Assim como a Intel passou o Pentium III da versão Katmai para a versão Coppermine, a AMD passou o processador Athlon original para a versão Thunderbird (T-Bird). Ambos os fabricantes lançaram versões com encapsulamentos de cartucho e soquete, passaram de 0,25 para 0,18 e fizeram alterações no seu núcleo, principalmente a integração da cache L2.
Também foram lançadas versões econômicas: o Celeron baseado no núcleo Coppermine (até então era baseado no núcleo Katmai do Pentium II) e o Duron, que é um Athlon T-bird com cache L2 de 64 kB. A tabela que se segue mostra a transição que esses processadores sofreram no ano 2000.
Intel AMD
Pentium III Katmai, SEC, 0,25 Athlon, modelo 1, SEC, 0,25
- Athlon, modelo 2, SEC, 0,18
Pentium III Coppermine, SEC, 0,18 Athlon T-Bird, SEC, 0,18
Pentium III Coppermine, FC-PGA, 0,18 Athlon T-Bird, PGA, 0,18
Celeron Coppermine-128, FC-PGA, 0,18 AMD Duron, PGA, 0,18
Note que o modelo Katmai do Pentium III (cache L2 discreta) foi produzido apenas na versão de cartucho e com tecnologia de 0,25. Já os Athlons de cache discreta (modelos 1 e 2) foram ambos produzidos na versão de cartucho, com tecnologias de 0,25 e 0,18. Observe ainda que o Athlon modelo 2 não tem correspondente na Intel. Ao invés de partir diretamente
para as novas versões com cache integrada, a AMD precisou lançar o modelo 2, já que a dissipação de calor do modelo 1 era muito elevada.
Ambos os fabricantes fizeram a integração da cache L2 ao núcleo do processador utilizando a tecnologia de 0,18. O Coppermine da Intel corresponde ao T-Bird da AMD. Ambos os processadores foram produzidos nas versões PGA e de cartucho. Este é um engano que muitos cometem. As versões Coppermine e T-Bird, apesar de serem mais comuns no encapsulamento PGA, também foram produzidas no formato de cartucho.
Até então, o Celeron era baseado no núcleo Katmai do Pentium II, e não tinha os recursos do Pentium III (que também era Katmai), como as instruções SIMD. Portanto o Celeron nada mais era que um Pentium II com menos cache, apesar desta cache ser full speed. Ao lançar o Pentium III Coppermine, a Intel passou a produzir novas versões do Celeron, finalmente baseadas no Pentium III, e não no Pentium II. É o chamado Celeron Coppermine-128. Esta nova versão do Celeron possui 128 kB de cache L2, contra 256 kB do Pentium III, e seu barramento externo operava a 66 MHz, contra 100 e 133 MHz do Pentium III.
Assim como a Intel lançou o Celeron Coppermine-128, a AMD criou o
“irmão mais novo” do Athlon. É o processador AMD Duron, cuja única diferença em relação ao Athlon T-Bird é a cache L2 de 64 kB. Tanto o Duron quanto as novas versões do Celeron são produzidas exclusivamente com o encapsulamento PGA, e não na versão de cartucho.
O soquete utilizado pelo Duron e pelo Athlon T-Bird PGA é chamado de Socket A.
Figura 7.22
Processador Athlon para Socket A.
Processador Athlon T-Bird
Lançamento 2000
Transistores 37.000.000
Tecnologia 0,18
Encapsulamento PGA ou SEC Barramento de dados 64 bits Barramento de endereços 36 bits Capacidade de memória 64 GB
Clock interno A partir de 650 MHz Clock externo 200 e 266 MHz
Consumo Acima de 38 W
Cache L1 128 kB
Cache L2 256 kB
Novos recursos:
Cache L2 integrada ao núcleo, com 256 kB.
