Athlon XP (Palomino)

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 frequências mais altas.

Para efeito de comparação, um Palomino de 1.4 GHz consumia 62.8 watts, contra 72 watts do Thunderbird da mesma frequência. Pode parecer pouco, mas essa pequena redução permitiu que o Palomino atingisse os 1.73 GHz, uma frequência 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.

Outro pequeno avanço é um aumento nos endereços disponíveis no TLB (Translation Lookaside Buffer). O TLB é uma pequena área de memória que armazena os endereços necessários para que o processador possa buscar dados na memória RAM, caso os mesmos não sejam encontrados nos caches. O processador não tem como armazenar diretamente todos os endereços da memória RAM, pois são realmente muitos. Ao invés disso, são armazenados apenas os mais usados. O problema é quando o processador precisa acessar uma informação qualquer na memória RAM, cujo endereço não está carregado no TLB. Perde-se uma verdadeira eternidade, pois primeiro será preciso carregar o endereço, para só depois fazer o já lento acesso à memória. O aumento no número de endereços disponíveis no TLB diminui a possibilidade destas “tragédias”, permitindo mais um pequeno ganho de desempenho.

Foi incluído ainda um diodo térmico, cuja função era proteger o processador, desligando o sistema quando ele atingia uma certa temperatura limite. O diodo não evitava a queima caso você ligasse o processador sem o cooler, mas oferecia alguma proteção adicional durante o uso normal do sistema.

O Palomino trouxe também suporte a multiprocessamento, possibilitando o lançamento do Athlon MP e das primeiras placas dual-Athlon, como a Tyan Tiger MPX. O Athlon MP era mais caro e operava a frequências mais baixas que as versões domésticas (as versões iniciais operavam a apenas 1.0 e 1.2 GHz), de forma a garantir a estabilidade do sistema em conjunto com o segundo processador. Apesar disso, ele oferecia um desempenho muito bom em aplicativos profissionais e servidores em geral.

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Inicialmente, o core Palomino foi utilizado na fabricação do Athlon MP e em uma versão mobile do Athlon (o “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 ideia 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.

Ao invés de continuar vendendo o Athlon XP com base na frequência de clock, a AMD passou a utilizar um índice de desempenho que comparava o desempenho do processador com o de um Pentium 4. Foram lançadas no total 7 versões do Athlon XP baseado no core Palomino, todas utilizando bus de 133 MHz: 1500+ (1.33 GHz), 1600+ (1.4 GHz), 1700+ (1.46 GHz), 1800+ (1.53 GHz), 1900+ (1.6 GHz), 2000+ (1.66 GHz) e 2100+ (1.73 GHz).

Como você pode notar, a cada aumento de 100 pontos no índice, a AMD aumentava apenas 66 MHz na frequência do processador, o que foi progressivamente minando a credibilidade do índice.

O XP 1500+ superava com facilidade um Pentium 4 Willamette (a versão inicial do Pentium 4, que era o concorrente direto na época) de 1.5 GHz, que operava a uma frequência apenas 166 MHz maior, mas quando chegou no 2000+, o Willamette passou a ganhar em muitas aplicações. A situação se tornou mais grave com o lançamento do Pentium 4 Northwood, que era até 10% mais rápido que um Willamette do mesmo clock.

A partir do Athlon XP, a AMD passou a utilizar um novo encapsulamento, o OLGA, onde são utilizadas resinas plásticas, gradualmente substituindo o antigo encapsulamento de cerâmica, usado desde os primeiros chips. Embora o termo “resinas plásticas” não inspire muita confiança, o encapsulamento é bastante resistente e permitiu uma precisão muito maior no posicionamento do núcleo do processador, dos filamentos de conexão e também dos capacitores responsáveis por estabilizar o fornecimento elétrico do processador. Tudo isso contribuiu para permitir o lançamento das versões mais rápidas do Palomino. Alguns processadores foram fabricados na cor verde e outros na cor marrom, mas esses são detalhes estéticos que não têm relação com a performance do processador.

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Concluindo, o Palomino deu origem à segunda geração do Duron, o Duron Morgan. Ele ainda era produzido na mesma técnica de 0.18 micron utilizando filamentos de alumínio e mantendo o antigo encapsulamento de cerâmica, mas as melhorias introduzidas com o Palomino ajudaram o Morgan a atingir frequências mais altas.

Enquanto o Spitfire estacionou nos 950 MHz, o Morgan foi lançado em versões de 900, 950, 1000, 1100, 1200 e 1300 MHz, todas utilizando bus de 100 MHz. O suporte às instruções SSE e as demais melhorias também trouxeram ganhos de até 7%, se comparado com um Spitfire do mesmo clock. Em alguns benchmarks, como no caso do SYSMark 2001 (overall performance), o suporte a SSE sozinho chegava a representar um ganho de mais de 10%.

Com os reforços, o Duron superou de vez os Celerons soquete 370 e começou a concorrer com as versões mais lentas do Pentium 4. Na época a Intel ainda não tinha um processador de baixo custo competitivo (já que estava descontinuando o Celeron baseado no Pentium III e ainda não havia lançado o Celeron baseado no Northwood), de forma que a AMD aproveitou o ambiente favorável para baixar os preços e aumentar sua participação no mercado. Na época, o Duron de 700 MHz (baseado no Spitfire) chegou a ser vendido por menos de US$ 25.

Mesmo visualmente, existem algumas diferenças entre os dois. No Spitfire o núcleo do processador fica na horizontal, enquanto no Morgan fica na vertical. Veja que também mudou a disposição dos gold fingers do processador (usados para alterar o multiplicador ao fazer overclock):

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Uma curiosidade é que, ao contrário do Palomino (que consome menos energia que um Thunderbird da mesma frequência), o Morgan consome na verdade mais energia que um Spitfire. Isto acontece porque o Spitfire utilizava tensão de 1.6V, enquanto que o Morgan utiliza 1.75V. O aumento na tensão anulou a redução de consumo trazido pela arquitetura e ainda reverteu em prejuízo. Por já trabalharem a uma tensão elevada e já operarem muito próximos dos limites da plataforma, os Durons com core Morgan são ruins de overclock. Na época, as melhores opções eram as versões de baixo clock do Athlon, incluindo o XP 1500+.

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