AMD Athlon e le nuove cpu Intel

AMD Athlon e le nuove cpu Intel

Recensione della versione a 600 Mhz del processore AMD Athlon, comparato con 17 differenti processori nei principali ambiti d'impiego, dalle applicazioni di produttività personale a quella professionali. Sono state anche illustrate le caratteristiche tecniche e costruttive di questo processore.

di pubblicato il nel canale Processori
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Introduzione storica sui processori x86, dal Pentium MMX in avanti

Il mercato dei microprocessori x86 ha subito, negli ultimi due anni e mezzo, un cambiamento a dir poco frenetico: il processore Intel Pentium MMX, presentato nel mese di Gennaio 1997, ha rappresentato la prima vera evoluzione dell'architettura x86, grazie all'introduzione del set di istruzioni MMX capaci di accelerare l'esecuzione di specifici calcoli in floating point, con particolare riferimento all'elaborazione video e multimediale. Sappiamo come queste istruzioni siano state un vero buco nell'acqua, in quanto pressoché per nulla imprementate dai programmatori di software; questo non toglie comunque che la strada del set di istruzioni specifiche, percorsa per prima da Intel con l'MMX, sia stata in seguito ripresa con particolare interesse per la grafica 3D, come vedremo in seguito.
Il Pentium MMX è derivato dal Pentium, la prima cpu di quinta generazione ad essere stata presentata sul mercato; tra questi due processori, in termini di presentazione sul mercato, si pone il Pentium PRO, processore di sesta generazione (mentre il Pentium MMX, essendo evoluzione del Pentium, è di quinta), particolarmente interessante in quanto con esso è stata per la prima volta integrata la cache L2 all'interno del processore (ma non all'interno del Core del processore) e fatta funzionare alla frequenza di clock. Questo ha permesso di ottenere prestazioni molto elevate in compiti molto gravosi, come nei server o nelle workstation di elevata potenza, con il rovescio rappresentato dal costo d'acquisto particolarmente elevato e da performances con applicazioni di produttività personale pressoché allineate con quelle dei Pentium MMX di pari frequenza di clock.
Nel mese di Aprile 1997 è stata presentato un nuovo processore di sesta generazione, l'AMD K6; per la prima volta, un processore non Intel ha permesso di avere le più elevate prestazioni (fatta eccezione per le applicazioni molto esigenti in termini di performances dell'unità di calcolo in virgola mobile); purtroppo per AMD questa leadership è durata lo spazio di un mese, in quanto Intel ha presentato di li a breve il processore Pentium II. Diretta evoluzione del progetto Pentium PRO, da quest'ultimo processore ha preso buona parte dell'unità di calcolo in virgola mobile ma ne ha abbandonato il package su Socket per passare a quello su Slot; la cache di secondo livello è stata montata sulla scheda che ospita il processore, in quantitativo di 512 Kbytes e operante a metà della frequenza di clock (così da contenere i costi complessivi). Le prestazioni del Pentium II, sia per la più elevata frequenza di funzionamento complessiva che per l'architettura utilizzata, era per i tempi tali da farne il processore in assoluto più performante a disposizione sul mercato.
Nel mese di Giugno 1998 AMD ha presentato il processore K6-2, diretta evoluzione del progetto K6 al quale è stato aggiunto il supporto per la frequenza di bus di 100 Mhz (sono state introdotte, assieme a questo processore, le cosiddette motherboard Super 7, dotate di bus a 100 Mhz e supporto per le schede video AGP) e un set di istruzioni proprietarie, chiamato 3DNow!, capaci di accelerare notevolmente le prestazioni con software 3D e multimediale in generale. Questo processore ha permesso ai possessori di sistemi Socket 7 di dare nuova potenza ai propri PC, con il limite di un divario prestazionale con i processori Intel Pentium II di pari frequenza di clock in tutte le applicazioni fpu intensive (che, cioè, richiedono l'esecuzione di numerose operazioni in virgola mobile), pertanto con software high-end e giochi 3D (per lo meno quelli che non sfruttano le istruzioni 3DNow!).
Per contrastare AMD nel settore dei PC entry level, nei quali il K6 prima e il K6-2 in seguito hanno ottenuto notevoli successi grazie al costo d'acquisto ridotto, Intel ha introdotto ala fine del mese di Giugno 1998 il processore Celeron, in poche parole niente altro che un Pentium II privato della cache di secondo livello; le pessime prestazioni di questo processore con calcoli interi (pertanto con applicazioni Business), inferiori anche a quelle dei Pentium MMX di pari frequenza di clock, ha spinto verso una sua evoluzione, sempre chiamata Celeron (meglio nota con il nome in codice di Mendocino) ma dotata di una cache di secondo livello di 128 Kbytes operante alla frequenza di clock e inserita all'interno del Core del processore (contro i 512 Kbytes del Pentium II operante a metà della frequenza di clock). Sempre nell'estate 1998 Intel presenta il successore della cpu Pentium II: si tratta del Pentium II Xeon, simile al Pentium II fatta eccezione per la cache L2 operante alla frequenza di clock e disponibili in tagli di 512 Kbytes, 1 Mbyte e 2 Mbytes a seconda delle versioni; è un processore espilicitamente pensato per impieghi in workstation di elevata potenza e in server, possibilmente in configurazioni multiprocessore.
Nel mese di Febbraio 1999 Intel presenta il processore Pentium III, niente altro che un Pentium II al quale è stato integrato un set di istruzioni 3D (SSE, Streaming SIMD Extensions), similmente a quanto fatto da AMD 9 mesi prima con il K6-2; tempo un mese ed AMD presenta il K6-III, evoluzione del K6-2 al quale è stata integrata una cache di secondo livello di 256 Kbytes. Assieme al Pentium III viene presentato il Pentium III Xeon, identico al Pentium II Xeon se non per l'introduzione delle istruzioni SSE e per la più elevata frequenza di clock.