Apesar dos novos processadores Athlon terem encapsulamento PGA, a AMD ainda produz versões de cartucho. Podemos identificar facilmente um Athlon T-Bird de cartucho. Observe na figura 21 a descrição da numeração existente no processador. Os dígitos “2” e “4” na figura caracterizam o T-Bird. O “2” indica que a cache L2 tem 256 kB, e o “4” indica que o divisor de cache é 1:1, ou seja, a cache opera na mesma freqüência do núcleo. Esses processadores são mais velozes que os Athlons originais, e podem ser instalados em placas de CPU com Slot A. Como essas placas foram originalmente projetadas para os Athlons “antigos” (não T-Bird), o seu BIOS poderá apresentar a mensagem “Unknown Athlon Processor” (processador Athlon desconhecido) durante o boot. Este não reconhecimento preciso do
processador não traz maiores conseqüências ao funcionamento do computador. O reconhecimento correto pode ser feito se realizarmos uma atualização no BIOS da placa de CPU.
Figura 7.23
Identificação de um processador Athlon T-Bird para Slot A.
O Athlon foi projetado para ser um processador compatível com as arquiteturas x86 / IA-32 e processar todos os sistemas operacionais e programas para PCs, como o Windows 9x/ME, Windows NT/2000, Windows XP, Linux, etc. Todos os programas que funcinam no Pentium, Pentium II/Pentium III e demais processadores Intel, funcionam também no Athlon.
Apenas algumas atualizações cabem ser feitas nos sistemas operacionais. O Windows 2000, por exemplo, requer a instalação do Service Pack 1 para corrigir alguns problemas.
Clocks e potências do Athlon T-Bird
Periodicamente os fabricantes de processadores realizam alterações que resultam em redução da potência consumida. A alteração mais drástica é a redução do tamanho dos transistores (por exemplo, 0,25 para 0,18 e posteriormente para 0,13). Outras alterações também podem ser realizadas neste sentido, como a redução da tensão de alimentação interna do processador. Por isso para saber a potência elétrica exata dissipada por cada modelo (para efeito de cálculo do cooler) é preciso sempre consultar os manuais mais recentes. A tabela que se segue mostra os clocks e potências para o Athlon T-Bird modelo 4, operando com alimentação de 1,75V.
Modelo Clock interno
e externo Multiplicador Potência
650 MHz 650 MHz / 200 MHz 6,5x 38 W
700 MHz 700 MHz / 200 MHz 7x 40 W potência dissipada na sua versõa de 1.4 GHz. Para os modelos de 650, 700 e 750 MHz, ele chega a ser até um pouco mais quente que o modelo 2 de cartucho, porém a partir de 800 MHz, as potências dissipadas pelo T-Bird são menores que as das versões semelhantes do modelo 2 de cartucho.
Podemos esperar para um futuro próximo, reduções nas potências dissipadas pelas novas versões do Athlon, resultantes da redução da tensão do núcleo e da adoção da tecnologia de 0,13.
Note que as versões inferiores a 1 GHz são oferecidas apenas com o barramento externo de 200 MHz. A partir de 1 GHz, algumas versões são fabricadas apenas com o barramento de 200 MHz (1.1 e 1.3 GHz), outras são fabricadas apenas com o barramento de 266 MHz (1.13 e 1.33 GHz) e outras são oferecidas com barramentos de 200 e de 266 MHz (1, 1.2 e 1.4 GHz). As placas de CPU são capazes de detectar o clock externo suportado pelo processador e configurá-lo automaticamente. Podemos ainda fazer esta configuração no modo manual, forçando o processador para 200 ou 266 MHz, de acordo com o modelo. Para fazer esta configuração corretamente é preciso determinar se o Athlon usado tem barramento de 200 ou 266 MHz.
Esta informação está estampada na face superior do processador.
Figura 7.24
Identificação de um processador Athlon T-Bird modelo 4.
