Архітектура процесора AMD Athlon 64 3000+

Міністерство  освіти і науки, молоді та спорту України

Новоград-Волинський промислово-економічний технікум 
 
 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ 

на тему : Архітектура процесора

 AMD Athlon 64 3000+ 
 
 
 
 
 
 
 

Виконав : студент 320 групи

Сербін  О.О

Перевірив : Ігнатюк В.М.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2011  
 
 

 До 2003 года 64-разрядные процессоры в настольных ПК не использовались. Они находили применение в серверах, рабочих станциях, даже в игровых консолях, но не в «персоналках». Корпорация Intel, законодатель мод на рынке настольных систем, полагала, что большинством пользователей ПК 64-битные вычисления не будут востребованы. Они необходимы для выполнения сложных научных, деловых и инженерных расчетов. Для таких задач Intel предлагает процессоры с совершенно новой архитектурой – Itanium.

А компания AMD так не считала. В новое семейство процессоров K8 с самого начала была заложена поддержка расширенных 64-разрядных инструкций. Осенью 2003 года на рынок вышли первые 64-разрядные процессоры для настольных ПК, получившие название “Athlon 64”.

На самом деле уникальность новых процессоров AMD отнюдь не ограничивается 64-битностью. Эти процессоры внесли коррективы в архитектуру платформы ПК в целом, а не только в набор команд и регистров.

Детальніше  про AMD Athlon 64 3000 + 

В очікуванні появи Athlon 64 3000 + практично всі були впевнені, що цей процесор буде відрізнятися від старшої моделі Athlon 64 3200 + тільки тактовою частотою. Впевненість ця базувалася на тому факті, що пропонований з кінця вересня для мобільних рішень процесор Desktop Replacement (DTR) AMD Athlon 64 3000 + має частоту 1.8 ГГц і більше нічим від DTR Athlon 64 3200 + не відрізняється. Однак AMD надійшла зовсім по-іншому: новий Athlon 64 3000 + для настільних комп'ютерів має точно таку ж частоту 2 ГГц, що і Athlon 64 3200 +. Відмінність же цих моделей полягає в розмірі кеш-пам'яті другого рівня. L2 кеш у Athlon 64 3000 + урізаний до 512 Кбайт проти кеша розміром 1 Мбайт у Athlon 64 3200 +.

Як можна помітити, відмінності в характеристиках  від Athlon 64 3200 + мінімальні. Крім зменшеного вдвічі кеша другого рівня, специфікації нового Athlon 64 3000 + нічим не відрізняються від характеристик випущеного 23 вересня Athlon 64 3200 +. Збігається навіть степпінг ядра. Все це говорить про те, що в основі Athlon 64 3000 + використовуються ті ж самі напівпровідникові кристали, що і в основі старших моделей Athlon 64. AMD просто відключає в Athlon 64 3000 + половину кеш-пам'яті другого рівня, подібно тому, як це робилося в процесорах Athlon XP, заснованих на ядрі Thorton.

Наявність зменшеного до 512 Кбайт кеша другого рівня в Athlon 64 3000 + підтверджується маркуванням цього процесора