Da questa analisi sono stati volutamente tralasciati i processori Cyrix, IDT e Rise; questi tre produttori, infatti, hanno portato avanti interessanti progetti per nuovi processori x86, alcuni dei quali hanno visto la luce (come l'M2 di Cyrix e il Winchip-2 di IDT): al momento attuale tutti e tre questi produttori sono in una situazione di stallo e nei prossimi mesi si prevede un loro completo abbandono del settore die microprocessori x86 (Cyrix e IDT hanno già rilasciato comunicati ufficiali in questa direzione).

Analizzando l'evoluzione del mercato dei microprocessori negli ultimi 2 anni e mezzo ci si accorge molto chiaramente di due fenomeni: gli aumenti delle prestazioni delle cpu sono principalmente legati all'aumento della frequenza di clock; non si sono evidenziate significative evoluzioni tecnologiche dei processori, fatta eccezione per l'introduzione delle istruzioni 3D (con diffusione, a onor del vero, molto limitata tra i programmatori di software) e le diverse politiche di gestione della cache L2 (integrata all'interno del processore, operante alla frequenza di clock o a quella di bus, con quantitativi sempre maggiori).

Qui di seguito è riportata una tabella che raccoglie tutti i processori presentati sul mercato a partire dall'Intel Pentium, primo processore di quinta generazione:

  Socket Cache L1 Cache L2 Frequenze di clock Frequenze di bus Note
Intel Pentium Socket 7 16 Kbytes dipendente dalla motherboard 60-66-75-90-100-
120-133-150-166-
200 Mhz		 50-60-66 Mhz
Intel Pentium PRO Socket 8 16 Kbytes 256 Kbytes
512 Kbytes
1 Mbytes		 150-166-180
200 Mhz		 60-66 Mhz
AMD K5 Socket 7 16 Kbytes dipendente dalla motherboard 75-90-100-116 Mhz 50-60-66 Mhz Le prestazioni non vengono indicate con la freequenza di clock ma con il PR (Pentium rating), cioè in proporzione alle prestazioni della cpu Pentium. La versione PR166 utilizza un particolare moltiplicatore interno, il 1.75x, per raggiungere la frequenza di clock di 116 Mhz.
Cyrix 6x86 Socket 7 16 Kbytes dipendente dalla motherboard 100-110-120
133-150 Mhz		 50-55
66-75 Mhz		 Le prestazioni non vengono indicate con la freequenza di clock ma con il PR (Pentium rating), cioè in proporzione alle prestazioni della cpu Pentium. La versione PR200+ è la priam cpu ad utilizzare la frequenza di bus di 75 Mhz.
Intel Pentium MMX Socket 7 32 Kbytes dipendente dalla motherboard 166-200-233 Mhz 66 Mhz Il voltaggio di alimentazione è, per la prima volta, di tipo duale: 3.3V per l'I/O e 2.8V per il Core.
Cyrix 6x86MX (M2) Socket 7 64 Kbytes dipendente dalla motherboard 150-166-187.5
200-208-225
233-250-300		 66-75-83
100 Mhz		 Anche questo processore utilizza voltaggio duale, ma di 2.9V per il Core
AMD K6 Socket 7 64 Kbytes dipendente dalla motherboard 166-200-233
266-300 Mhz		 66 Mhz Il K6 utilizza voltaggio duale, pari a 2.9V per le versioni 166 Mhz e 200 Mhz, a 3.2V per la versione a 233 Mhz e di 2.2V (a motivo del proceso produttivo a 0.25 micron) in quelle a 266 Mhz e a 300 mzh.
Intel Pentium II Slot 1 32 Kbytes 512 Kbytes 233-266-300-333
350-400-450 Mhz		 66-100 Mhz Il Core del Pentium II può essere di due tipi: Klamath a 0.35 micron per le versioni 233, 266 e 300 Mzh; Deshutes a 0.25 micron per quelle di frequenza superiore.
AMD K6-2 Socket 7 64 Kbytes dipendente dalla motherboard 266-300-333-350-380
400-450-475 Mhz		 66-95-100 Mhz La versione a 266 Mhz utilizza il bus a 66 Mhz, mentre quelle successive si servono delle frequenze di bus di 95 e 100 Mhz.
Intel Celeron (Covignon) Slot 1 32 Kbytes - 266-300 Mhz 66 Mhz Il Core è sprovvisto della cache di secondo livello.
Intel Pentium II Xeon Slot 2 32 Kbytes 512 Kbytes
1Mbyte
2 Mbytes		 400-450 Mhz 100 Mhz
Intel Celeron (Mendocino) Slot 1 - Socket 370 32 Kbytes 128 Kbytes 300-333-366-400
433-466-500 Mhz		 66 Mhz Questa versione della cpu Celeron è dotata di cache L2, integrata all'interno del Core e funzionante alla frequenza di clock, in quantitativo di 128 Kbytes.
Intel Pentium III Slot 1 32 Kbytes 512 Kbytes 450-500-550
600 Mhz		 100 Mhz
Intel Pentium III Xeon Slot 2 32 Kbytes 512 Kbytes
1Mbyte
2 Mbytes		 500-550 Mhz 100 Mhz
AMD K6-III Socket 7 64 Kbytes 256 Kbytes 400-450-475 Mhz 100 Mhz

Oggi assistiamo al debutto di un nuovo processore, l'AMD Athlon; quello che fino a pochi mesi fa era noto con il nome in codice di K7 è un processore che vanta un tasso di innovatività non presente nei suoi predecessori, sia di AMD che di Intel. Vediamone in primo luogo i principali concorrenti.

 
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