文/太平洋评测室 高永耀

　　千呼万唤始出来

　　美国当地时间9月23日，也就是在孪生兄弟Opteron(研发代号SledgeHammer)正是发布的5个月之后，AMD终于发布了面向台式机和笔记本的64位处理器：Athlon 64 (研发代号ClawHammer)和Athlon 64 FX。迄今为止，64位的处理器的应用领域仅仅限于高端服务器和工作站，而且售价都在数千美元的水平，所以今天基于AMD64架构的桌面平台的出现具有不同寻常的意义。正如AMD执行副总裁兼市场营销总监Rob Herb表示：“AMD位全球个人电脑用户提供性能强劲的AMD64平台，带领电脑业开拓一个全新的发展方向。”

　　这次发布的四款全新处理器分别为：针对高端游戏平台的Athlon 64 FX-51，针对高性能桌面平台的Athlon 64 3200+以及为高性能笔记本电脑独身定造的，具有PowerNow!技术的Athlon FX 3200+和3000+ DTR(Desktop Replacement)处理器。所有处理器均采用了1MB的二级缓存，128KB的一级缓存，并且支持AMD最新的HyperTransport技术。

　　新处理器的运行频率并没有现在的AMD处理器高，其中Athlon FX-51的运行频率为2.2GHz，Athlon 64 3200+和3000+的运行频率分别为2.0GHz和1.8GHz。

图为：针对高端游戏平台的Athlon 64 FX-51

图为：针对高性能桌面平台的Athlon 64 3200+

图为：针对笔记本的Athlon 64处理器

　　针对笔记本的Athlon 64处理器，具备1MB容量L2缓存，以及DDR内存控制器；采用了“AMD PowerNow!”省电技术，支持PC2700内存，3200+的工作频率2.0GHz，3000+的工作频率为1.8GHz。

　　售价方面，Athlon 64 3200+桌面平台版的千颗单价为417美元，移动版的Athlon 64 3200+和3000+的千颗售价为417美元和278美元，高端的Athlon 64 FX-51的售价则达到了733美元。

　　至于接口界面，Athlon64 FX比Athlon增加了一倍有多，采用和Opteron相同的Socket940接口，而主流的Athlon64则采用成本较低的Socket754接口。在未来一段时间内，Athlon64都会采用Socket754接口，而Athlon64 FX的Socket940接口会向Socket939过渡。根据AMD的销售计划，2004年1季度，Socket940 Athlon 64处理器的销售量达到25万颗，Socket754Athlon 64处理器的销售量达到125万颗。2004年2季度预计Socket939 Athlon64处理器的销售量将达到300万颗。

　　如果说高端Opteron处理器有望帮助AMD在利润丰厚的高端工作站和高端服务器领域分一杯羹的话，那么面向低端工作站以及主流个人平台的Athlon64的发布不但让AMD重新找到了与Intel Pentium4抗衡的有力工具，而且是AMD实施AMD64架构的重要一步。

　　发展历程

　　还在AMD Athlon处理器炙手可热的时候，AMD便已经将大量的资源投入到下一代处理器——K8的研发当中。事实上，自从AMD披露有关K8处理器信息的那一刻开始就已经注定了AMD的新一代产品将会成为万众瞩目的焦点。人们的关注源于AMD不但是首个尝试将高端领域的64位处理器带到低端桌面领域的微处理器制造商，还是让64位处理器能同时兼容64位程序和32位程序的第一人，加上AMD为K8冠以分量十足的研发代号“Hammer(大锤)”，开创桌面64位时代的美好愿望以及架构上的革命性创新使AMD K8长期处于媒体的聚光灯下。

　　然而AMD新一代处理器的研发过程并不顺利，处理器的一再延期推出不但使芯片组供应商陷入了进退两难的境地，同时也引发了媒体的种种猜测——难道AMD真要倒下去了吗？随着AthlonXP渐渐走向迟暮，改进的Barton核心在来势汹汹的Pentium4面前颇有螳臂当车的味道，AMD近几个季度的巨额亏损也暴露了这一问题。AMD自己也清楚新一代处理器的上市时间是越快越好，只有这样才可能扭转目前的困境，然而作为一款蕴含了多种创新技术的产品，研发过程中所要面对的难题自然也会更多。