A seqüência de letras existente na face superior do processador traz várias informações úteis, como mostra a figura 24. Entre elas, o último caracter indica o clock externo do barramento (B=200 MHz e C=266 MHz). Outra informação importantíssima é a que define a temperatura máxima do processador (S=95oC e T=90oC). Isto é importante para determinar o cooler correto para o processador usado. Um processador que suporta temperatura máxima maior (no caso, 95oC) é preferível a um que suporta uma temperatura menor. São informações úteis para conferir o processador na ocasião da compra, e também para configurar corretamente um computador durante sua montagem, manutenção ou expansão.
O Athlon Palomino (ou Athlon XP)
Depois de lançar o Athlon Thunderbird (modelo 4), a AMD criou o Athlon MP (servidores e workstations) e o Athlon 4 (portáteis). Ambos utilizam o núcleo modelo 6, com otimizações diversas, tais como Professional 3D Now e menor consumo de energia. Apesar de ambos serem baseados no núcleo modelo 6, o Athlon MP tem habilitados seus recursos especiais de multiprocessamento, enquanto o Athlon 4, que não realiza multiprocessamento, tem recursos especiais de economia de energia. O Athlon 4, que será estudado mais adiante, é na verdade um Athlon para portáteis. Nas seções seguintes apresentaremos os processadores Athlon MP e Athlon 4.
O núcleo do modelo 6 passou a ser utilizado na nova versão do Athlon para PCs desktop, inicialmente chamado de “Athlon Palomino”. Esta nova versão possui melhoramentos na cache L2, instruções Professional 3D Now e reduzido consumo de energia, porém não conta com os recursos de multiprocessamento do Athlon MP nem com os recursos de economia de energia do Athlon 4. Logo o Athlon T-Bird para PCs desktop sairá de linha e dará lugar ao Athlon Palomino (note que este é um nome provisório usado internamente na AMD). Os resultados serão preços menores, maiores velocidades e menor geração de calor.
### Colocar tabela de equivalência Athlon Thoroughbred e Athlon Barton
Essas são novas versões do Athlon para PCs desktop que deverão substituir o modelo Palomino em 2002. São baseados na tecnologia de 0,13. Existirão também versões correspondentes para PCs portáteis.
Athlon Clawhammer
Poderá ser lançada uma versão para PCs desktop baseada na tecnologia AMD x86-64. Será um processador de 64 bits, apesar de compatível com a arquitetura x86. Este será um modelo de 8a geração, também com tecnologia de 0,13 e seu lançamento está previsto para 2002 ou 2003.
Athlon MP
O Athlon MP é uma versão do Athlon capaz de operar em placas de CPU com múltiplos processadores. Apenas para recordar, o Pentium II e o Pentium III podiam operar em placas com 1 ou 2 processadores (SP e DP), enquanto suas versões Xeon podiam operar em modos de até 4 processadores. Já o Pentium 4, assim como o Athlon, podem operar apenas no modo SP (ou seja, um único processador). Assim como o Intel Xeon é uma versão do Pentium 4 que pode operar no modo dual, o Athlon MP é uma versão do Athlon capaz de operar também em modo dual. Futuras versões do Athlon MP poderão operar em grupos de 4 e 8 processadores. O Athlon MP é portanto um processador voltado para servidores e estações de trabalho de alto desempenho, mercado que até então estava dominado pelos processadores Intel: Pentium II Xeon, Pentium III Xeon e (Pentium 4) Xeon.
Figura 7.25
Processador Athlon MP.
Juntamente com o Athlon MP, a AMD lançou também o chipset AMD 760 MP, capaz de operar com o sistema dual. Na figura 26 vemos uma das primeiras placas de CPU para Athlon MP, a Tyan Thunder K7, equipada com este chipset. Como vemos são dois soquetes de 463 pinos, além de slot AGP Pro, 5 slots PCI de 64 bits e 4 soquetes para memórias DDR DDR padrões DDR200 (para processadores com clock externo de 200 MHz) e DDR266 (para as versões com clock externo de 266 MHz). Essas memórias são portanto capazes de operar com a plena velocidade exigida pelo Athlon MP, ao contrário das memórias PC100 e PC133, que ficam bem abaixo desta velocidade.
