Nhom4-DeTai25

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Khoa: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
---------o0o---------

LỚP: KHOA HỌC MÁY TÍNH 4
KHĨA: 9
MƠN HỌC:KIẾN TRÚC MÁY TÍNH


ĐỀ TÀI: Nghiên cứu tìm hiểu về các thế hệ vi xử lý
AMD.
Tên nhóm:
1.

Phạm Văn Thể

2.

Hồng Bá Vũ

3.

Phạm Văn Hải

4.

Dương Đức Tuyến

5.

Nguyễn Anh Tuấn

HÀ NỘI - 2015

1. Giới thiệu
AMD ( Advanced Micro Devices ) là hãng sản xuất Chip đi theo cả một q trình phát triển của máy vi
tính . AMD cung cấp tất cả các bộ vi xử lí đầu tiên 8088 cho máy vi tính của IBM tới hiện nay là thế hệ
thứ 7 của bộ vi xử lí AMD Athlon . AMD bắt đầu sản xuất Chip logic vào năm 1969 sau đó sản xuất RAM
vào năm 1975 , cùng năm đó giới thiệu bộ vi xử lí giống như kiểu 8088 .
Trên thực tế nhìn chung sự xuất hiện Chip Athlon của AMD là cơ hội đầu tiên trong lịch sử của cấu trúc
x86 làm cho công ty địch thủ Intel phải nể sợ . Nhưng trong những thập kỉ của thế kỉ trước khi 386DX-40
của AMD xuất hiện đó chính là rào cản của Chip Intel 486SX trong khía cạnh cùng tốc độ , hiệu năng và
giá cả .


Đầu năm 1982 , AMD kí với Intel một hợp đồng và trở thành nhà cùng sản xuất Chip 8086 và 8088 . IBM
muốn sử dụng Intel 8088 trong những máy vi tính của IBM , nhưng chính sách của IBM vào thời gian đó
u cầu ít nhất 02 nguồn cung cấp cho Chip của họ . Sau này AMD sản xuất 80286 ( hoặc 286) trong
cùng một sự thoả thuận trên , những Intel đã huỷ thoả thuận đó vào năm 1986 và từ chối cung cấp
những chi tiết kỹ thuật liên quan đến i386 .
Đầu năm 1990 cả hai Cyrix và AMD đã sản xuất Version của 486DX theo cách của họ và sản phẩm được
biết đến nhiều nhất chính là 486DX2, một phiên bản Copy của 486DX2-66 ( được Intel giới thiệu năm
1992) , có tốc độ xung nhịp đồng hồ bên trong CPU là 80MHz . 486DX2-80 dựa trên tốc độ Bus 40MHz
nhưng không như DX2 của Intel ( chạy bị nóng với nguồn ni 5V) nó chạy mát hơn với điện áp ni
3.3V . Bên trong CPU của AMD có một phần quản lí cơng suất ( Power Management ) , và một năm sau
phần này cuỹng được sử dụng trong bộ vi xử lí của Intel . Kiểu tốc độ gấp ba so với tốc độ 40MHz có
nghĩa là chạy với tốc độ 120MHz được giới thiệu ngay sau đó .
Mặc dù Intel đã dừng cải tiến 486 với sản phẩm cuối cùng là 486DX4-100 nhưng AMD và Cyrix vẫn còn
tiếp tục phát triển . Năm 1995 , AMD đưa ra thị trường sản phẩm cPU tốc độ nhân 4 là 5x86 dựa trên tốc
độ Bus 33MHz nhưng có tốc độ xung nhịp bên trong CPU là 133MHz ( 33 x 4 ) . Chip này của AMD đánh

giá được so sánh với Chip của Intel là Pentium 75 nên cũng hay được gọi là 5x86-75 . Nhưng nó vẫn
dựa trên cơ sở của 486DX và thêm bộ nhớ Cache L1 16KB được tích hợp bên trong CPU mà đã được
Intel giới thiệu trong DX4 .
Trongthời kì Pentium , những thiết của của AMD được thị trường chấp nhận được đạc biệt có giá thành
thấp . Trong khi đó Intel tập trung vào thiết kế Slot 1 và Slot 2 để nhắm tới thị trường thiết bị PC có tính
tốn mạnh mà khơng chú ý tới cơng nghệ giao diện mới CPU . Chính vì thế mà kiểu Socket 7 được tiếp
tục mở rộng bởi AMD và Cyrix và đã phát triển với FSB được 100MHz và hỗ trợ AGP .
Giữa năm 1999 có một vài cột mốc quan trọng và phân biệt hẳn những đối thủ trong thị trường sản xuất
bộ vi xử lí trong những năm tiếp theo , đó là Cyrix đã ngừng cạnh tranh thiết bị PC để bàn vì những khó
khăn về tài chính . Cơngty mẹ National Semiconductor phải bán quyền sửdụng bộ vi xử lí x86 cho VIA
Technology . Một cột mốc đáng kể nhất là AMD đã tấn cơng vào Intel với sản phẩm có tên là bộ vi xử lí
Athlon ( tên mã sản phẩm K7 ).
Trong khi đó Intel chậm trễ ra đời sản phẩm Pentium III dựa trên công nghệ sản xuất 180nm ( có tên mã
là Coppermine ) vào lúc AMD phát hành bộ vi xử lí mới . Nó đã đánh dấu sự phát triển mạnh mẽ của
AMD trên dòng sản phẩm bộ vi xử lí có cơng suất tính tốn cao và cạnh tranh quyết liệt với Intel trong
một thời gian dài .
2. AMD K6
Trong nhiều năm AMD cũng như Cyrix đã sản xuất những bộ vi xử lí 286,386 và 486 mà có nguồn gốc
trực tiếp từ thiết kế của Intel . K5 là sản phẩm bộ vi xử lí độc lập đầu tiên của AMD cho dịng sản phẩm