　　分析过去一段时间媒体断断续续的报道，我们得出Hammer一再延期的原因不在于32位/64位的指令兼容和效能问题，而是长期阻碍AMD处理器频率提升的制造工艺问题——主要是绝缘硅(SOI)技术的应用，以至于很长一段时间AMD只能拿出800MHz的样品用作展示和媒体测试。按照最初计划，Barton理应是采用SOI的Thoroughbred，但最后变为L2为512KB的Thoroughbred，这项改变也间接证明了SOI技术上的困难。年初与IBM的技术合作解决了AMD在SOI使用上的燃眉之急，Opteron和Athlon64处理器的频率也得以提高到目前较合理的水平。另一方面，由于新处理器整合了内存控制器，而在研发过程中内存标准进行了多次升级，并且双通道内存技术成为了主流，因此AMD也不得不临时修改了新处理器的内存控制器架构，这也给Athlon64的按时上市增加了难度。

　　但不管如何，经过了漫长的等待，广大玩家还是高兴地迎来了属于桌面平台的第一颗64位处理器——Athlon64，究竟AMD的最新力作有什么值得炫耀的地方呢？且看我们细细道来……

　　AMD64处理器——技术结晶

　　核心架构

　　毫无疑问，AMD64处理器的复杂程度要超出以往任何一款桌面处理器——“这些产品是如此复杂，技术改进是如此巨大，在我29年业界的生涯中，我从来没有看到过象Hammer如此复杂的产品，当芯片刚刚出来时，它是可以工作的，完全可以工作...这已经令人惊讶了！”......AMD CEO Ruiz的这番感慨也深刻地印证了这一点。

AMD64处理器的核心架构几乎是完全一致的

　　我们可以看到AMD64处理器的核心架构几乎是完全一致的，只是在内存控制器、DDR内存接口、Hyper Transport接口以及多路处理器控制电路等方面存在细微差异。尽管该核心集成了1亿500万晶体管，核心面积达到193平方毫米，但超过一半的核心面积是被1MB容量的二级缓存所占据，我们也不难想象增加CPU缓存容量所要付出的代价有多高。新核心包括9组功能单元(3组ALU、3组AGU、FADD、FMUL和FMISC，包括3组整数和3组浮点运算器)以及3组x86译码器。一级缓存的容量上也没有发生变化，指令缓存和数据缓存各64KB，总容量128MB，同时增加了ECC校验电路。

Athlon64核心架构	AthlonXP(Barton)核心架构

　　除去二级缓存，时钟发生器，内存控制器，DDR内存接口以及Hyper Transport接口这些外部单元，将剩下的Athlon64处理器核心部分(整数/浮点单元、指令/数据缓存等)与AthlonXP的核心架构对比，我们发现它们之间相似程度更高，两者的布局完全一致，只是在电路设计方面作了调整。

　　作为AMD的第八代处理器，K8实质上是K7架构的进一步发展和改进。

K8实质上是K7架构的进一步发展和改进

　　如果你了解K7的架构，你便会发现它与AMD64处理器的架构惊人地相似。除64位模式以外，AMD64处理器和Athlon有着极为相似的指令执行模式。

　　虽然架构相近，但AMD64处理器的核心是经过改进的，两者的异同主要有以下几点：

　　一级缓存维持原有的128KB，其中64KB为指令缓存，64KB为数据缓存。根据AMD64处理器的架构，二级缓存的寻址能力允许二级缓存的容量在1MB到8MB之间。但尽管Athlon已经可以支持8MB的二级缓存，但事实上AMD从来没有这样做。服务器市场是AMD64处理器的一个主攻目标，所以大于1MB的二级缓存是十分有必要的。另外AMD未来还将会使用三级缓存。AMD64处理器的管线长度比Athlon增加了两级，这使得它可以运行在更高的频率上。

　　AMD64处理器在分支预测单元上作了改进。

　　AMD64处理器支持更大的翻译后备缓冲区(TLB)。

　　由于Athlon有着极高的运行效率，因而对于改进了设计的AMD64处理器自然不必多作怀疑。这些惊人的相似直接解析了为什么Athlon64的PR值仅比相同时钟频率的AthlonXP稍高，不要忘记所高出的部分很可能来自于二级缓存容量的增加以及内存延迟的降低。

图为：Athlon64处理器架构

　　但如果简单地认为Athlon64仅仅是AthlonXP的升级版那就大错特错了，Athlon64的技术亮点来自于3个方面的完美结合：AMD64 ISA处理核心整合DDR内存控制器并采用HyperTransport总线接口。