Figura 7.26
Uma placa de CPU para dois processadores Athlon MP.
A figura 27 mostra o diagrama de blocos de uma placa de CPU baseada no chipset AMD 760 MP, para dois processadores Athlon MP. Não é muito diferente de outras placas para múltiplos processadores. Este chipset é formado pelos chips AMD 762 (este é o que tem recursos de multiprocessamento) e o controlador de periféricos AMD 766. Note que este segundo chip não é responsável por funções de multiprocessamento, e é inclusive utilizado na versão “não multiprocessada” do AMD 760. Portanto o chipset AMD 760 é oferecido em duas versões:
AMD 760 MP = AMD 762 (MP) + AMD 766 AMD 760 = AMD 761 (não MP) + AMD 766
*** 75%
***
Figura 7.27
Diagrama de uma placa de CPU dual para processadores Athlon MP.
O chip AMD 762 faz a ligação com até dois processadores Athlon MP, a 200 ou 266 MHz. A ligação é feita com as memórias DDR, que poderão ser também de 200 ou 266 MHz. O AMD 762 também é responsável pela geração dos sinais do barramento PCI, que opera com 32 ou 64 bits, a 33 MHz. Na versão “não MP”, ou seja, no AMD 761, o barramento PCI é de apenas 32 bits, como na maioria das placas de CPU monoprocessadas. Já a velocidade da comunicação com o processador e com a memória DDR é a mesma da versão MP, ou seja, 200/266 MHz.
A figura 28 mostra como reconhecer um processador Athlon MP, a partir da inscrição na sua face superior. O prefixo “HX” antes da indicação do clock é o que o distingue das outras vesões do Athlon. Assim como ocorre com outras versões, existem informações importantes, como o clock, a voltagem, o clock externo máximo, a temperatura máxima e o tamanho da cache L2.
Figura 7.28
Identificando um Athlon MP.
Processador Athlon MP
Lançamento 2001
Transistores 37.500.000
Clock interno A partir de 1000 MHz
Clock externo 266 MHz
Consumo A partir de 46 W
Cache L1 128 KB
Cache L2 256 KB
Novos recursos:
Redução de 20% no consumo de energia, operação em modo dual, cache L2 com eficiência aumentada, Professional 3D Now, compatíveis com as instruções SSE do Pentium III.
Apesar de utilizar a mesma tecnologia de 0,18 e a mesma voltagem das versões então existentes do Athlon, o Athlon MP possui otimizações nos seus circuitos internos que resultaram em redução de cerca de 20% no consumo elétrico. Foi inicialmente liberado nas versões de 1000 e 1200 MHz, ambas com barramento externo de 266 MHz. Sua cache L2 sofreu melhoramentos na arquitetura (TLB = Translation Lookaside Buffer e Hardware Pre-fetch) que melhoraram sua eficiência, apesar de ter mantido o tamanho de 256 kB.
Futuras versões do Athlon MP poderão usar caches L2 maiores.
Professional 3D Now
Outro recurso interessante introduzido no Athlon MP são as novas instruções especializadas em processamento 3D e multimídia, chamadas Professional 3D Now. Apenas para recordar, a tecnologia 3D Now foi introduzida no AMD K6-2, e com o lançamento do Athlon recebeu mais algumas instruções, passando a se chamar Advanced 3D Now. Ao lançar o Pentium III, a Intel criou suas próprias instruções 3D e de multimídia, chamadas SSE (Streamed SIMD Extensions). Muitos conhecem o SSE como MMX2. No Athlon MP, a AMD adicionou todas as instruções SSE da Intel, e passou a chamar o novo conjunto de Professional 3D Now. Portanto, temos:
Professional 3D Now = Advanced 3D Now + SSE
Isto dá ao Athlon MP a capacidade de executar programas originalmente otimizados para a tecnologia SSE do Pentium III. Note entretanto que pelo menos nesta versão inicial, não estão incluídas as novas instruções 3D (SSE2) do Pentium 4.