CPU x86 , nó là một trong những hy vọng vào sự thành công của AMD . Trong thời gian đó K5 có một
thành cơng giới hạn nhưng đó là một cơ hội cho những bộ vi xử lí mà AMD tự thiết kế .
K6 được bắt đầu bằng sự ra đời bởi Nx686 , nó được đổi tên sau khi AMD mua lại NextGen . NextGen
đã tham gia thị trường CPU bằng bộ vi xử lí theo Socket của họ nhưng AMD đã thay đổi thiết kế để vừa
với khe cắm chuẩn Socket 7 .
K6 là bộ vi xử lí tương thích với MMX được phát hành giữa năm 1997 , một vài tuần sau khi được đưa ra
thị trường K6 đã vượt lên trên cả Cyrix 6x86MX và ngay lập tực được thị trường chấp nhận .
Được sản xuất dựa trên cơngnghệ 350nm , xử lí 5 lớp và K6 nhỏ hơn 20% so với Pentium Pro và nhiều
hơn 3.3 triệu transistor ( 8.8 triệu so với 5.5 triệu transistor ) . K6 có bộ nhớ Cache L1 64KB bao gồm

32KB cache lệnh và 32KB cache Writeback . Nó nhiềugấp 4 lần so với Pentium Pro và gấp 2 lần so với
Pentium MMX và Pentium II.

K6 hỗ trợ công nghệ MMX của Intel , bao gồm 57 lệnh mới x86 được thiết kế để tăng tốc độ tính tốn đối
với những chương trình Multimedia . Cũng như Pentium Pro
K6 được thếit kế dựa trên tập lệnh RISC ( Reduced Instruction Set Computer ) .
RISC86 của AMD có vi cấu trúc Superscalar ( thực hiện được những lệnh một cách liên tục bên trong bộ
vi xử lí , ví dụ một lệnh đang được thực hiện thì một lệnh khác đang được giải mã , một lệnh khác nữa
đang được phân tích để chuyển tới những mạch logic tương ứng ) . K6 có thêm những cơng việc OOO ,
đổi tên thanh ghi ( Register Renaming ) , dự đoán rẽ nhánh ( branch prediction ) , thực hiện những phép
tính suy đốn (speculative )...


K6 có những phiên bản 166MHz , 200MHz và 233MHz . Hiệu năng tính tốn của nó tương đương với
Pentium Pro cí cùng tốc độ xung nhịp mà có bộ nhớ cache L2 512KB .
Nó cũng có đặc điểm chung với CPU của Cyric là những phép tính dấu phảy động kém hơn so với CPU
của Intel ( Pentium Pro , Pentium II ) . Quá trình xâm nhập những sản phẩm K6 của AMD từ năm 1997
đến trước năm 1998 và AMD đã phát triển công nghệ sản xuất CPU dựa trên 250nm và phát triển K6 với
tốc độ 266MHz và 300MHz.

3. AMD K6-2


Bộ vi xử lí AMD K6-2 có 9.3 triệu transistor được sản xuất trên cơng nghệ 250nm , xử lí 5 lớp . Bộ vi xử lí
được đóng gói kiểu CPGA (ceramic pin grid array) 321 chân .


K6-2 là sự cải tiến trong vi cấu trúc RISC86 , bộ nhớ Cache L1 84KB ( bộ nhớ Cache dữ liệu 32KB Dual
Port , bộ nhớ cache lệnh 32KB , thêm 20KB cache Predecode ) , cải tiến Execution Unit liên quan đến
những phép tính dấu phảy động . Tốc độ tính tốn liên quan đến tập lệnh MMX so với CPU tương ứng

của Intel thì kém hơn một chút . Đầu năm 1999 bộ vi xử lí nhanh hơn với tốc độ 450MHz .
Trong CPU K6-2 thuộc thế hệ sau có sử dụng cơng nghệ 3DNow! , 21 lệnh mới nâng cao so với những
lệnh chuẩn MMX để tăng cường tính tốn những ứng dụng 3D .
Đầu năm 2001 K6-2 tốc độ 550MHz được phát hành có tốc độ cao và là bộ vi xử lí cuối cùng cho dịng
khe cắm Socket 7. Sau đó được thay thế bằng một dịng mới cho máy tính để bàn : bộ vi xử lí Duron
4. 3DNow!
Cùng một lúc với phát hành phiên bản K6-2 , vào tháng 5 năm 1998 , AMD đã lấy một phần tương tự như
công nghệ Katmai của Intel mà được phát hành cho tới cuối năm sau . Vào cuối tháng 3 năm 1999 , AMD


