AMD introduce la cpu Athlon 64, soluzione per piattaforme desktop dotata del supporto alla tecnologia X86-64. Per la prima volta un processore Desktop per PC permette di utilizzare, in modo nativo e senza emulazioni, codice a 32bit e allo stesso livello codice a 64bit, mantenendo piena compatibilità con le applicazioni attualmente disponibili sul mercato oltre a rappresentare un ponte di passaggio verso il futuro, che vedrà la migrazione delle applicazioni verso i 64bit.

Lo scorso 22 Aprile, AMD ha introdotto i processori Opteron, prima cpu della famiglia AMD64; nei 5 mesi trascorsi da quel lancio AMD è stata capace di guadagnare un progressivo consenso da parte del mercato, grazie sia alle elevate prestazioni a 32bit delle cpu Opteron con applicazioni server e workstation, sia alla possibilità di migrare a codice a 64bit mantenendo un livello prestazionale estremamente elevato. A questo si aggiungano i vantaggi dell'architettura Hypertransport, che garantisce elevata scalabilità delle prestazioni utilizzando sistemi multivia con un'efficacia complessivamente molto superiore a quella di precedenti architetture a 2, 4 o più vie.

Athlon 64 giunge sul mercato con un duplice ambizioso obiettivo: contrastare le vendite di processori Intel Pentium 4 nella fascia più alta del mercato dei processori desktop, oltre a proporsi come punto di unione tra codice a 32bit e codice a 64bit.

Quest'oggi AMD introduce due differenti famiglie di processori AMD64 per sistemi Desktop: Athlon 64 3.200+, per schede madri Socket 754, e Athlon 64 FX-51, per schede madri Socket 940. Il primo processore è destinato alla fascia più alta del mercato, quella degli utenti appassionati, e si posiziona in diretta concorrenza con la cpu Pentium 4 3,2 Ghz. Il secondo processore, invece, rappresenta per AMD lo "stato dell'arte" dell'attuale produzione, al punto da non essere confrontabile direttamente con nessun processore concorrente attualmente in commercio; anche per questo motivo manca qualsiasi riferimento diretto alle prestazioni nel nome, nella forma o di model number o di frequenza di clock.

Differenze fra Athlon 64 e Athlon 64 FX
Socket di connessione con la scheda madre, del tipo a 754 pin per la cpu Athlon 64 e a 940 pin per quella Athlon FX,
differente controller memoria: di tipo DDR400 single channel per la cpu Athlon 64, mentre per il processore Athlon 64 FX esso è Dual Channel DDR400 con memoria Registered.

Entrambi i processori integrano una cache di primo livello di 128 Kbytes, con cache L2 pari a 1 Mbyte; il processo produttivo utilizzato per la costruzione dei due processori è quello a 0.13 micron con tecnologia SOI (Silicon on Insulator), prodotti presso la Fab 30 di Dresda, in Germania.

Le frequenze di clock dei due processori sono differenti: il modello Athlon 64 3.200+ opera a 2 Ghz di clock, mentre la cpu Athlon FX-51 ha frequenza di clock effettiva di 2,2 Ghz. Da segnalare che AMD ha modificato il pacchetto software di riferimento utilizzato per la determinazione del model number dei propri processori; per questo motivo, il model number di 3.200+ dato alla cpu Athlon 64 con clock di 2 Ghz corrisponde ad un livello prestazionale superiore a quello del processore Athlon XP 3.200+. AMD ritiene infatti che il model number sia un valido strumento per determinare le effettive prestazioni velocistiche di un processore, ma debba essere adeguato alle nuove applicazioni software che sono state rese disponibili sul mercato.

Il processore Athlon FX-51, come già segnalato in introduzione, non utilizza il model number ma è contraddistinto da una sigla numerica, 51, che non ha nessun tipo di correlazione con le prestazioni velocistiche. L'approccio seguito da AMD, in questo caso, è molto simile a quello delle cpu Opteron: la sigla numerica indica uno specifico modello e, in futuro, processori con sigla dal numero superiore avranno prestazioni velocistiche superiori ai precedenti modelli.