Цифра 4 в третьою  з кінця позиції говорить про  те, що розмір L2 кеша в процесора  з рейтингом 3000 + дорівнює 512 Кбайт. У  процесора Athlon 64 3200 + в цьому місці  маркування стоїть цифра 5. Поява процесорів сімейства Athlon 64 з урізаною кеш-пам'яті другого рівня цілком зрозуміло. Те, що більш дешеві моделі в цьому сімействі були необхідні для активізації захоплення ринку, сумніву не викликає. А далі AMD встала перед питанням: як організувати виробництво більш дешевих Athlon 64 з найменшими витратами. Безперечно, що процесори цього сімейства, що мають відносно більше ядро, мають досить високою собівартістю. Однак, зменшення ядра, нехай навіть за рахунок урізання кеш-пам'яті, зажадає вкладень в R & D (research and development), а тому варто тільки лише при необхідності випуску екстремально великих обсягів процесорів. Разом з цим, знову через велику площі ядра Athlon 64, в AMD утворюється значна частка бракованих кристалів, які не можуть бути застосовані в Athlon 64 3200 +. Оскільки кеш-пам'яті другого рівня Athlon 64 3200 + займає більше 50% площі ядра, значна частина шлюби припадає на кристали з проблемами в області кеш-пам'яті. Цілком логічно, що відключення половини кеш-пам'яті може дозволити реанімувати такі ядра. Тому, випуск Athlon 64 3000 + з кеш-пам'яті другого рівня 512 Кбайт - це ще й крок, що дозволяє AMD реалізувати частину шлюбу, частка якого, в силу новизни процесорних ядер з архітектурою AMD64, очевидно, дуже велика. 

В результаті, AMD Athlon 64 3000 + - це постріл по двох зайцях відразу: користувачі отримують  недорогі процесори з архітектурою AMD64, а виробник здобуває можливість позбутися з вигодою для себе від частини бракованих кристалів, які неможливо застосовувати в більш дорогих CPU. 

В силу того, що Athlon 64 3000 + робиться з тих же самих  кристалів, що і Athlon 64 3200 +, всі характеристики Athlon 64 3000 + повторюють характеристики старшого брата. Це стосується і підтримки  технології Cool'n'Quiet, про яку докладно розповідалося в огляді Athlon 64 3200 +, і всіх теплових характеристик.

      Опис  Athlon 64 

Athlon 64 — первый 64-битный процессор для домашних пользователей и мобильного применения компании AMD, который был представлен 23 сентября 2003 года. Процессор построен на архитектуре AMD64 и относится к восьмому поколению (K8).

О начале разработки архитектуры K8 впервые было заявлено в 1999 году. Процессоры, основанные на данном ядре, должны были стать первыми 64-битными процессорами AMD, полностью совместимыми со стандартом x86

Процессор существует в 3 вариантах: Athlon 64, Athlon 64 FX и двухъядерный Athlon 64 X2. Athlon 64 FX позиционируется как продукт для компьютерных энтузиастов, всегда оставаясь на один шаг быстрее Athlon 64. Несмотря на то, что их частоты обычно выше, все процессоры Athlon 64 FX имеют одноядерный дизайн, за исключением моделей Athlon 64 FX-60 и Athlon FX-62. Они были доступны для Socket 939 и Socket AM2. Этот релиз аналогичен релизу Athlon 64 FX-53, который в начале был доступен только для высокопроизводительной платформы Socket 940, а версия для Socket 939 была представлена позже. Все процессоры Athlon 64 FX имеют разблокированый множитель для облегчения разгона процессора, в отличие от Athlon 64, у которых может быть установлен только множитель меньший или равный заданному на заводе. Так как все данные процессоры построенные на архитектуре AMD64, они способны работать с 32-битным x86, 16-битным и AMD64 кодом. 

Оригинальное  ядро Athlon 64 имеет кодовое имя «Clawhammer», несмотря на то что первый Athlon 64 FX базировался на ядре первого Opteron под кодовым именем «Sledgehammer». Athlon 64 имел несколько ревизий ядра, их можно посмотреть в списке. 

Athlon 64 имеет встроенную медную пластину — Integrated Heat Spreader (IHS) которая предотвращает повреждение ядра при монтаже и демонтаже системы охлаждения (распространённая проблема процессоров с открытым ядром, таких как Athlon XP). 

В 2006 году AMD объявила о прекращении выпуска всех процессоров на Socket 939,[1] всех одноядерных socket AM2 процессоров и всех 2×1 MB X2-процессоров (за исключением FX-62).