đã tích hợp cơng nghệ 3DNow! vào K6-2 , làm tăng hiệu quả của PC và đã bán được 14 triệu đơn vị trên
toàn thế giới .
Bằng việc cải tiến bộ vi xử lí có khả năng tính tốn dấu phảy động mạnh , công nghệ 3DNow! kèm theo
làm tăng hiệu quả tính tốn của CPU với những phép tính đồ hoạ và những chương trình Multimedia .
Quá trình xử lí đồ hoạ sử dụng Pipeline có 04 tầng bao gồm :
•

Physics : CPU thực hiện những tính tốn tập trung liên quan đến dấu phảy động để tạo nên
những mô phỏng của thế giới thực và những vật thể bên trong nó .

•

Geometry - hình học : nó là sự tính tốn những thuộc tính cơ bản của mỗi điểm của vật thể trong
không gian 3 chiều . Những thuộc tính bao gồm : toạ độ XYZ , giá trị màu RGB , hêk số phản chiếu ....

•

Setup : CPU bắt đầu xử lí để tạo nên những hình ảnh 3D theo luật phối cảnh . Những lệnh bao
gồm liên quan đến hình dáng , kích cỡ , vị trí ...

•

Rendering : cuối cùng , bộ phần tăng tốc đồ hoạ cung cấp hình ảnh thực để PC đưa lên màn
hình ,tính tốn từng pixel : màu sắc , độ sáng tối , vị trí .

Mỗi một lệnh 3DNow! điều khiển hai phép toán liên quan đến dấu phảy động và vi cấu trúc K6-2 cho
phép thực hiện 02 lệnh 3DNow! trong một chu kì xung nhịp đồng hồ như vậy tổng cộng nó thực hiện
được 04 lệnh liên quan đến dấu phảy động trong một chu kì xung nhịp đồng hồ .
Trong thiết kế bên trong K6-2 có những thành phần Multimedia để tính tốn những lệnh MMX , cùng với
3DNow! cả hai kiểu có thể thực hiện cơng việc tính tốn một cách liên tục .
Tất nhiên trong Card đồ hoạ đã có phần cứng để tăng tốc q trình tính tốn nhưng đối với những phép
tính liên quan đến dấu phảy động cịn phải tính tốn rất nặng nề . Trong cấu trúc của Intel dùng Pentium
II và Celeron cũng có những phép tính hỗ trợ đến phần Trangle SetUp và AMD , Cyrix , IBM còn phải đi
sau .


Những lệnh 3DNow! mới cũng cần bằng một phần nào của những phép toán dấu phảy động Single
Instruction Multiple Data (SIMD) để tăng hiệu quả tính tốn hình học 3D và mã hố MPEG.
Ứng dụng rộng rãi của cơng nghệ 3DNow! cho phép Cyrix và IDT/Centaur sử dụg trong những bộ vi xử lí
của họ .
5. AMD K6-III

Tháng 2 năm 1999 , AMD thông báo bắt đầu bán ra thị trường bộ vi xử lí AMD K6-III 400MHz có tên mã
sản phẩm "Sharptooth" và có mẫu sản phẩm 450MHz OEM . Một điểm nhấn trong bộ vi xử lí mới này là
thiết kế "TriLevel Cache ".
Những máy tính truyền thống trước kia , CPU có 02 mức bộ nhớ Cache :
•

Cache mức 1 ( Level 1) thơng thường nằm bên trong Silicon của CPU .

•

Cache mức 2 ( Level 2) nămg ở trên Mainboard hoặc là một Module hoặc nằm trên bảng đi liền
với CPU .
Trong thiết kế bộ nhớ cache có một số quy tắc như : dung lượng lớn hơn , kích thước nhỏ hơn , tốc độ
nhanh hơn để tăng hiệu quả tính tốn của CPU mà không cần trực tiếp truy cập vào bộ nhớ chậm của hệ
thống RAM ( tăng Cache Hit ) .
Nhận ra tầm quan trọng của bộ nhớ Cache , AMD giới thiệu "TriLevel Cache" , thiết kế để tăng hiệu quả
tính toán của CPU dựa trên nền Super7 :


•

Bộ nhớ cache L2 Write-back ( dữ liệu được ghi vào Cache bằng CPU mà không ghi vào bộ nhớ
của hệ thống RAM ) hoạt động cùng tốc độ xung nhịp bên trong của CPU AMD K6-III và bổ sung cho bộ
nhớ Cache L1 64KB mà được chuẩn hoá trong tất cả bộ vi xử lí của AMD .

•

Thiết kế bộ nhớ Cache bên trong có nhiều cổng ( multiport ) , cho phép đọc , ghi 64-bit vào bộ
nhớ Cache L1 và L2 một cách liên tục .

•

Có 04 đường để kết hợp bộ nhớ Cache L2 cho phép tối ưu việc quản lí dữ liệu và nâng cao hiệu
quả Cache Hit.

