Athlon 64 X2

Embora o Athlon fosse um processador muito mais eficiente que o Pentium 4, a AMD também logo atingiu os limites de operação do projeto, chegando aos 2.6 GHz com os processadores de 90 nm e aos 2.8 GHz com o Lima de 65 nm. A solução para continuar lançando versões mais rápidas foi a mesma da Intel: investir no desenvolvimento de processadores dual-core.

As primeiras versões do Athlon 64 foram lançadas em 2005, em resposta ao lançamento do Pentium D baseado no core Presler. Do ponto de vista técnico, o Athlon X2 era bem mais avançado que o Pentium D, já que além da questão da arquitetura, ele era um processador dual-core nativo, e não um processador dual-chip.

No Presler tínhamos dois processadores separados, que compartilhavam o mesmo encapsulamento (daí o dual-chip) e se comunicavam entre si e com o chipset, utilizando o FSB, um barramento relativamente lento para acumular as duas funções.

A AMD por outro lado utilizou um projeto bastante moderno no Athlon X2, construindo os dois núcleos sobre o mesmo wafer e utilizando um novo barramento interno para a comunicação entre eles, batizado de SRI (System Request Interface). Isso garantiu tempos de latência mais baixos e pequenos ganhos de desempenho ao rodar muitos aplicativos simultaneamente (que é justamente a área em que os processadores dual-core oferecem mais vantagens), além de permitir que o processador fosse capaz de operar a frequências um pouco mais altas que seria possível com um design dual-chip.

Na camada mais externa, temos o “Crossbar Switch”, responsável por dividir as requisições entre os dois cores, controlar o acesso de ambos ao controlador de memória (e ao barramento HyperTransport), além de monitorar o nível de carregamento de cada um, informação utilizada, entre outras coisas, pelo sistema de gerenciamento de energia.

Este diagrama da AMD mostra o conceito. Note que no diagrama são indicados dois links de 72 bits com a memória (suporte a ECC) e três links HyperTransport, que são recursos presentes apenas no Opteron (a versão para servidores). No Athlon X2 doméstico é usado um único link HyperTransport e os controladores de memória trabalham em conjunto com módulos DDR2 regulares, com dois links de 64 bits.

Diagrama de blocos do X2

Cada processador possui seu próprio cache L2, mas ambos compartilham o mesmo controlador de memória e o mesmo barramento HyperTransport, através do qual é feita toda a comunicação com o chipset e os demais componentes do PC.

Olhando uma foto ampliada do processador, você pode notar que os dois núcleos ficam no centro, envoltos pelos circuitos referentes ao controlador de memória e HyperTransport e separados pelos circuitos referentes ao SRI e ao Crossbar Switch. Outra peculiaridade é que o segundo núcleo é uma cópia invertida do primeiro, o que permite que ambos façam contato com os componentes centrais nos mesmos pontos:

Componentes internos do X2

O uso de dois núcleos torna o processador mais dependente do barramento com a memória. Devido a isso, o Athlon 64 X2 foi lançado apenas em versões soquete 939, AM2 e AM2+, já que uma versão soquete 754 seria penalizada pelo barramento single-channel. O lançamento do Athlon X2 acelerou a migração para as placas soquete 939, transformando a plataforma 754 em uma opção de baixo custo, destinada ao Sempron e às versões mais lentas do Athlon 64. Pouco tempo depois, ambas foram substituídas pela plataforma AM2, que inaugurou o uso de memórias DDR2.

Ao contrário do que teríamos ao utilizar dois processadores separados em SMP, um processador dual-core atual, como o Athlon X2, Pentium D ou Core 2 Duo não consomem o dobro de energia que as versões single-core. Isto é possível graças a sistemas de gerenciamento de energia incluídos no processador, que reduzem a frequência ou mesmo desativam completamente o segundo núcleo quando o processador está ocioso. No caso do Athlon X2, muitos componentes são compartilhados entre os dois processadores, o que aumenta a economia.

Se comparado com um Athlon 64 4000+ com core San Diego (que também opera a 2.4 GHz), um Athlon X2 4800+ Toledo (2.4 GHz, 1 MB) consome cerca de 12 watts a mais enquanto o sistema está ocioso e 24 watts a mais ao rodar um benchmark. Considerando que o TDP do San Diego é de 89 watts, o aumento não é tão significativo.

Um aplicativo que conseguisse utilizar simultaneamente todo o processamento de ambos os cores poderia, em teoria, fazer com que o consumo chegasse a ser momentaneamente próximo do dobro, mas em situações reais isto não acontece com frequência.