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Athlon 64は、 Advanced Micro Devices (AMD)が製造した第 9 世代のAMD64アーキテクチャのマイクロプロセッサで、2003 年 9 月 23 日に発売されました。 [ 1 ]これはAthlonという名前を冠した 3 番目のプロセッサであり、 Athlon XPの直接の後継です。[ 2 ] Athlon 64 は、AMD64 アーキテクチャを実装した 2 番目のプロセッサ ( Opteronの後) であり、一般消費者を対象とした最初の64 ビットプロセッサでした。 [ 3 ] Athlon 64 のバリエーションは、Socket 754、Socket 939、Socket 940、およびSocket AM2向けに製造されました。これは AMD の主要な消費者向け CPU であり、主にIntelのPentium 4、特にPrescottおよびCedar Millコアの改訂版と競合しました。
Athlon 64は、デスクトップおよびモバイルコンピュータ向けのAMD初のK8、第8世代プロセッサコアです。[ 4 ]ネイティブ64ビットであるにもかかわらず、AMD64アーキテクチャは32ビットx86命令との下位互換性があります。[ 5 ] Athlon 64シリーズは、デュアルコアのAthlon 64 X2およびAthlon X2シリーズに引き継がれました。
Athlon 64 は、当初AMD によってClawHammerというコードネームが付けられており、 [ 3 ]社内やプレスリリースでもそのように呼ばれていました。最初の Athlon 64 FX は、最初のOpteronコアであるSledgeHammer をベースにしていました。130ナノメートルプロセスで製造された両方のコアは、2003 年 9 月 23 日に初めて発表されました。最初に利用可能になったモデルは、Socket 940 に適合する FX-51 と、Socket 754 に適合する 3200+ でした。[ 6 ]ベースとなった Opteron と同様に、Athlon FX-51 はバッファ付きランダム アクセス メモリ(RAM) を必要とし、アップグレードの最終的なコストが増加しました。[ 7 ] Athlon 64 の発売週に、Intel はAthlon 64 FX に対抗するために設計された CPU であるPentium 4 Extreme Edition をリリースしました。 [ 8 ] Extreme Edition は、AMD から宣伝効果を奪うためのマーケティング戦略だと広く考えられており、一部の界隈ではすぐに「緊急版」というあだ名がつけられた。[ 9 ]チップに対する需要は非常に高かったものの、AMD は初期に製造上の問題に直面し、Athlon 64 を大量に供給することが困難だった。Athlon 64 のライフサイクルの初期の数ヶ月間、AMD は月に 10 万個のチップしか生産できなかった。[ 10 ]しかし、パフォーマンスの面では Pentium 4 と非常に競争力があり、PC World は「これまでで最速」と評した。[ 11 ] Maximum PCによると、Athlon FX-51 はQuake III ArenaとUnreal Tournament 2003 のベンチマークでも Pentium 4 3.2C を上回っていた。[ 12 ]「Newcastle」は ClawHammer の直後にリリースされ、レベル 2キャッシュは半分だった。[ 13 ]
AMDがこれまでに販売したすべての64ビットプロセッサは、K8またはHammerプロジェクトに端を発しています。2004年6月1日、AMDは、新たに導入されたSocket 939 （バッファ付きメモリを必要としないSocket 940の改良版）向けに、ClawHammerとNewcastleコア改訂版の両方の新バージョンをリリースしました。 [ 14 ] Socket 939は、Socket 754に比べて2つの大きな改善点がありました。メモリコントローラがデュアルチャネルアーキテクチャに変更され[ 15 ]、メモリのピーク帯域幅が2倍になり、HyperTransport バスの速度が800MHzから1000MHzに向上しました 。[ 16 ] Socket 939は、FX-55の形でFXシリーズにも導入されました。[ 17 ]同時に、AMDは90ナノメートルプロセスに基づく「Winchester」コアの出荷も開始しました。
