64位之夢——透視AMD Athlon64處理器[圖]

　　核心架構

　　毫無疑問，AMD64處理器的復雜程度要超出以往任何一款桌面處理器——『這些產品是如此復雜，技術改進是如此巨大，在我29年業界的生涯中，我從來沒有看到過象Hammer如此復雜的產品，當芯片剛剛出來時，它是可以工作的，完全可以工作...這已經令人驚訝了！』......AMD CEO Ruiz的這番感慨也深刻地印證了這一點。

　　我們可以看到AMD64處理器的核心架構幾乎是完全一致的，只是在內存控制器、DDR內存接口、Hyper Transport接口以及多路處理器控制電路等方面存在細微差異。盡管該核心集成了1億500萬晶體管，核心面積達到193平方毫米，但超過一半的核心面積是被1MB容量的二級緩存所佔據，我們也不難想象增加CPU緩存容量所要付出的代價有多高。新核心包括9組功能單元(3組ALU、3組AGU、FADD、FMUL和FMISC，包括3組整數和3組浮點運算器)以及3組x86譯碼器。一級緩存的容量上也沒有發生變化，指令緩存和數據緩存各64KB，總容量128MB，同時增加了ECC校驗電路。

　　Athlon64核心架構AthlonXP(Barton)核心架構

　　除去二級緩存，時鍾發生器，內存控制器，DDR內存接口以及Hyper Transport接口這些外部單元，將剩下的Athlon64處理器核心部分(整數/浮點單元、指令/數據緩存等)與AthlonXP的核心架構對比，我們發現它們之間相似程度更高，兩者的布局完全一致，只是在電路設計方面作了調整。

　　作為AMD的第八代處理器，K8實質上是K7架構的進一步發展和改進。

　　如果你了解K7的架構，你便會發現它與AMD64處理器的架構驚人地相似。除64位模式以外，AMD64處理器和Athlon有著極為相似的指令執行模式。

　　雖然架構相近，但AMD64處理器的核心是經過改進的，兩者的異同主要有以下幾點：

　　一級緩存維持原有的128KB，其中64KB為指令緩存，64KB為數據緩存。根據AMD64處理器的架構，二級緩存的尋址能力允許二級緩存的容量在1MB到8MB之間。但盡管Athlon已經可以支持8MB的二級緩存，但事實上AMD從來沒有這樣做。服務器市場是AMD64處理器的一個主攻目標，所以大於1MB的二級緩存是十分有必要的。另外AMD未來還將會使用三級緩存。AMD64處理器的管線長度比Athlon增加了兩級，這使得它可以運行在更高的頻率上。AMD64處理器在分支預測單元上作了改進。AMD64處理器支持更大的翻譯後備緩衝區(TLB)。

　　由於Athlon有著極高的運行效率，因而對於改進了設計的AMD64處理器自然不必多作懷疑。這些驚人的相似直接解析了為什麼Athlon64的PR值僅比相同時鍾頻率的AthlonXP稍高，不要忘記所高出的部分很可能來自於二級緩存容量的增加以及內存延遲的降低。

　　但如果簡單地認為Athlon64僅僅是AthlonXP的昇級版那就大錯特錯了，Athlon64的技術亮點來自於3個方面的完美結合：AMD64 ISA處理核心整合DDR內存控制器並采用HyperTransport總線接口。

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　　文章內容：

　　第一頁：千呼萬喚始出來　Athlon 64 發展歷程

　　第二頁：AMD 64  核心構架詳解

　　第三頁：AMD 64  基本構架與原理

　　第四頁：產品介紹——Athlon 64與Athlon 64 FX

　　第五頁：測試平臺介紹

　　第六頁：測試平臺與測試說明

　　第七頁：CPU性能與內存性能測試

　　第八頁：圖形子系統性能測試，多媒體與綜合應用測試

　　第九頁：64位Windows平臺應用測試，測試總結——仍然期待的Athlon 64