•

FSB 100MHz , Mainboard Super7 có thể thiết kế bộ nhớ Cache từ 512KB mở rộng tới 2MB .

CPU AMD K6-III thiết kế Cache bên trong Multiport cho phép cả hai 64KB Cache L1 và 256KB Cache L2
thực hiện liên tục đọc , ghi 64-bit trong một chu kì đồng hồ xung nhịp . Multiport có khả năng cho phép dữ
liệu xử lí nhanh hơn và hiệu quả hơn thiết kế Non-port . Nhân AMD K6-III có thể truy cập cả hai cache L1
và L2 liên tục làm cho hiệu quả hoạt động CPU nâng cao .
AMD tuyên bố với cấu hình Cache mức 3 , Level3, K6-III có kích thước Cache so với Pentium III của Intel
là 435% .
AMD K6-III xuất hiện trong một thời gian ngắn , trong vài tháng sau AMD đưa ra bộ vi xử lí thành cơng
vang dội đó là Athlon.


6. AMD Athlon

AMD Athlon được giới thiệu mùa hè năm 1997 , nó là sản phẩm tiêu biểu của AMD . Nó là niềm kiêu
hãnh của AMD đối với sản phẩm đầu tiên thuộc thế hệ thứ 7 của bộ vi xử lí . Cấu trúc của nhân Athlon
bao gồm những thành phần tốt nhất được kế thừa trong Pentium II/III và K6-III , ngồi ra trong nó cịn có
những công nghệ mạnh hơn CPU của Intel vào thời điểm đó .
Từ Athlon được xuất phát từ tiếng Hy lạp cổ có nghĩa là " chiến lợi phẩm " hoặc " của trị chơi" và Athlon
là bộ vi xử lí mà AMD tìm kiếm để trở thành đối thủ thật sự trong mảng thị trường u cầu máy tính có
sức tính tốn mạnh hoặc cho những người chơi Game.
Bộ vi xử lí có kích thước 102mm2 , gần 22 triệu transistor , nó có một số thành phần như sau :


•

Multiple Decoder : phần giải mã (Decoder) có 03 đường để dịch những lệnh x86 thành
MacroOPs có độ dài cố định để nâng cao hiệu quả xử lí lệnh . Thay thế việc thực hiện những lệnh x86 có
độ dài lệnh khác nhau từ 1 byte tới 15 byte , Athlon xử lí những MacroOps có độ dài cố định .

•

Instruction Control Unit (ICU) - điều khiển lệnh : những lệnh MacroOPs đã được giải mã được
gửi đến Instruction Control Unit (ICU) với tốc độ 03 MacroOP một chu kì xung nhịp đồng hồ . ICU có thể
tiếp nhận 72 MacroOPs , ROB (reorder buffer) quản lí việc thực hiện lệnh và những lệnh đã được thực
hiện của tất cả MacroOPs thực hiện việc đổi tên thanh ghi (register renaming) cho những phép toán . ICU
gửi những MacroOPs tới những Execution Unit phù hợp để tính tốn .

•

Execution Pipeline : Athlon bao gồm có 18 đầu vào thực hiện những MacroOPs liên quan đến
những phép tính số nguyên và những địa chỉ bộ nhớ , có 36 đầu vào để thực hiện những MacroOPs liên
quan đến những phép tính dấu phảy động (FPU), MMX , 3DNow!. Những Scheduler gửi những lệnh
MacroOPs tới 09 Execution Pipeline ( 03 cho tính tốn liên quan đến số ngun , 03 tính tốn liên quan
đến địa chỉ , và 03 những phép tính liên quan đến MMX , 3DNow! và những tính tốn dấu phảy động
x87 ) .

•

Superscalar FPU : những bộ vi xử lí trước của AMD khi tính tốn về dấu phảy động so với Intel
thì kém hơn . Sự yếu kém này đã được giải quyết thoả đáng bên trong Athlon , nó có đặc điểm cải tiến để
thực hiển kiểu OOO ( Out Of Order ) đến những Execution Unit (FMUL, FADD, và FSTORE) . Đặc điểm
Superscalar cho phép CPU có khả năng thực hiện nhiều hơn một lệnh trong một chu kì xung nhịp đồng
hồ , Athlon giới thiệu công nghệ đầu tiên cho hệ thống FPU . CPU sẽ đẩy dữ liệu và những lệnh vào một
đường ống ảo ( Virtual pipe ) và những đoạn trong đường ống này được xử lí cơng việc thực hiện liên tục


, đáy của đường ống có khả năng gửi 4 dữ liệu 32-bit . Kết quả nếu một phép tính dấu phảy động cho
một chu kì xung nhịp đồng hồ thì tốc đọ xung nhịp 600MHz tương đương với 2.4 Gflops ( Gflops :
Gigaflops - 1 tỷ lệnh dấu phảy động / giây ) .
•

Branch Prediction : CPU Athlon dự đốn những khả năng rẽ nhánh động trong chương trình
phần mềm ( như những lệnh : Jump , Call , Return ) để làm giảm thời gian trễ trong những lệnh rẽ
nhánh .

