os cursos de produção (e consequentemente o preço de venda), permitiu o lançamento de versões com clock mais elevado e, ainda por cima, permitiu o lançamento do Duron, que rapidamente substituiu os antigos K6-2 no posto de processador de baixo custo.

O Thunderbird possui apenas 256 KB de cache L2, contra 512 KB do Athlon antigo. A grande diferença é que nele o cache é integrado diretamente no núcleo do processador e opera sempre à mesma freqüência que ele, o que resulta em um ganho de desempenho muito grande. O cache L2 é complementado por mais 128 KB de cache L1, que também opera à mesma freqüência do processador, mas oferece tempos de latência mais baixos.

Com a simplificação no design do processador, o formato de cartucho deixou de ser necessário, de forma que a AMD voltou a utilizar um encaixe em formato de soquete, dando origem ao soquete A (também chamado de soquete 462), utilizado na segunda geração de placas para o Athlon.

Ao contrário da Intel, que permitiu uma migração suave do slot 1 para o soquete 370, desenvolvendo adaptadores e vendendo processadores em ambos os formatos durante algum tempo, a AMD optou por fazer uma migração abrupta, substituindo os processadores slot A pelos soquete A rapidamente.

Esse movimento foi coordenado com os fabricantes de placas, que retiraram rapidamente as antigas placas slot A do mercado e passaram a vender apenas as placas soquete A, que foram vendidas até 2005.

A AMD chegou a produzir uma série do Thunderbird em formato slot A, que foi vendida a alguns integradores que ainda tinham estoques de placas slot A, mas essa foi uma série limitada, que não chegou a ser vendida diretamente ao consumidor. Infelizmente não existe nenhum adaptador que permita instalar um Thunderbird numa placa slot A, de forma que elas se tornaram obsoletas.

Como você pode ver, o Thunderbird não utiliza nenhum tipo de proteção sobre o núcleo do processador. Isto melhora a dissipação do calor (já que não existem intermediários entre o processador e o cooler), mas em compensação torna o processador muito mais frágil. É preciso ter cuidado redobrado ao instalar o cooler, para não trincar o núcleo do processador e você não deve jamais ligar o micro sem encaixar o cooler corretamente, pois isso vai literalmente torrar o processador.

Em junho de 2000 foi lançado o Duron, que finalmente substituiu os antigos K6-2 e K6-3 como processador de baixo custo.

A versão inicial do Duron, baseada no core Spitfire, é um descendente direto do Athlon Thunderbird. Ambos compartilham a mesma arquitetura (incluindo os 128 KB de cache L1), mas o Duron vem com apenas 64 KB de cache L2, apenas um quarto do usado no Thunderbird.

O Duron foi possivelmente o primeiro processador da história a vir com mais cache L1 do que cache L2. Apesar de incomum, essa configuração de cache funcionava muito bem, graças ao sistema de cache exclusivo introduzido pela AMD no Thunderbird.

Graças a ele, o Duron podia armazenar dados diferentes em ambos os caches, totalizando 192 KB de dados. O Celeron Coppermine, que era seu concorrente direto, possuía 32 KB L1 e 128 KB de cache L2 e utilizava o sistema inclusivo, onde o cache L1 armazenava cópias de dados já armazenados no cache L2. Isso fazia com que o Celeron fosse capaz de armazenar apenas 128 KB de informações em ambos os caches, um volume muito menor que o Duron.

O Palomino foi a quarta geração do Athlon, sucessor do Thunderbird. Ao contrário do que muitos esperavam na época, o Palomino não foi uma versão do Athlon produzida em uma técnica de 0.13 micron. Ele continuou sendo produzido na fábrica de Dresden, utilizando a mesma técnica de 0.18 micron, com filamentos de cobre, mas foram feitas uma série de modificações no projeto, que reduziram o consumo e a dissipação térmica do processador em cerca de 20%, permitindo que ele fosse capaz de operar a freqüências mais altas.

Para efeito de comparação, um Palomino de 1.4 GHz consumia 62.8 watts, contra 72 watts do Thunderbird da mesma freqüência. Pode parecer pouco, mas essa pequena redução permitiu que o Palomino atingisse os 1.73 GHz, uma freqüência de clock quase 20% maior que a versão mais rápida do Thunderbird, que compartilhava a mesma técnica de produção.

Com relação ao desempenho, o Palomino trouxe duas modificações importantes. A primeira foi a compatibilidade com as instruções SSE, que haviam sido introduzidas pela Intel junto com o Pentium III. Quando o Palomino foi lançado, em 2001, já existia uma grande quantidade de softwares otimizados, de forma que houve um ganho imediato de desempenho em relação ao Thunderbird. As instruções SSE da AMD foram chamadas de “3D-Now! Professional”.

A segunda melhoria foi um sistema aperfeiçoado de data prefetch, que melhorou a eficiência dos caches, permitindo que o processador aproveitasse a banda ociosa no barramento com a memória para carregar instruções e dados que possuem uma grande probabilidade de serem utilizadas nos ciclos seguintes. Com isso, o número de ciclos de processamento perdidos foi reduzido, resultando em um pequeno ganho.

Inicialmente, o core Palomino foi utilizado na fabricação do Athlon MP e em uma versão mobile do Athlon (chamada de “Mobile Athlon 4”), que utilizava a versão inicial do PowerNow, o sistema de gerenciamento de energia que, mais tarde, viria a ser incluído no Athlon 64.

Quando chegou a hora de lançar as versões destinadas a PCs domésticos, a AMD chegou a ameaçar usar o nome “Athlon 4”, mas depois mudou de idéia e resolveu apelar para a marca “Athlon XP“. Oficialmente o “XP” vem de “Extreme Performance”, mas na época pareceu óbvio que a idéia era pegar carona no esforço de marketing da Microsoft feita em torno do Windows XP.

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