AMD Athlon 64 3200+ und Athlon 64 FX-51 Review

Technisches zum Prozessor

Der eigent­li­che Kern der K8 Archi­tek­tur (Opte­ron, Ath­lon 64) ist sehr nahe ver­wandt mit dem bewähr­ten K7 (Ath­lon), so dass 100%ige Kom­pa­ti­bi­li­tät zur bestehen­den Soft­ware — anders als bei der IA64 Archi­tek­tur des Intel Ita­ni­um — gege­ben ist.

Die Archi­tek­tur des Ath­lon 64 und Ath­lon 64 FX gleicht der des Ath­lon XP bei­na­he wie ein Ei dem ande­ren. Wir sehen genau wie bei der bewähr­ten K7-Archi­tek­tur drei Deco­der-Ein­hei­ten, die drei AGU/ALU Ein­hei­ten (für Ganz­zahl-Ope­ra­tio­nen) sowie eine FPU-Ein­heit (Fließ­kom­ma-Ope­ra­tio­nen) mit drei Pipe­lines zu füt­tern haben. Ein Abzieh­bild der K7-Archi­tek­tur. Die Unter­schie­de zum K7 lie­gen — zumin­dest in der Archi­tek­tur — ledig­lich im Detail; von der Erwei­te­rung der Adress- und Daten­re­gis­ter auf 64-Bit ein­mal abgesehen.

Wie der Ath­lon XP besitzt auch die K8 Fami­lie eine exklu­si­ve Cache-Ver­wal­tung. Das bedeu­tet, daß Daten, die im L1-Cache lie­gen, nie­mals gleich­zei­tig auch im L2-Cache lie­gen kön­nen. Der K8 ver­wal­tet Level 1 und Level 2 Cache so, als wären sie ein gro­ßer Cache-Pool. Das Gegen­teil davon, die inklu­si­ve Cache­ver­wal­tung, ver­wen­det zum Bei­spiel der Pen­ti­um 4. Hier kann es vor­kom­men, daß ein und die sel­ben Daten sowohl im L1‑, als auch im L2-Cache lie­gen und damit natür­lich kost­ba­ren Puf­fer­spei­cher ver­schwen­den. Nach­teil der exklu­si­ven Cache­ver­wal­tung: i.d.R. etwas län­ge Latenz­zei­ten auf­grund der kom­ple­xe­ren Verwaltung.

Integrierter Speicher-Controller

Erwei­tert hat AMD den Kern um einen pro­zes­sorin­ter­nen Spei­cher­con­trol­ler. Beim Ath­lon XP wie auch beim Pen­ti­um 4 saß der Spei­cher-Con­trol­ler bis­her in der North­bridge auf dem Main­board — über den Fronts­ide-Bus (FSB) ver­bun­den mit dem Pro­zes­sor­kern; betrie­ben ent­we­der mit 200 MHz DDR (Ath­lon XP, effek­tiv 400 MHz, resul­tie­rend 3,2 GB/s) oder 200 MHz QDR (Pen­ti­um 4, effek­tiv 800 MHz, resul­tie­rend 6,4 GB/s). Doch egal wie schnel­ler der FSB eines Sys­tems arbei­tet — die indi­rek­te Anbin­dung des Pro­zes­sors über den FSB an den Spei­cher-Con­trol­ler kos­tet immer Per­for­mance, da so die Latenz­zei­ten rela­tiv lang aus­fal­len. Fer­ner stellt der FSB — zumin­dest im Fal­le des Ath­lon XP — einen Fla­schen­hals dar, da er selbst in der schnells­ten Aus­füh­rung “nur” 3,2 GB/s an Daten trans­por­tie­ren kann, obwohl ein Chip­satz wie der nForce2 sat­te 6,4 GB/s anlie­fern könn­te, wie fol­gen­des Bild zeigt:

Man sieht auf der Skiz­ze drei wesent­li­che Komponenten:

1. Pro­zes­sor
2. North­bridge / Memory-Controller
3. Speicher-Module

Der Memo­ry-Con­trol­ler sitzt, wie deut­lich zu erken­nen, in der North­bridge des Main­boards. Im Fal­le des Ath­lon XP mit nForce2 Chip­satz, den unse­re Skiz­ze dar­stel­len soll, sieht man, daß der Memo­ry-Con­trol­ler zwar sat­te 6,4 GB/s von den Spei­cher-Modu­len lesen könn­te, (Twinbank/ Dual-Chan­nel DDR sei dank), der Fronts­ide-Bus des Ath­lon XP — also die Ver­bin­dung zwi­schen CPU und Memo­ry-Con­trol­ler — jedoch nur maxi­mal 3,2 GB/s an Daten zum Pro­zes­sor trans­por­tie­ren kann. Der Fronts­ide-Bus beim Ath­lon XP ist also ein Flaschenhals!

 

 

Anders beim Ath­lon 64 FX! Hier sitzt der Memo­ry-Con­trol­ler nicht in der North­bridge auf dem Main­board, son­dern direkt in der CPU! Der zeit­rau­ben­de Trans­port über einen Fronts­ide-Bus fällt beim Ath­lon 64 und Ath­lon 64 FX also kom­plett weg! Nicht nur, daß der K8-Pro­zes­sor mit vol­ler Geschwin­dig­keit des Spei­cher­bus­ses aus den RAMs lesen kann; der “kür­ze­re Dienst­weg” führt im sel­ben Atem­zug auch zu wesent­lich nied­ri­ge­ren Latenz­zei­ten (Ver­zö­ge­run­gen). Doch dazu spä­ter bei den Bench­marks mehr.