Стабільність, температура 

У ході тестів була помічена лише одна особливість, яка, до речі, відображена в керівництві  користувача: модулі пам'яті слід встановлювати  по порядку, в перший, потім у другий і потім в третій слоти DIMM. Причому більше двох DIMM DDR400 система не підтримує.

Процесор  комплектувався великим кулером, що представляє собою мідну основу з тонкими пластинками-ребрами (імовірно теж з міді зі спеціальним покриттям). Вентилятор кулера підтримує вимір температури і керування обертанням (в ході тестів було зафіксовано зміну оборотів з 3600 до 4600 об / хв). Рівень шуму і температура при цьому залишаються в розумних межах: так, за час burn-тестів процесор не нагрівся вище 54 градусів. 

Система кріплення кулера Athlon 64 справляє неоднозначне враження. На звороті плати встановлюється металева пластина, до якої прикручується  невеликих розмірів кріпильна рамка. Ця конструкція надійніше, ніж у Pentium 4, рамка якого тримається на пластикових штирьков. Однак сам кулер приєднується до рамки за допомогою простої «однозубого» кліпси. Для створення притискного зусилля потрібно повернути ручку і зафіксувати її на рамці. Ця сама ручка є джерелом небезпеки для пальців збирача, до того ж вона вільно переміщається всередині кулера і не дозволяє з першого разу виконати установку без перекосу. З цієї точки зору кріплення кулера Pentium 4 більш зручне і просте. 
 
 
 
 
 
 

Розгін 

Прежде чем  перейти непосредственно к результатам  тестов, мы решили рассказать о разгоне  процессора Athlon 64 3000+. Дело в том, что  процессоры этой ценовой категории  нередко покупаются оверклокерами, которые используют их в разогнанном  состоянии. Поэтому, к результатам наших тестов было бы логично добавить показатели производительности, которые получаются на разогнанной системе, в которой используется Athlon 64 3000+. Сразу отметим, что все опыты по разгону Athlon 64 3000+ мы проводили без использования экстремальных методов охлаждения. Нами использовался обычный кулер из коробочной поставки Athlon 64 3000+. 

Сначала – об оверклокерских характеристиках процессора. Поскольку Athlon 64 3000+ использует то же самое  ядро, что и Athlon 64 3200+, то новый процессор не допускает повышение множителя свыше штатных 10x, как и его старший собрат. Понижение множителя при этом возможно, однако для разгона процедура эта совершенно бессмысленная. Таким образом, разгонять Athlon 64 3000+ придется частотой FSB. AMD, кстати, совершенно определенно высказалась по этому поводу: процессоров Athlon 64 с возможностью увеличения множителя выше штатного на рынке не будет. Данная возможность будет присутствовать лишь в дорогих процессорах Athlon 64 FX, нацеленных на пользователей-экстремалов. 

Попутно заметим, что разгон мы выполняли на той  же материнской плате, что и основные тесты – на ABIT KV8-MAX3. Поскольку  данная плата основывается на наборе логики VIA K8T800, при разгоне частота  на шинах PCI и AGP в данном случае повышается одновременно с частой FSB. Однако мы все же были вынуждены отказаться от использования более продвинутого с этой точки зрения NVIDIA nForce3 150. Набор логики от NVIDIA не поддерживает Serial ATA и эксплуатирует "заторможенную" шину HyperTransport, что приводит к значительно более низкой производительности в некоторых современных играх и профессиональных приложениях. Поэтому, сегодня Socket 754 системы на чипсете от NVIDIA использовать попросту нет смысла. 

Впрочем, VIA K8T800 не так уж и плох для разгонных  нужд. Тесты материнских плат на базе nForce3 150 и VIA K8T800 показывают отсутствие различий в реальных результатах разгона, выполняемого на платах, базирующихся на разных наборах логики. Возможно, при значительном повышении частоты FSB платы на базе VIA K8T800 и будут вызывать проблемы у AGP и PCI устройств, однако при разгоне существующих процессоров Athlon 64 на ядре степпинга C0 с использованием воздушного охлаждения подобных проблем не возникает. Нас быстрее ограничит предел разгона процессора, находящийся на уровне 2.3-2.4 ГГц, нежели проблемы при работе внешних устройств. 