コア改訂版「Venice」と「San Diego」は、2005 年 4 月 15 日にそれまでのすべての改訂版に取って代わりました。ローエンドの Venice は Sockets 754 と 939 の両方で製造され、512 kBの L2 キャッシュが含まれていました。[ 18 ]ハイエンドのチップである San Diego は Socket 939 のみで製造され、Venice の L2 キャッシュを 1 MBに倍増しました。[ 19 ]両方とも 90 nm 製造プロセスで製造されました。 [ 20 ]両方ともSSE3命令セットのサポートも含まれていました。[ 21 ]これは、 2004 年 2 月に Prescott コアがリリースされて以来、競合するPentium 4に含まれていた新機能です。[ 22 ]さらに、AMD はこの改訂版でメモリコントローラを刷新し、パフォーマンスの向上と新しいDDR SDRAMのサポートを実現しました。[ 23 ]
2005年4月21日、VeniceとSan Diegoのリリースから1週間も経たないうちに、AMDはAthlon 64シリーズの次の製品、Athlon 64 X2を発表しました。[ 24 ] 2005年5月31日にリリースされた[ 25 ]この製品は、当初はManchesterとToledoという2つの異なるコア改訂版が一般に提供され、両者の唯一の顕著な違いはL2キャッシュの量でした。[ 26 ]どちらもSocket 939専用としてリリースされました。 [ 27 ] Athlon 64 X2は、評論家や一般の人々から非常に好評で、AMDのマルチコアの実装は競合するPentium Dよりも優れているという一般的なコンセンサスが生まれました。[ 28 ] [ 29 ]当初、X2 は、AMD の既存のソケット 939 Athlon 64 が既に占めている 350 ドル以上の「エンスージアスト」市場をターゲットにしているため、価格帯に関して市場の混乱を引き起こすのではないかと考える人もいた。[ 30 ] [ 31 ] AMD の公式のチップの内訳では、Athlon X2 はデジタル メディア ファンとともに「プロシューマー」と呼ばれるセグメントをターゲットにしているとされている。 [ 25 ] Athlon 64 は一般消費者をターゲットにしており、Athlon FX はゲーマーをターゲットにしている。Sempronの低価格プロセッサは、価格重視の消費者をターゲットにしている。[ 32 ] Athlon 64 X2 の発売後、AMD は一時的に米国の小売販売で Intel を上回ったが、Intel は Dell などの直販業者との独占的な関係により、市場全体のリーダーシップを維持した。[ 33 ]
Athlon 64 は、当時新興技術であったDDR2 SDRAMのサポートがないことから、しばらくの間、一部の批評家から酷評されていました。DDR2 SDRAM は、Intel がずっと前に採用していました。 [ 34 ] AMD の公式見解は、 DDR2 のCAS レイテンシは、消費者が採用するメリットがあるほど進歩していないというものでした。[ 35 ] AMD は、2006 年 5 月 23 日にリリースされた、Socket AM2に適合する最初の Athlon 64 である「Orleans」コア改訂版で、このギャップを最終的に解消しました。 [ 36 ] Socket AM2 用の Athlon 64 X2 改訂版である「Windsor」も同時にリリースされました。Orleans と Windsor はどちらも、コアあたり 512 kBまたは 1 MBの L2 キャッシュを備えています。[ 37 ] Athlon 64 FX-62 も Socket AM2 プラットフォームで同時にリリースされました。[ 38 ] Socket AM2は以前のプラットフォームよりも消費電力が少なく、AMD-Vをサポートしています。[ 39 ]
DDR2 SDRAM対応プロセッサ（Socket AM2）で使用されているメモリコントローラは、従来の10列ではなく11列の拡張列アドレス範囲を持ち、16 kBのページサイズをサポートし、最大2048個の個別エントリをサポートしています。64ビットオペレーティングシステム向けに最適化されたOCZアンバッファードDDR2キットがリリースされ、Socket AM2プロセッサのメモリコントローラが提供する機能を活用することで、メモリコントローラが同じページに長く留まることができ、グラフィックスを多用するアプリケーションにメリットをもたらします。[ 40 ]