I prezzi ufficiali che AMD ha comunicato per il lancio delle due nuove cpu sono di 733 dollari per il processore Athlon FX-51 e 417 dollari per quello Athlon 64 3.200+, per lotti di 1.000 processori.
il prezzo al minuto dovrebbe essere del 50/60% superiore.

I Socket 754 e 940 non saranno gli unici che AMD utilizzerà per i propri processori Athlon 64 e Athlon 64 FX: nel giro di alcuni mesi, presumibilmente nel secondo trimestre del 2004, AMD presenterà una nuova versione di processore Athlon 64 FX basata su Socket 939. Questa nuova versione di processore, stando alle informazioni attualmente disponibili, integrerà un memory controller Dual Channel DDR con supporto alla tradizionale memoria DDR400 Unbuffered, al posto della ben più costosa DDR400 Registered richiesta dall'attuale processore Athlon 64 FX per Socket 940.

Opteron e Athlon 64
prime cpu AMD64 disponibili sul mercato, sono basate su architettura x86-64; a differenza di quella IA64 implementata nelle cpu Intel della famiglia Itanium, x86-64 è basata sul set di istruzioni x86 pertanto permette di eseguire in modo nativo codice a 32bit. In parole povere, a differenza della cpu Intel Itanium i processori AMD64 eseguono non in emulazione applicazioni scritte per processori a 32bit; per questo motivo, queste cpu possono essere da subito utilizzate anche con software non a 64bit, senza negativi impatti sulle prestazioni velocistiche del sistema rispetto all'utilizzo di un tradizionale processore a 32bit.

L'introduzione dell'architettura x86-64 riprende in buona sostanza quella dei 32bit avvenuta con le prime cpu Intel 386; in quel periodo, circa 15 anni fa, le applicazioni erano tutte a 16bit e Intel, con la cpu 386, introdusse il supporto al codice a 32bit, ponendo le basi per il successivo sviluppo di questa architettura che si è sviluppata sino ai giorni d'oggi.

Nello sviluppare le cpu Hammer, Athlon 64 e Opteron, AMD è partita dal progetto Athlon e ha preferito non costruire da zero una nuova architettura; una scelta di questo tipo è del resto condivisibile, alla luce delle ottime prestazioni per clock delle cpu Athlon. Oltre al supporto ai 64bit sono state però introdotte varie migliorie:

-la cache L2 è cresciuta sino a 1 Mbyte. Le cpu Athlon possono indirizzare sino a 8 Mbytes di cache L2, anche se all'atto pratico sono state sviluppate versioni solo sino a 512 Kbytes di capacità; per la cpu Opteron questo valore è limitato a 1 Mbyte, pertanto in future versioni della cpu con cache maggiorata AMD farà ricorso a cache L3.
la cache L1 è rimasta di 128 Kbytes, divisa in due porzioni da 64 Kbytes per dati e istruzioni; al pari delle cpu Athlon è associativa a 16 vie.
-la pipeline è più lunga di due stadi; questa scelta, che porta la pipeline a 12 stadi contro il numero di 10 delle cpu Athlon XP, permette in teoria di avere margini più elevati in termini di frequenza di clock complessiva, senza dover essere però limitati da pipeline troppo lunghe che possono, in caso di errori di branch prediction, portare a perdite di numerosi cicli di clock in elaborazione.
-a motivo della pipeline a stadi aumentati anche l'unità di branch prediction è stata migliorata, aumentandone la precisione. Il global history counter buffer è stato aumentato a una dimensione 4 volte superiore a quello delle cpu Athlon, così da aumentare l'efficienza dell'unità di branch prediction.
-i buffers di translation lookaside (TLB) sono stati aumentati, sempre per aumentare l'efficienza complessiva.