Smart MP
O Smart Multiprocessing é um recurso novo criado pela AMD para seus processadores Athlon MP. Com ele é possível uma comunicação mais eficiente entre a memória e os processadores. O funcionamento de vários processadores em conjunto tem algumas complicações, como por exemplo, a coerência de caches. Quando um processador acessa um dado na memória, precisa saber se este dado está atualizado ou se consta como escrita pendente na cache do outro processador. Além disso em caso como este, é mais rápido um processador transferir o dado diretamente para outro, usando apenas as caches, e deixando liberada a memória. Graças à tecnologia Smart MP e ao chipset AMD 760 MP, uma comunicação mais eficiente pode ser obtida. Este chipset tem dois barramentos independentes, um para cada da Intel (Intel Xeon + chipset i860 ou Pentium III Xeon + chipset i830) utilizam um único barramento compartilhado entre os dois processadores, o que reduz o desempenho.
A figura 29 mostra as conexões entre o chipset e os processadores em sistemas da Intel e AMD. Nos sistemas da Intel, a comunicação entre os processadores é feita através de um barramento compartilhado, e todas as transações passam pela memória. Nos sistemas da AMD, cada processador tem seu próprio barramento. A comunicação entre os processadores é feita diretamente, sem a necessidade de utilizar a memória, que poderá estar em uso por outros circuitos (AGP ou dispositivos PCI, por exemplo).
Freqüências e dissipação de energia
Apesar de também ser construído com a tecnologia de 0,18 e operar com os mesmos 1.75 volts usados pelo núcleo do Athlon T-Bird modelo 4, o Athlon MP (baseado no núcleo modelo 6), o Athlon MP tem outras modificações de engenharia que resultam na redução de 20% no seu
consumo elétrico. Os dois primeiros modelos lançados foram os de 1000 e 1200 MHz, e suas características são resumidas na tabela abaixo.
Modelo Clock interno
e externo Multiplicador Potência Athlon MP / 1000 1000 MHz / 266 MHz 7,5x 46,1 W Athlon MP / 1200 1200 MHz / 266 MHz 9x 54,7 W Athlon Thoroughbred MP e Barton MP
Essas serão novas versões do Athlon MP, com lançamento previsto para 2002. Serão baseados na arquitetura de 32 bits e 7a geração do Athlon, com tecnologia de 0,13, e serão destinados a servidores e workstations “entry level”. Em outras palavras, são para os mais modestos modelos de PCs de alto desempenho, já que para os de altíssimo desempenho a AMD oferecerá seus novos modelos de 8a geração, com nova arquitetura de 64 bits.
Athlon ClawHammer e SledgeHammer
Esses também são nomes provisórios, e não necessariamente serão chamados de “Athlon”. Ambos serão processadores de 8a geração, 64 bits e tecnologia de 0,13, com lançamento previsto para 2002. O ClawHammer irá operar em sistemas para até 2 processadores, e o SledgeHammer irá operar com sistemas para 4 e 8 processadores.
Athlon 4
Esta é uma nova versão do Athlon destinada ao mercado de PCs portáteis.
Lançada ainda com a tecnologia de 0,18, porém utilizando menor dissipação de potência e menores voltagens, é também baseado no núcleo do modelo 6, o mesmo utilizado pelo Athlon MP e pelo Athlon Palomino.
Figura 7.30
Processador Athlon 4.
Processador Athlon 4
Lançamento 2001
Transistores 37.000.000
Tecnologia 0,18
Encapsulamento PGA
Barramento de dados 64 bits Barramento de endereços 36 bits Capacidade de memória 64 GB
Clock interno 650 a 1400 MHz (jun/2001) Clock externo 200 / 266 MHz
Consumo 38 a 72 W
Cache L1 128 kB
Cache L2 256 kB
Figura 7.31
Identificação de processadores Athlon 4.