Athlonアーキテクチャは、 2009年1月9日にAthlon Neoプロセッサがリリースされたことでさらに拡張されました。他のAthlon 64シリーズと同じアーキテクチャをベースにしたこの新しいプロセッサは、超小型ノートブック市場をターゲットとした小型パッケージを特徴としています。
Athlon 64には、Athlon 64 、Athlon 64 FX、Mobile Athlon 64 (後に「Turion 64」と改名)、デュアルコアのAthlon 64 X2 の4 つのバリアントがあります。[ 41 ] Athlon 64 ラインに共通するのは、 MMX、3DNow!、SSE、SSE2、SSE3などのさまざまな命令セットです。[ 42 ]すべての Athlon 64 は、AMD が「Enhanced Virus Protection」と呼ぶセキュリティ機能であるNX ビットもサポートしています。 [ 43 ]また、 AMD64アーキテクチャの実装として、すべての Athlon 64 バリアントは、プロセッサが実行できる 2 つの異なるモード (「 Legacy モード」と「long モード」) を通じて、 16 ビット、32 ビットx86、および AMD64コードを実行できます。レガシーモードでは 16 ビットおよび 32 ビットのプログラムがネイティブに実行され、ロングモードでは 64 ビットのプログラムがネイティブに実行されるだけでなく、64 ビットのオペレーティングシステム内で 32 ビットのプログラムを実行することもできます。[ 44 ]すべての Athlon 64 プロセッサは、128キロバイトのレベル 1 キャッシュと、少なくとも 512 kB のレベル 2 キャッシュを備えています。[ 42 ]
Athlon 64は、オンダイメモリコントローラを搭載しています[ 5 ] 。これは、以前はTransmeta Crusoeにしか見られなかった機能です。つまり、コントローラはCPUと同じクロックレートで動作し、電気信号が伝わる物理的な距離は、従来のノースブリッジインターフェースに比べて短くなります[ 45 ] 。その結果、メインメモリへのアクセス要求のレイテンシ（応答時間）が大幅に短縮されます[ 46 ]。レイテンシの低減は、当時、Athlon 64のアーキテクチャが競合製品よりも優れている点の1つとしてよく挙げられていました[ 47 ] 。
メモリコントローラはCPUダイに統合されているため、システムメモリの速度の基準となるFSBはありません。[ 48 ]代わりに、システムメモリの速度は次の式（天井関数を使用）を使用して取得されます。[ 49 ]
簡単に言うと、メモリは常にCPU速度の一定の割合で動作し、その分母は整数です。CPU速度を決定するために「FSB」という数値は依然として使用されますが、RAM速度はこの「FSB」数値（LDTとも呼ばれる）とは直接関係がなくなりました。
2つ目のバスであるノースブリッジは、CPUをチップセットおよびデバイス接続バス（PCIe、AGP、PCI）に接続しました。これは、新しい高性能規格であるHyperTransportを使用して実装されました。AMDは、これを業界標準にしようと試み、ある程度の成功を収めました。また、追加の接続チップなしでマルチプロセッサシステムを構築するのにも役立ちました。
翻訳ルックアサイドバッファ(TLB) も拡張され (L1 キャッシュに 40 個の 4k/2M/4M エントリ、512 個の 4k エントリ)、[ 50 ]レイテンシが削減され、分岐予測が改善され、グローバル履歴カウンタのバイモーダルカウンタの数が 4 倍になっています。[ 44 ]これとその他のアーキテクチャの強化、特に SSE 実装に関して、以前の Athlon XP 世代よりもサイクルあたりの命令数(|IPC) のパフォーマンスが向上しています。 [ 44 ]消費者がこれを理解しやすくするために、AMD は Athlon 64 をPR (パフォーマンス評価) システムを使用して販売することを選択しました。このシステムでは、数値は実際のクロック速度ではなく、おおよそ Pentium 4 のパフォーマンス相当値に対応しています。[ 51 ]
