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K8简介
说到AMD新CPU那就是首推K8了, K8为64位处理器兼容32位操作系统, 因此又称为X86-64 CPU, 目前Athlon64出到最高频率为2GHz, 代号为3200+, CPU内建单通道内存控制器, 支持单通道DDR400内存, 虽然不是双通道, 但是它的内存效能比一般的单通道还要好, 为什么? 因为K8内建的内存控制器直接存取主存储器, 而不需经过北桥芯片,大大缩小了内存的延迟时间.
另外一方面 AMD K8除了有Athlon64 3200+之外,还有双通道DDR的版本,那就是高阶的Athlon64 FX, 跟3200+一样有2GHz版本, 听说已经出到2.2GHz版本了.Athlon64 FX为Socket940针脚, 跟3200+的Socket754针脚不太一样, 因为Socket940主要是对应双通道DDR, 所以针脚数目比较多, 另外Socket940主机板也会比较贵, 通常Socket940主机板是对应Opteron CPU比较多, 而Athlon64 FX也是Socket940, 因此, Opteron跟Athlon64 FX可以共享Socket940主机板. 不过Opteron可支援2颗跟4颗, 8颗 CPU, 而Athlon64FX只支持1颗CPU...
注 :Socket940支持的DDR双通道效能是比较好没错, 但是Socket940必须使用工作站ECC Register DDR内存, 一般的DDR不支持, 这是一个大缺点! 再者市面上还看不到有厂商出PC3200 DDR400的ECC Register 内存, 顶多只有PC2700 DDR333 ECC Register内存. 明年AMD的新规格Socket939才支持一般的双信道DDR400内存.
图为Athlon 64 FX(左)陶瓷封装，Athlon 64 3200+有机封装
图为Athlon 64 FX为940-pin接口(左)，Athlon 64 3200+(右)为754-pin接口
下面我们把Athlon 64相对于之前的Athlon XP处理器的主要改进罗列如下：
Athlon 64(Hammer)CPU核心是基于AMD K7微架构改进而来的。毫无疑问，Hammer的确是一次革命，这不仅仅指的是它的核心，更重要的是他同计算机的其它部分的对话方式。
整合内存控制器 — 传统的系统中，位于芯片组北桥芯片组中的内存控制负责同处理器的前端总线通讯。Hammer核心的处理器整合了内存控制器，这就意味着内存控制器是以同CPU一样的频率运行的，内存控制器同CPU其它单元之间的通讯也是以CPU速度进行的。因此，在基于Hammer的系统你会发现内存延迟都低了很多，这对于促进系统的性能是有积极的影响的。现在的Hammer处理器的内存控制器已经可以支持DDR400内存模组了。把内存控制器整合在了CPU中，也意味着芯片组可以去掉这个部分，从而简化了芯片组的设计，降低了芯片组设计难度和成本，这有利于第三方推出更加稳定的芯片组产品。以往我们的看到的AMD芯片组中大部分问题都是出现内存控制器部分。
HyperTransport通讯 — HyperTransport是一种新的芯片内部的连接（其实听说这个概念已经至少4年了），应用这种技术的通道的频率在800MHz以上，双向8bit或者单向16bit。在数据传输过程中其应用了类似DDR的技术，因此这种通道的有效时钟频率则为1.6GHz。很简单的就可以计算出来这个通道的带宽大约是6.4GB/s。Hammer系统将HyperTransport应用到了几个方面。在所有的Hammer系统中，CPU是通过HyperTransport总线连接到其它的部件的。传统的芯片组中的AGP、PCI和南桥I/O也可以通过HyperTransport VPN通道进行数据传输。HyperTransport技术的应用也会进一步简化主板的设计，提高不同的部件之间的数据传输速度。
1MB二级缓存 — 以前版本的K7核心处理器二级缓存从64KB到512KB不等。第一款基于Hammer核心的处理器的二级缓存达到了1MB，是“Barton”Athlon XP处理器二级缓存容量的一倍。Hammer的L1缓存的容量同K7核心处理器依然相同，64KB指令缓存和64KB数据缓存。由于AMD的缓存机制所决定，它的不同缓存中的内存一般不会重复，因此其缓存可以容纳1088KB的数据。一般的来说，CPU缓存的容量越大是越好的，在CPU主要架构、组成不变的情况下，增加缓存的容量都会带来较为明显的性能提升的。当然缓存容量的增加，对于不同的应用的性能提升幅度是不一样的。