•

System Bus : hệ thống Bus Athlon đầu tiên chạy với tốc độ xung nhịp là 200MHz cho x86 . Dựa
trên giao thức của Digital có tên là Alpha EV6 với FSB có thể đạt được 400MHz hoặc cao hơn , không
như kiểu Bus chia xẻ SMP (Symmetric Multi-Processing) được thiết kế bên trong Pentium III .

•

Cache Architecture - cấu trúc Cache : thiết kế cấu trúc bộ nhớ cache của Athlon là một bước tiến
quan trọng . Cache L1 có 128KB ( gấp 4 lần so với Pentium III ) và bộ nhớ Cache L2 tốc độ cao có
đường dữ liệu 64-bit hỗ trợ 512KB tới 8MB .

•

Enhanced 3DNow! - 3DNow! mở rộng : trong Pentium III của Intel có Streaming SIMD Extensions
, trong Athlon những tập lệnh 3DNow! cũng được bổ sung và nâng cấp . Thêm 24 lệnh mới vào 21 lệnh
gốc của 3DNow! trong đó : 19 lệnh để cải tiến liên quan đến những phép toán MMX và ứng dụng truyền
dữ liệu của Internet , 05 lệnh mở rộng cho DSP (Digital Signal Processor) Modem , ADLS , Dolby Digital
và ứng dụng MP3 .
Thiết kế kiểu Athlon đầu tiên sử dụng Slot A , nó tương thích với Slot 1 nhưng giao diện chân cắm khác
nhau có nghĩa là Athlon khơng làm việc với Mainboard Slot 1 . Slot A dựa trên Bus 200MHz và giao thức
Alpha EV6 . Nó được cung cấp Chipset tương ứng AMD-750 .

Đầu tiên lần lượt ra đòi Athlon với tốc độ 500,550,600 và 650MHz chúng được sản xuất dựa trên công
nghệ 250nm . Cuối năm 1999 AMD tăng tốc độ CPU tới 750MHz , , K75 , có nhân là bộ vi xử lí đầu tiên
sử dụg cơng nghệ sản xuất 180nm , 06 lớp . Nó trở thành CPU nhanh nhất trong kiểu x86 trong thời kì đó

, cuối cùng Intel đáp trả bằng phát hiành phiên bản Pentium III 800MHz .
Đầu năm 2000 , AMD lấy lại vị trí dẫn đầu trong cuộc đua về tốc độ với CPU có tốc độ 800 và 850MHz
trong khi Intel đang gặp trở ngại với tốc độ 1GHz .


Trên thực tế một vài bộ vi xử lí được phát hành dựa trên nhân K75 bằng việc tăng tốc độ xung nhịp đồng
hồ , nhưng có một thất bại nhỏ là giảm tốc độ xung nhịp đồng hồ của bộ nhớ Cache L2 mà không bao
giờ vượt qua được tốc độ 350MHz .
Cấu trúc này gặp giới hạn như thế cho đến khi ThunderBird xuất hiện

7. AMD 750 Chipset

Chipset AMD 750 bao gồm có 02 thành phần : AMD-751 điều khiển hệ thống và AMD-756 điều khiển Bus của
thiết bị ngoại vi .
Đặc điểm chính của AMD-751 điều khiển hệ thống :
•
•
•
•
•
•
•
•

Hỗ trợ giao diện Bus hệ thống AMD Athlon , hệ thống Bus đầu tiên có tốc độ xung nhịp hệ thống 200MHz
cho hệ thống x86.
Cấu trúc logic hệ thống được phát triển cho thé hệ thứ 7 của bộ vi xử lí AMD Athlon .
Hỗ trợ cho bộ nhớ SDRAM DIMM PC-100 có dung lượng đạt được 768MB .
Tích hợp AGP 2.0 cho kiểu AGP x1 và x2 .
Được sử dụng cho hệ thống bộ vi xử lí Athlon.

Những đặc điểm chính cho điều khiển Bus AMD-756 :
Nâng cấp cho phần điều khiển IDE có hỗ trợ Ultra DMA-33/66.
Hỗ trợ Plug-n-Play , ACPI 1.0 và APM 1.2 tiêu chuẩn quản lí nguồn .
PC97 tích hợp mạch cầu PCI với ISA và điều khiển Bus ISA.


•
•

Tích hợp OHCI điều khiển USB có Root Hub và 01 cổng .
Hỗ trợ điều khiển cho những kiểu Mouse/Keyboard
8. Thunderbird
Hình dưới đây là cấu trúc bên trong của bộ vi xử lí có tên là Thunderbird

Vào giữa năm 2000 , AMD giới thiệu kiểu nâng cao của bộ vi xử lí Athlon có tên mã là "Thunderbird" . Cơng nghệ
sản xuất Chíp dựa trên xử lí 180nm , nhân mới thay thế K75 ở chỗ từ 512KB Cache L2 nằm bên ngồi CPU bằng
256KB cache L2 tích hợp bên trong CPU và tốc độ xung nhịp bằng tốc độ xung nhịp của CPU . đối với bộ vi xử lí
Athlon đầu tiên bộ nhớ cache L2 có tốc độ xung nhịp bằng một phần tốc đọ xung nhịp của CPU . Ví dụ Athlon
1GHz , bộ nhớ Cache L2 có tốc độ xung nhịp đồng hồ cao nhất là 330MHz .
Nhờ việc chuyển bộ nhớ Cache L2 vào bên trong CPU mà cho phép AMD đuổi kịp Intel trong những bộ vi xử lí
dạng Slot sang kiểu Socket . Việc nâng cao bộ vi xử lí AMD nên hỗ trợ bộ nhớ PC133 và có 06 tốc độ từ 750MHz
tới 1GHz trong cả hai kiểu Slot A và Socket A .


