今年对于AMD来说是非常重要的一年，首先是四月份发布了服务器版本的64位处理器－Opteron64；接着在9月23号，正式发布了全世界第一、第二款64位桌面CPU－Athlon 64和Athlon 64 FX。全世界的电脑爱好者都在期待这一时刻的到来，这标志着桌面CPU64位时代的到来。究竟64位CPU给我们的电脑带来了什么变革呢？本文将为你揭示Athlon 64的结构，并且与现有的32位CPU系统的对比从而认识Athlon 64的先进性以及目前的不足之处。此外，本文还将为你介绍现在市面上已经发售的Athlon 64以及配套主板。
Athlon 64体系的组成不仅仅只是一个CPU那么简单，还包括配套的主板以及软件！因为和以往只是更换CPU的核心不同，这次的X86-64体系必须要有配套的64位的软件才能发挥出64位CPU的实力。其实Intel和苹果公司比AMD更早推出基于64位的处理器，不过Intel的IA-64位处理器是面向服务器的，根本和以前的X86体系不兼容，原来的32位软件不能在这种体系里运行！而叫所有32位软件重新编译成基于IA-64架构体系的软件则是非常漫长的艰巨的工作。而苹果公司联合IBM推出的Power Mac G5则秉承以往的苹果机一贯作风，就是用自己的操作系统，软件少得可怜。这种情况下只有AMD的X86-64体系处理器才能解决好与现在的软件系统不兼容的现象。因为X86-64是X86体系的延续，它很好的完成从32位到64位的转变，使得系统能够兼容16位、32位和64位的能力。毕竟以前微软取代16位系统的时候也是采用平稳过渡的方式，要取代目前数量众多的32位软件不能一蹴而就。
深入了解Athlon 64/FX架构之CPU篇
Athlon 64和Athlon 64 FX和以往的CPU最大的不同就是加入了X86-64指令集，使他们支持64位地址空间和64位数据空间。此外AMD的64位结构还包括64位整数寄存器，64位虚拟地址，52位物理地址，16个64位的整数寄存器，16个128位SSE寄存器。支持SSE2指令集，双精度的标量和堆栈操作，16×8和8×16路堆栈封装整数操作。Athlon 64有更长的整数流水线，总共有12阶整数流水线，因此它能够获得更加高的时钟频率。它的FPU为17阶，相比而言Athlon XP为10和17阶。Athlon 64还增加了对SSE2指令的支持，这样Athlon 64支持当前所有的X86扩展指令集。
Athlon 64最大的特点在于它内建DDR SDRAM控制器，可以直接和内存通信，减少数据请求的等待时间 CPU和南桥之间通过HyperTransport总线连接，单向带宽高达3.2GB/秒。。CPU内建内存控制器的主要优点在于内存控制器可以以CPU频率运行，比起传统上位于北桥的内存控制器有更小的延时；而且CPU的频率越高，延时就越小。这样做的另一个好处就是AMD不再需要依赖主板厂商的内存控制器。由于主板内存控制器性能不佳而导致内存性能低下并不是什么新鲜的事情，这样做不但AMD64处理器的性能更有保障，而且主板厂商也可以避免出现内存兼容性的问题。由于内存和CPU之间的数据传输再不需要经过CPU总线，所以可以避免瓶颈的出现。
Athlon 64的架构图
从Athlon 64的架构看来，它和32位处理器相比最大优势在于可以突破32位处理器只支持4GB的限制。Athlon 64理论上支持2的64次方寻址空间，支持上亿GB内存！对于大型数据库、多媒体视频处理、CAD运算等需要大容量的内存来说是非常有利的。不过对于普通用户，目前并不需要4GB这么大的内存，因此AMD采用了“平稳过渡”的策略，兼顾专业用户和普通用户，使得用户从32位体系过渡到64位。不过，Athlon 64和Opterons仅仅提供了48位的虚拟寻址和40位的物理寻址，不象INTEL的Itanium，它提供了64位的虚拟寻址和60位的物理寻址。其实这对于近期的应用还是绰绰有余了，AMD的Hammer架构允许提供完全的64位寻址，未来AMD肯定会完全提供的。
HyperTransport是AMD公司最新开发的一种新型、高速、高性能的为主板上的集成电路互联而设计的端到端总线技术，该技术设计的目的是解决32位和64位处理器系统中的输入输出瓶颈问题。HyperTransport可以提供比PCI、PCI－X和AGP等输入输出总线体系结构高一个数量级的总线数据处理量，并且可以广泛应用到服务器、工作站、网络转换器以及嵌入式应用设备当中。HyperTransport总线有着高速度，低延时，结构简单等优点。虽然每路HyperTransport总线仅由两条端到端的单向数据传输路径组成（一条为输入、一条为输出），但极限数据传输率竟可以达到惊人的6400MB/s，可以通过设置2，4，8，16或32bit的位宽和400，600，800，1000，1200，1600MHz的工作频率来得到从100MB/s到6400MB/s的数据传输率。举个例子，用于连接多路Hammer处理器系统的HyperTransport总线可以提供每路3200MB/s的带宽。
Athlon 64和Athlon 64 FX最大区别在于Athlon 64内部集成的是单通道的DDR内存控制器，而Athlon 64 FX内部集成双通道DDR内存控制器。Athlon 64的HyperTransport接口数只有一个1个，而Athlon 64 FX的HyperTransport接口数有三个。外观上，Athlon 64采用有机材质mPGA封装，而Athlon 64 FX看起来像是Opteron处理器去掉了SMP（对称多处理器）功能的版本，采用陶瓷封装，针脚数都和Opteron一样都是940针。
Athlon 64与Athlon 64 FX的外部最大区别在于Athlon 64的针脚是754针（左上、下图），而Athlon 64 FX（右上、下图）的针脚是940针。
现在市面上能够见到的Athlon 64是Athlon64 3200＋，同样采用了PR值，其实际频率为2.0GHz,核心面积为193平方毫米，晶体管数目达到1.059 亿个。L1 Cache容量为128KB，其中64KB 指令缓存，64K 数据缓存；而L2 Cache容量为1MB，全速。制造工艺则为SOI 0.13微米工艺。
工作电压：1.5V。而Athlon64 FX市面上能够看到的有Athlon64 FX－51，不再采用PR值，其实际频率为2.2GHz，其他指标和Athlon64 3200＋一样。
另外一个重要的改变就是AMD终于借鉴了Pentium4的设计为脆弱的CPU核心装上了保护罩，避免了散热器压坏核心的现象发生。金属罩和CPU核心之间的导热材质会将核心的热量迅速、均匀地导出，除了让处理器和散热器有更理想的接触面积之外，也可以防止CPU核心因瞬时热量堆积而烧毁。 （待续）
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