支持SSE2指令集 — Intel在Pentium 4系列的处理器中加入了SSE2指令集，这是一条单指令多数据（SIMD）指令集。SSE2允许SIMD以128bit IEEE双精度浮点数据类型运行，非常适于执行3D渲染、图形驱动、游戏和多媒体编码等应用。现在的Athlon系列处理器支持MMX（整数）和SSE、3DNow!（单精度浮点）等指令集，不过并不支持SSE2。加入了对于SSE2指令集的支持，Hammer系列的处理可以在现在的众多的为SSE2优化的程序中受益，使得它同竞争对手的产品相比具有更多的竞争力。
支持AMD64指令集 — 虽然其3DNOW!并没有取得SSE系列那样的成功，AMD还是决定继续推行自己的x86指令集或者说是ISA。新的AMD64 ISA主要增加了64bit寻址能力和支持额外的寄存器。这种改变突出了32bit系统中4GB寻址的限制，虽然现在大部分的普通用户似乎还都用不到这么大的内存，但是相信几年之内使用这个容量内存的用户不会是少数了。通过在x86 ISA中加入32-bit扩展，AMD的64bit产品使得用户在从32bit向64bit过渡的时候更加平稳，这同采用了IA64架构的Intel Itanium的截然不同。当然要在AMD64平台上更好的运行，程序代码还是需要重新编译的，不过这个过程要缓和了许多。最后，AMD64中增加的寄存器可以帮助Hammer处理器在执行为其重新编译过的代码的时候具有更高的性能。Hammer处理器内整合了8个新的64bit整数寄存器和8个新的128bit SSE/SSE2寄存器。
略微加长的管线 — Hammer处理器的主分支预测（prediciton）/恢复（recovery）管线的长度从原来的10级增加到了12级，不过长度依然比现在Pentium 4处理器的20级管线短很多。管线长度的提升也意味着Hammer处理器主频可以达到更高的水平。
0.13微米SOI制程 — 所有的Athlon 64处理器都是在AMD德国的德垒斯顿晶元厂生产的，采用了先进的SOI（silicon-on-insulator）生产工艺。IBM是SOI技术的始作佣者，他们宣称这种技术可以让晶体管的频率提升35%以上。显然这对于AMD来说是一项非常关键的技术，但是新工艺的应用并不是一件简单的事情，据说AMD最后还是向IBM求助才得以解决量产中遇到的问题，这也是Athlon 64迟迟没有推出的一个主要原因。对于AMD而言，采用SOI技术也是必须的，因为Hammer的晶体管数量大大的超过了K7核心。Barton的晶体管集成度为5430万个，而核心面积为101平方毫米。Northwood的晶体管数量为5500万个，核心面积为145平方毫米。Athlon 64的晶体管数量达到了1亿5百90万个，核心面积也因此增大到了192平方毫米。
在K8架构中已经没有了“前端总线”的概念，取而代之的是串行Hyper Transport通道(link)，它负责将CPU和外部芯片(比如南桥芯片、AGP控制器和其它的CPU)连接在了一起。这就是Athlon 64和Opteron处理器另外的一个不同之处，Athlon 64只具有一个Hyper Transport通道，因此不要希望Athlon 64可以用于多处理器应用环境。
这次将为大家测试比较 Athlon64 3200+跟Pentium4 3.2GHz性能：
图为同Pentium 4处理器对比，会发现Athlon64比它大的多
测试配备:
AMD Athlon64 3200+, GIGABYTE K8NNXP, TwinMos DDR400 256MB x1, ATI Radeon9800PRO, Intel Pentium4 2.4CGHz OC 3.2GHz(266FSB, 425MHz DDRx2), ASUS P4P800, TwinMos DDR466 256MB x2, WindowsXP SP1, DirectX9。
性能测试：
我们首先使用CPU-Z对于CPU进行了测试，CPU-Z 1.19b已经能够正确的识别Athlon 64处理器以及支持芯片组的基本信息了。
CPU-Z 1.19b检测结果
图为CPU-Z 1.19b已经能够正确的识别Athlon 64处理器以及支持芯片组的基本信息了
