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K5は、 AMDが完全自社開発した初のx86プロセッサです。1996年3月に発表され、主な競合製品はIntelのPentiumマイクロプロセッサでした。K5は野心的な設計で、技術的なソリューションや内部アーキテクチャに関してはPentiumよりもPentium Proに近いものでした。しかし、最終的な製品はパフォーマンスの面ではPentiumに近く、クロックあたりのクロック速度はPentiumよりも高速でした。
K5は、x86デコードフロントエンドを備えた内部の高度に並列なRISCプロセッサアーキテクチャに基づいていました。 [ 1 ] K5は優れたx86互換性を提供し、社内で開発されたテストスイートは後のプロジェクトで非常に貴重なものとなりました。すべてのモデルは430万個のトランジスタを備え、命令を順不同で処理できる5つの整数ユニットと1つの浮動小数点ユニットを備えていました。分岐ターゲットバッファはPentiumの4倍のサイズで、レジスタリネーミングによりレジスタ依存性を克服できました。[ 2 ]チップの投機的命令実行 によりパイプラインストールが削減されました。16KBの4ウェイセットアソシアティブ命令キャッシュと8KB のデータキャッシュを備えていました。浮動小数点除算と平方根のマイクロコードは機械的に証明されていました。[ 3 ] [ 4 ] 浮動小数点超越命令はハードウェアで実装され、すべてのオペランドに対して真の数学的結果に忠実でした。[ 5 ]
K5プロジェクトは、AMDがIntelから技術的リーダーシップを奪うための初期のチャンスでした。このチップは正しい設計コンセプトに基づいていましたが、実際のエンジニアリング実装には問題がありました。クロック周波数が低かったのは、当時AMDが「最先端」の製造企業としての限界があったことと、当時のプロセス技術に対してロジック層が多すぎた設計自体がクロックスケーリングを阻害していたことが原因です。さらに、K5の浮動小数点演算性能はCyrix 6x86よりも優れていると評価されていましたが、 Pentiumよりは遅く、超越関数の結果はより信頼性が高いという欠点がありました。市場投入が遅れ、性能面で期待に応えられなかったため、K5は以前のAm486や後のAMD K6が享受したような大手コンピュータメーカーからの支持を得ることはありませんでした。
スーパースカラ + アウトオブオーダー実行 + レジスタリネーミング
16KB L1i + 8KB L1d 4ウェイセットアソシアティブ、ライトバックキャッシュ
4ウェイ命令デコーダ
5段階パイプライン
2つの整数演算ユニット + 1つのシフトユニット + 1つの分岐ユニット + オンダイFPU
2x ロード/ストア ALU
K5アーキテクチャには、内部的にはSSA/5と5k86と呼ばれる2つの改訂版があり、どちらもK5ラベルでリリースされました。オリジナルの「SSA/5」CPUは、分岐予測ユニットが無効になっており、内部の待機状態が追加されていました。これらの問題は「5k86」で修正され、クロックあたりのパフォーマンスが最大30%向上しました。[ 8 ] [ 9 ]「SSA/5」ラインは75～100MHz 、「5k86」ラインは90～133MHzで動作しました 。しかし、AMDは、そのクロック速度のPentiumに対する整数性能の推奨等価性に基づいてチップにラベルを付けるPR評価 、つまりパフォーマンス評価を使用しました。そのため、 2番目のラインの116MHzチップは「K5 PR166」として販売されました。製造の遅延により、PR200の登場はK6のリリースとほぼ同時期になりました。 AMDは2つのチップが競合することを望まなかったため、K5-PR200は少量しか市場に出回らなかった。