Athlon 64には、CPU速度スロットリング技術であるCool'n'Quietも搭載されています。これはIntelのSpeedStepに似た機能で、プロセッサのクロック速度を下げて消費電力と発熱を抑えることができます。[ 52 ]ユーザーが負荷の軽いアプリケーションを実行していて、プロセッサの負荷が軽い場合、プロセッサのクロック速度と電圧が下げられます。これにより、ピーク時の消費電力（AMDが設定した最大熱設計電力（TDP）は89W）が32W（ステッピングレベルC0、クロック速度が800MHzに低下 ）または22W（ステッピングCG、クロック速度が1GHzに低下 ）まで低下します。Athlon 64には、ヒートシンクの取り付けと取り外し時にCPUダイが誤って損傷するのを防ぐ統合ヒートスプレッダ（IHS）も搭載されています。以前のAMD CPUでは、ダイの損傷を心配するユーザーはCPUシムを使用することができました。
Windows XP Service Pack 2 およびそれ以降の Windows バージョン、Linux 2.6.8 以降、FreeBSD 5.3 以降でサポートされている実行禁止ビット( NXビット) も含まれており、悪意のあるバッファオーバーフローのセキュリティ脅威に対する保護が強化されています。ハードウェアで設定されたアクセス許可レベルにより、悪意のあるコードがシステムを制御することがはるかに困難になります。これは、64 ビットコンピューティングをより安全な環境にすることを目的としています。
Athlon 64 CPU は、130 nm および 90 nm のシリコン・オン・インシュレーター(SOI) プロセス技術で製造されています。[ 53 ]最新のチップ (Winchester、Venice、および San Diego モデル) はすべて 90 nm です。Venice および San Diego モデルには、IBM と共同開発したデュアルストレス ライナー技術[ 54 ] (歪みシリコンと「スクイーズド シリコン」の融合で、後者は実際には技術ではありません) も組み込まれています。[ 55 ]
Athlon 64 FXは、ハードウェア愛好家向けの製品として位置づけられており、AMDは特にゲーマー向けに販売しています。[ 56 ]標準のAthlon 64とは異なり、すべてのAthlon 64 FXプロセッサは、乗数が完全にロック解除されています。[ 57 ] FX-60から、FXシリーズはデュアルコアになりました。[ 58 ] FXは、リリース時に常にすべてのAthlonの中で最高のクロック速度を備えています。[ 59 ] FX-70以降、プロセッサシリーズは、AMD Quad FXプラットフォームと呼ばれるNUMAを使用したデュアルプロセッサ構成もサポートします。
Athlon 64 X2 は、AMDが製造した初のデュアルコアデスクトップCPUです。2007 年に、AMD は Athlon 64 X2 の最終バージョンとして、AMD Athlon 64 X2 6400+ と 5000+ Black Edition の 2 つをリリースしました。どちらのプロセッサも、オーバークロック設定の範囲が広いロック解除されたマルチプライヤーを備えています。6400+ は 90 nm Windsor コア (3.2 GHz、2x1 MB L2、125 W TDP) をベースとしており、5000+ は 65 nm Brisbane コア (2.6 GHz、2 x 512 kB L2、65 W TDP) をベースとしています。これらの Black Edition プロセッサは小売店で入手可能ですが、AMD は小売パッケージにヒートシンクを同梱していません。
かつてはMobile Athlon 64として発表されたTurion 64は、現在AMDが64ビット低消費電力（モバイル）プロセッサに採用しているブランド名です。Turion 64およびTurion 64 X2プロセッサは、当初はPentium M、後にIntel CoreおよびIntel Core 2プロセッサといったIntelのモバイルプロセッサと競合しています。
初期の Turion 64 プロセッサは AMD のSocket 754と互換性があります。新しい「Richmond」モデルは AMD のSocket S1向けに設計されています。これらは 512 kB または 1024 kBの L2 キャッシュ、64 ビットのシングルチャネル・オンダイ・メモリコントローラ、および 800 MHz のHyperTransportバスを備えています。PowerNow !などのバッテリー節約機能は、これらの CPU のマーケティングと実用性の中心となっています。