Việc tích hợp 256KB bộ nhớ Cache L2 bên trong CPu làm cho kích thước vật lí của nó tăng thêm khoảng 20% , 120
mm2 so với 102 mm2 của K75 nhưng vẫn nhỏ hơn kích thước của K5 Athlon đầu tiên ( sử dụng cơng nghệ sản xuất
xử lí 250nm ) 184mm2 . Việc thêm Cache L2 vào bên trong CPU nên tăng số Transitor bên trong CPU lên đến 37
triệu transistor ( thêm 15 triệu transistor ) .
Mùa thu năm 2000 , Chipset 760 AMD được đưa ra thị trường , nó hỗ trợ PC1600 ( có FSB là 200MHz ) và PC2100
( FSB là 266MHz ) DDR SDRAM . Một đặc điểm khác chủa Chipset AMD-760 bao gồm AGP 4x , 04 cổng USB ,

8GB địa chỉ bộ nhớ hệ thống cùng với 04 thanh DIMM , hỗ trợ ATA-100 . Trong thời điểm này bộ vi xử lí Athlon
chỉ cịn kiểu Socket A .
Bộ vi xử lí cuối cùng của Athlon dựa trên nhân Thunderbird được phát hành vào mùa hè năm 2001 có tốc độ đạt
được 1.4GHz . Sau đó Athlon được thay thế bằng Athlon XP , XP được hiểu là "eXtra Performance" dựa trên nhân
mới có tên mã là Palomino.
9. Duron


AMD tìm lại vị trí của mình trên dịng Socket 7 dựa trên K6-III ngoại trừ CPU được sử dụng trong máy tính xách
tay vào cuối của nửa năm 1999 , những bộ vi xử lí của Intel có tên là Celeron để hướng tới thị trường giá rẻ ( một
mảng trong thị trường máy tính ) . Vào khoảng giữa năm 2000 , AMD đã sản xuất bộ vi xử lí có tên là Duron để
nhắm tới thị trường giá rẻ này .
Duron dựa trên nhiều sức mạnh của bộ vi xử lí Athlon , tên của nó bắt nguồn từ từ La tinh "Durare" có ý nghĩa là "
cực kì " . Nó có bộ nhớ Cache 128/64KB cho L1/L2 , cả hai đều được tích hợp bên tỏng CPU , tốc độ xung nhịp
đồng hồ 200MHz và hỗ trợ công nghệ Enhanced 3DNows . Bộ nhớ cache 64KB L2 được tách từ 256KB cache L2
của Athlon và CPU Celeron đối thủ của nó có 128Kb .
AMD tin răng việc tung ra thị trường Duron hướng tới máy tính giá rẻ có một giá cả và hiệu năng tính tốn chấp
nhận được và cạnh tranh với đối thủ Intel .
Cơng nghệ sản xuất CPU dựa trên xử lí 180nm cho những sản phẩm Duron đầu tiên , dựa vào nhân Spitfire , có tốc
độ 600MHz , 650MHz và 700MHz .


Thế hệ thứ hai của Duron , tên mã là "Morgan" ,có tốc độ 900MHz tới 1.3GHz , dựa trên nhân "Thunderbird "
Athlon XP 180nm.
Thế hệ cuối cùng của Duron có tên là "Applebred" thỉnh thoảng cịn gọi là "Appalbred" có tốc độ 1.4GHz , 1.6GHz
và 1.8GHz , dựa trên xử lí sản xuất 130nm của "Throughbred" Athlon XP.
Duron được kết thúc vào năm 2004 và tiếp theo là Sempron .
10. Palomino

Palomino của AMD chỉ là bản nâng cấp của bộ vi xử lí trước Thunderbird mà tập trung vao giảm công suất tiêu hao

và kết hợp với vấn đề tản nhiệt . Nó chỉ xuất hiện trong vịng vài tháng trước khi ra đòi một dòng bộ vi xử lí mới để
hướng tới sự thay đổi cơng nghệ và thị trường tiêu thụ .
Palomino có 37.5 triệu transistor trên một diện tích 128mm2 , được sản xuất trên cơng nghệ kết nối bằng đồng và xử
lí 180nm , tăng 0.5 triệu /8mm2 khi so sánh với bộ vi xử lí trước . AMD tuyên bố giảm 20% năng lượng sử dụng so
với nhân Thunderbird có cùng tốc độ xung nhịp đồng hồ . AMD cũng đưa ra một tên mới gọi là "QuantiSpeed
Architecture" để mô tả việc nâng cao khả năng làm việc của Athlon XP có IPC ( Instructions Per Clock - phép đo
thực hiện bao nhiêu lệnh trong một chu kì đồng hồ của xung nhịp ) cao hơn Pentium 4 vào lúc đó .
Dưới đây là hình ảnh Pipeline của Palomino và Hammer : Pipeline của Palomino có 18 tầng