Поскольку процессоры Athlon 64 3000+ используют абсолютно аналогичные  ядра, что и Athlon 64 3200+, результатов  по разгону мы ожидали примерно таких  же. Напомню, что Athlon 64 3200+ удавалось разогнать до частоты 2.34 ГГц. Соответственно, предельная частота Athlon 64 3000+, как мы думали, окажется примерно на таком же уровне. Однако практические испытания показали немного иной результат. 

Непосредственно перед тем, как рассказать о достигнутых нами в разгоне успехах, необходимо заметить, что для опытов по разгону мы установили в систему другую память. Применяемая нами в обычных тестах Corsair CMX512-3200LLPRO отлично работает на штатной частоте при низких таймингах. Однако повышение частоты шины памяти приводит к заметному ухудшению стабильности этих модулей. Поэтому в тестах на разгон мы использовали специальную оверклокерскую память OCZ PC4000 Dual Channel Gold Edition, гарантированно способную работать на частотах до 500 МГц. Использование этой памяти позволило нам разгонять Athlon 64 3000+, не увеличивая делитель для частоты памяти, который на протяжении всех тестов был установлен в 1/10 от частоты процессора (DDR400 в терминах BIOS Setup). 

Для получения  лучших результатов при разгоне  мы увеличили напряжение питания процессора на 10% - до величины 1.65В и принялись планомерно увеличивать частоту FSB. Первые проблемы встретились при достижении частоты FSB 222 МГц. Проблемы эти выразились в том, что используемый нами RAID массив отказался работать. Как выяснилось, встроенный в южный мост VIA VT8237 Serial ATA RAID контроллер очень чутко реагирует на увеличение частоты PCI. При частоте FSB 222 МГц частота PCI достигла всего лишь 37 МГц, и этого уже хватило для того, чтобы Serial ATA RAID контроллер перестал функционировать стабильно. Поэтому, дальнейший разгон выполнялся нами при использовании Parallel ATA жесткого диска Western Digital Caviar WD400JB. К счастью, Parallel ATA контроллер в VT8237, в отличие от Serial ATA контроллера, ведет себя при разгоне куда стабильнее. 

Впрочем, замена дисковой подсистемы многого нам  не дала. Достигнув частоты FSB 226 МГц, система утратила стабильность уже  из-за процессора. Для большей уверенности  в устойчивости полученного результата мы выполнили откат на 1 МГц и провели полный комплект тестов на стабильность системы. Никаких проблем выявлено не было, поэтому можно говорить о том, что финальным результатом нашего разгона является частота процессора 2250 МГц. 

Висновок 

Звернемося до прайс-листу. Офіційна ціна процесорів AMD Athlon 64 3000 + - $ 218. Це означає, що даний процесор AMD позиціонується як конкурент Pentium 4 2.8 ГГц, який в офіційному прайс-листі Intel має таку ж вартість. Однак, як ми бачили за результатами тестів, Athlon 64 3000 + у більшості завдань здатний обігнати навіть більш швидкодіючі процесори від Intel. Аналогічно можна стверджувати, що Athlon 64 3000 + по швидкості перевершує і Athlon XP 3200 +. Таким чином, це однозначно говорить про те, що у своїй ціновій категорії, якщо не враховувати розгін, Athlon 64 3000 + є на сьогодні одним з найбільш вигідних процесорів з точки зору ціна-продуктивність. Звичайно, можна трохи посокрушаться щодо слабкого розгону, на який здатні процесори Athlon 64 3000 +. Однак, швидкодія цих CPU досить велика і без розгону, та й можливе 10-відсоткове збільшення частоти вище штатної все ж дає шанс отримати додаткові 7-8% швидкості.