モデル名の命名規則では、Turion 同士、あるいは Athlon 64 同士を比較する方法が明確ではありません。モデル名は、2 つの文字、ハイフン、および 2 桁の数字で構成されています (例: ML-34)。2 つの文字はプロセッサのクラスを表し、数字はPR 定格を表します。最初の文字は、シングル コア プロセッサの場合は M、デュアル コアTurion 64 X2プロセッサの場合は T です。2 番目の文字がアルファベットの後の方に来るほど、そのモデルはモバイル (低消費電力) 向けに設計されています。たとえば、MT-30 と ML-34 を見てみましょう。MT-30 の T は ML-34 の L よりもアルファベットの後の方に来るため、MT-30 は ML-34 よりも消費電力が少なくなります。しかし、34 は 30 より大きいので、ML-34 は MT-30 よりも高速です。
Athlon Neoプロセッサは、 27mm × 27mmのサイズと2.5mmの厚さを持ち、小型化のために「ASB1」と呼ばれる新しいパッケージ（実質的にはBGAパッケージ）を採用しています。これにより、ノートブック向けの小型設計が可能になり、コスト削減にもつながります。プロセッサのクロック周波数は、デスクトップや他のモバイル向けプロセッサよりも大幅に低く設定されており、TDPは低く抑えられています。シングルコアx86-64 CPUの場合、1.6GHzで最大15Wです。Athlon Neoプロセッサは、512kBのL2キャッシュと、800MHzで動作するHyperTransport 1.0を搭載しています。
2003年9月にAthlon 64が発表された時点では、Socket 754とSocket 940（Opteron）のみが利用可能でした。発売当時、オンボードのメモリコントローラはデュアルチャネルモードでバッファなし（非レジスタ）メモリを動作させることができませんでした。そのため、暫定的な措置として、Socket 754向けのAthlon 64が発売され、マルチプロセッサ非対応のOpteronバージョンであるAthlon 64 FXが、ハイエンド市場向けのIntel Pentium 4 Extreme Editionに匹敵する、Socket 940向けのマルチプライヤーロック解除版として発売されました。
2004年6月、AMDはデュアルチャネルメモリインターフェースを備えたメインストリーム向けAthlon 64としてSocket 939をリリースし、Socket 940はサーバー市場（Opterons）専用とし、Socket 754はSempronや低速版Athlon 64向けの低価格帯製品として位置づけた。最終的にSocket 754はSempron向けのSocket Aに取って代わった。
2006年5月、AMDはDDR2メモリインターフェースをサポートするSocket AM2をリリースした。また、このリリースはAMD-Vのリリースでもあった。
2006年8月、AMDはLGAチップフォームファクタを採用したOpteronサーバーCPU向けにSocket Fをリリースした。
2006年11月、AMDはQuad FXプラットフォーム上でデュアルソケット、デュアルコアのAthlon FXプロセッサ向けに、Socket Fの特殊バージョンである1207 FXをリリースしました。Socket F Opteronは既に4つのプロセッサコアに対応していましたが、Quad FXではバッファなしRAMとBIOSでのCPU/チップセット構成の拡張が可能になりました。そのため、Socket FとF 1207 FXは互換性がなく、それぞれ異なるプロセッサ、チップセット、マザーボードが必要となります。
デュアルコアCPU
デュアルコアCPU
デュアルコア、デュアルCPU（合計4コア）
また、ClawHammer-512（L2キャッシュが部分的に無効化されたClawhammer）も考えられます。
Athlon 64は、2007年にK10アーキテクチャに後継され、 PhenomおよびPhenom IIプロセッサなどが含まれる。これらの後継プロセッサは、CPUあたりのコア数が増加し、Hypertransport 3.0とSocket AM2+/AM3に対応している。
2012年2月時点では、Athlon 64 X2プロセッサはまだ販売されていた。[ 61 ]