从CPU-Z的侦测结果，可以看到这款Athlon 64处理器的核心是Clawhammer，Socket754接口，采用了0.13微米制程(没有显示采用了SOI技术)，核心电压为1.5v左右。在这个界面上，还可以了解CPU的主频、倍频和前端总线(也就是Hypertransport总线频率)，还可以看到其一级数据缓存容量64KB、一级指令缓存容量为64KB、二级缓存容量为1024KB。
图为在这个界面我们可以详细了了解其缓存的具体情况
在这个界面我们可以详细了了解其缓存的具体情况，Athlon 64处理器的一级数据缓存容量为64KB，2路并联，Line Size为64Bytes(Pentium 4 2.8GHz处理器的一级数据缓存容量为8KB，4路并联，Line Size为64Bytes)；一级指令缓存容量为64KB，2路并联，Line Size为64Bytes(Pentium 4 2.8GHz处理器的一级追踪缓存容量为12KB，8路并联)；Athlon 64KB处理器的二级缓存容量增大到了1MB，全速，16路并联，总线位宽128bit，Line Size是64Bytes。(Pentium 4 2.8GHz处理器的二级缓存容量为512KB，全速，8路并联，总线位宽为256bit，Line Size是64Bytes)。
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Athlon64
3200+ |
Pentium4
OC 3.2G |
| 3DMark2001SE |
19346 |
17009 |
| 3DMark03
cpu test |
723 |
680 |
| PCMark04 |
CPU |
3810 |
4348 |
| Memory |
3670 |
4098 |
| Graphics |
4315 |
4157 |
| CPUMark99 |
256 |
211 |
| SuperPI
1M |
44 |
死机 |
| N-Bench
V3 |
CPU |
2250 |
2020 |
| 3D |
3069 |
2582 |
| Overall |
2659 |
2301 |
| Sandra2004 |
CPU ALU |
8428 |
8010 |
| FPU |
3185 |
2314 |
| iSSE2 |
4147 |
4266 |
| Multi
Integer |
15074 |
19606 |
| Float |
19881 |
23182 |
| Memory
Int |
3099 |
5215 |
| Float |
3103 |
5234 |
结语
说实在的 ,我必须要好好夸奖一下Athlon64 3200+, 虽然它的频率只有"2GHz", 但是有谁家的CPU可以在2GHz下能赢过AMD K8, 目前可以说都没有, 就连Intel Pentium4 3.2GHz也无法完全胜过Athlon64 2GHz, 这可说是AMD K8架构上的一大胜利.
如上面的测试 , Athlon64 2GHz在3DMark2001SE狂胜Pentium4 3.2G有2337分, 3DMark03 CPU测试也赢过Pentium4 3.2G有43分, CPUMark99更胜Pentium4 3.2G有45分, Super PI 1M达到44秒, 这个分数要超P4到3.6G才有可能赢, N-Bench V3效能, Athlon64 2GHz全胜, Sandra 2004, CPU ALU跟浮点运算全赢过Pentium4 3.2G, 当然Pentium4也不是这么差, 它的优点是多媒体及内存效能很强.当然也证明, 低时脉CPU也能胜过高频率CPU. 这完全是CPU架构上的差异所造成的结果, 而CPU厂商未来应该是以低频率,低耗电, 高效能, 为目标, 而不是一味着拉高频率而已。 AMD K8看来已经慢慢朝向此目标迈进当中。
AMD Athlon64 3200+优缺点
优点
－ 低频率高效能；
－ 支持 64位软件；
－ 内建内存控制器；
－ 超强浮点运算；
－ 高频宽 HyperTransport；
缺点
－ 价格昂贵；
－ 只支持单通道 DDR；
－ 尚无 64位OS支持
2003年12月12日21:27
于上海
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