Thêm vào đó nó có 03 đặc diểm mới
1.Vấn đề đầu tiên liên quan tới TLB (Transition Lookaside Buffer) .
TLB là một bộ nhớ nhỏ bên trong bộ vi xử lí , nó là một phần của bộ nhớ cache mà chuyển từ địa chỉ ảo thành địa
chỉ vật lí . Sự chuyển như vậy thường rất lớn và phức tạp và cấu trúc dữ liệu để thực hiện chúng thì quá lớn để lưu


trữ trong CPU . Thay vào đó chỉ có một vài phần địa chỉ được lưu trữ và CPU có thể truy cập cực nhanh . Nhiều khi
TLB cũng được gọi là ATC (Address Translation Cache).
Trong bộ vi xử lí nhân Thunderbird TLB Cache lệnh L1 chỉ có 24 đầu vào và TLB cache dữ liệu có 32 đầu vào .
Nếu so sánh điều này thì thật khơng thuận lợi so với Pentium III có 32/72 đầu vào TLB . Palomino đã cân bằng lại
vấn đề trên bằngcách cung cấp 24/40 đầu vào TLB L1 và 256/256 đầu vào TLB L2 , nó khơng thay đổi so với CPU
trước . Một điều cải tiến hơn nữa trong Palomino là TLB của L1 và L2 có nội dung khơng trùng nhau .
2.Trong khi kích thước bộ nhớ cache và vị trí của L1 và L2 khơng thay đổi , nhưng có một mặt khác là kỹ thuật tìm
trước dữ liệu tự động trong Palomino làm việc đồng thời với bộ nhớ Cache của nó . Những cơng việc này để những
dữ liệu mà CPU có thể yêu cầu được chuyển vào trong bộ nhớ Cache từ bộ nhớ chính của hệ thống RAM .
3. Cho đến nay bộ vi xử lí Athlon cũng hỗ trợ một phần công nghệ SSE ( Streaming SIMD Extensions) của Intel .
Palomino có 52 lệnh SIMD mới : 21 lệnh SIMD cũ để thực hiện những lệnh "3DNow!" , thêm 19 lệnh thực hiện
những lệnh "Enhanced 3DNow!" và những lệnh còn lại để thực hiện lệnh kiểu SSE mà thuật ngữ của AMD gọi là
"3DNow! Professional"
Chip Palomino được đóng gói kiểu OPGA và thay thế kiểu CPGA nên nó nhẹ và rẻ hơn so với những bộ vi xử lí

trước . Bằng việc gắn những tụ điện gắn liền với nhân đặt bên dưới vỏ cho phép khả năng lọc nhiễu tốt hơn . Bằng
việc đóng gói vỏ kiểu OPGA dựa trên Socket A 462 chân , có nghĩa là những CPU mới dựa trên Palomino có thể
cắm vừa với Mainboard Socket A . Để Mainboard có thể chạy được cần nâng cấp BIOS trên Mainboard đồng thời
cho phép Mainboard làm việc với FSB bằng với FSB của CPU với tốc độ xung nhịp 133MHz .
Từ khi PC ra đời từ năm 1980 , người sử dụng đã quen với khái niệm PC chạy tốc độ cao đồng nghĩa với tần số
xung nhịp đồng hồ cao hơn . Nó chính là thước đo về hiệu quả của PC trên cùng một cấu trúc giống nhau . Điều này
đã thay đổi cho đến khi những bộ vi xử lí Pentium 4 của Intel và Athlon của AMD cuối những thập kỉ 1990 khi họ
thiết kế cấu trúc CPU dựa trên những nền tảng khác nhau . Những cơng ty đó thiết kế CPU chạy trên những tốc độ
xung nhịp không đồng nhất . Một trong những nguyên nhân đó chính là đơn vị IPC ( Instructions Per Clock : thực
hiện bao nhiêu lệnh trong một chu kì đồng hồ ) .
Đó chính là ngun nhân để so sánh hiệu quả hoạt động của những CPU khác nhau phải dựa trên những chỉ số
Benchmark . Ví dụ kiểu Athlon XP dựa trên chỉ số 14 Benchmark khi thực hiện 34 ứng dụng khác nhau về : tính
tốn hình ảnh , tính tốn Game và sử dụng các chương trình văn phịng . Họ XP gồm có kiểu :1500+ , 1600+ , 1700+
,1800 + tương ứng với tốc độ xung nhịp đồng hồ 1.33GHz , 1.40GHz, 1.47GHz và 1.53GHz .
Trong chiến lược của AMD về việc cung cấp ra thị trường những bộ vi xử lí như sau : Đầu tiên là Palomino sau đó
giữa năm 2001 là CPU cho máy tính xách tay ,tiếp theo là CPU cho hệ thống máy chủ Athlon MP ( Dual Processor)
và Duron cho dòng máy để bàn giá rẻ .
11. Morgan


Morgan là tên của nhân thuộc họ Duron đã thành công khi xuất hiện giữa năm 2000 trong thị phần của dòng PC giá
rẻ cạnh tranh với Celeron của Intel . AMD tuyên bố đó là CPU có giá thấp nhất nhưng hiệu quả nhất trong dòng PC
giá rẻ .