-Integrazione all'interno del Core del processore, del memory controller. Questa scelta permette di ottenere latenze di accesso alla memoria estremamente ridotte, a tutto vantaggio delle prestazioni velocistiche ottenibili; la latenza della memoria, infatti, è al momento uno dei più significativi colli di bottiglia alle prestazioni di un sistema, soprattutto quando la cache L2 non permette di contenere tutti i dati che devono essere utilizzati dal processore.
Il memory controller opera all'interno del Core del processore, alla sua medesima frequenza di clock; per questo motivo, più elevata è la frequenza di clock della cpu in uso, minore sarà la latenza di accesso della memoria. Utilizzando memory controller esterni integrati nei north bridge dei chipset, invece, si ottiene un effetto opposto in quanto aumenta la frequenza di clock della cpu ma resta invariata quella del memory controller.
Un altro dei vantaggi dato dall'integrazione del memory controller nel Core della cpu è il non utilizzare il bus di sistema per trasferire dati dalla memoria alla cpu; così facendo la sua ampiezza di banda può essere utilizzata per i dati provenienti dagli altri componenti ad esso collegati, come ad esempio le periferiche di Input Output

-HyperTransport, un bus point-to-point sviluppato appositamente da AMD, assieme ad un consorzio di numerose altre aziende, quale vero e proprio cuore del progetto Hammer. Lo scopo di questo bus è quello di fornire una via semplice per connettere tra di loro le varie periferiche che compongono un sistema, dal processore al controller AGP alle periferiche di Input Output. Oltre a questo, HyperTransport è stato studiato per poter permettere di passare a sistemi multiprocessore in un modo semplice, incidendo il meno possibile sui costi di produzione e allo stesso tempo mantenendo le prestazioni su standard ben superiori a quelli dei tradizionali sistemi a 2 e più vie.
I vantaggi del bus HyperTransport sono pertanto molto evidenti con sistemi multivia, ma non per questo meno importanti quando applicati su architetture singolo processore come con i sistemi Athlon 64 e Athlon 64 FX.
Il bus HyperTransport può essere utilizzato in varie configurazioni: l'ampiezza può essere selezionata tra i valori di 2, 4, 8, 16 e 32 bits, mentre la frequenza può variare da 400, 600, 800, 1000, 1200 e 1600Mhz. Lo schema seguente mostra la bandwidth massima teorica ottenibile con ciascuna combinazione:


Windows XP 64bit edition
è attualmente ancora in fase di beta testing e, stando alle informazioni attualmente disponibili, non verrà presentato prima della seconda metà del 2004. La disponibilità di un sistema operativo Windows XP a 64bit specificamente studiato per le cpu AMD 64 è indubbiamente un grosso punto di forza commerciale per le cpu AMD Opteron e Athlon 64, anche se per una diffusione su sistemi Desktop delle architetture a 64bit sarà necessario attendere lo sviluppo di numerosi software applicativi, quotidianamente utilizzati dalla maggior parte degli utenti sia domestici che d'ufficio.

E' indubbio che, al momento attuale, la forza delle cpu Athlon 64 in sistemi Desktop sia data dalla notevole potenza di calcolo con tradizionali applicazioni a 32bit, affiancata dal pieno supporto hardware alle applicazioni a 64bit una volta che queste inizieranno ad essere diffuse sul mercato.

Quale potrà essere il boost prestazionale con 64bit?
Misurare i vantaggi di applicazioni a 64bit è operazione al momento non particolarmente semplice, in quanto non sono disponibili vari tool applicativi per il sistema operativo Windows XP 64bit. AMD ha reso disponibile, assieme al sistema Athlon 64 FX-51, alcuni tool per misurare le prestazioni a 32 e 64bit; tra essi la versione, 1.1.4, della ZLIB compression library, comprimendo un file di testo da ben 23,6 Mbytes,
ha dato in media tempi inferiori alla metà rispetto al 32 bit.


Diciamo che si tratta di un benchmark fornito da AMD e che, ovviamente, riporta il tipico "best case scenario", cioè il miglior contesto realizzabile per mostrare i vantaggi di applicazioni a 64bit al posto di quelle a 32bit