Morgan chính là một phần của dịng CPU hiện thời được đem lại từ nhân Palomino . Nó bộ nhớ Cache L2 là 64KB .
Tất cả những đặc điểm mới của Palomino vẫn được có trong Morgan với khích thước CPU là 106mm2 và 25.18
triệu transistor .
Điện áp hoạt động của Duron dựa trên nhân Morgan là 1.75V giống như Palomino .
12. Thoroughbred
Mùa hè năm 2002 , AMD bắt đầu bán bộ vi xử lí cho máy tính để bàn đầu tiên được sản xuất dựa trên xử lí 130nm .

Bộ vi xử lí có kích thước 80mm2 so với 128mm2 đối với CPU đời trước đó . Kế hoạch chuyển đổi dịng CPU
Athlon sang kiểu Chip sử dụng cơng nghệ sản xuất 130nm cho đến cuối năm 2002 .
Trên thực tế nhan mới này không thay đổi về cấu trúc , nó khơng nhanh hơn so với Palomino khi chạy cùng tốc độ
xung nhịp . Nó yêu cầu điện áp làm việc với nhân là 1.65V so với CPU trước là 1.75V và là một thuận lợi để cạnh
tranh với Intel trong khía cạnh này . Pentium 4 của Intel có kích thước 128mm2 và giá thành sản xuất đắt hơn .


13. Barton


Vào tháng 2 năm 2003 , AMD lần đầu tiên giới thiệu bộ vi xử lí mới với nhân Athlon XP và có tên mã " Barton " .
Chip Athlon 3000+ có những đặc điểm của bộ vi xử lí Athlon XP trước , ngoài ra nhân mới Barton được thiết kế để
sử dụng bộ nhớ RAM nhiều hơn .
Barton có bộ nhớ Cache L2 nhiều hơn , 512KB , và có tốc độ Full-speed như với Thunderbird . Do có kích thước bộ
nhớ Cache L2 lớn hơn nên kích thước vỏ của CPU cũng lớn hơn , 101mm2 , và có 54.3 triệu transistor . Với kích
thước này lớn hơn so với Thoroughbres , 54.3 triệu transistor / 84mm2 , như vậy giá thành sản xuất của Barton cao
hơn so với những bộ vi xử lí trước .
Mặc dù có kích thước lớn , nhưng nhân Barton có tốc độ truy cập bộ nhớ hệ thống RAM nhanh hơn , FSB là
166MHz và 333MHz ( 166 x 2 ) được dùng để thay thế cho những bộ vi xử lí Athlon XP trước có FSB 133MHz và
266MHz ( 133 x 2 ) .
Kết quả với Athlon XP 3000+ với tốc độ xung nhịp 2.167GHz chạy nhanh hơn Athlon XP 2800+ dựa trên
Thoroughbred mà có tốc độ xung nhịp cao hơn , 2.250 GHz .
Sự xuất hiện của bộ vi xử lí Athlon 64 vào mùa thu năm 2003 làm cho CPU dựa trên nhân Barton chỉ tồn tại trong
một thời gian ngắn với kiểu cuối cùng Athlon XP 3200+ .


14. HyperTransport

HyperTransport của AMD , có tên cũ là LDT (Lightning Data Transport) , là một kết nới bên trong , nó cung cấp
băng thơng lớn hơn cho I/O , cho đồng xử lí (co-processing) và cho chức năng đa xử lí (multi-processing) .

HyperTransport hỗ trợ liên kết truyền dữ liệu theo hướng kiểu liên kết Point-to-Point và có giải thơng lên tới
6.4GBps một đường kết nối . HyperTransport có thể cung cấp dải thông lên gấp 20 lần , tức là tới 266 MBps .

Hình trên là sơ đồ khối của HyperTransport trong mạch điện liên kết . Nó cho phép sử dụg nhiều Chip Northbridge ,
mỗi một Chip lại nối với nhiều bọ vi xử lí Athlon nối kèm theo Bus V6 .
Những Chip Northbridge có thể nối với Southbridge hoặc phần điều khiển giao diện khác mà sử dụng cùng với Bus
HyperTransport .
HyperTransport có thể xem như có thể kết nối với tốc độ cao với những chuẩn như PCI hoặc Serial I/O . Nó làm
tăng thực hiện cơng việc I/O và giải thông để tăng cường hiệu năng hệ thống cho máy chủ , máy trạm và máy tính cá
nhân dựa trên Athlon.
Sản phẩm đầu tiên sử dụng công nghệ HyperTransport là Chip HyperTransport-to-PCI bridge được giới thiệu vào
mùa xuân năm 2001 .
15. Hammer