高分 AMD Athlon(tm)这个cpu怎么样？

2001年10月9日，美国Advanced Micro Devices公司发布了AMD Athlon后续芯片“AMD Athlon XP”。随后的10月16日，在中国北京，AMD公司正式发布Athlon XP，同时，AMD宣布将积极开创一种最终用户真正可以信赖的处理器评定标准TPI（True Performance Initiative）样本，并正式使用新的产品“款式编号”。

AMD为什么要打破以CPU工作频率编号的常规，而将首次发布的AMD Athlon XP1.53GHz版、1.47GHz版、1.4GHz版和1.33GHz版4款CPU分别依序编为有“1800+”、“1700+”、“1600+”、“1500+”呢？用AMD董事长兼首席执行官W.J.Sanders的话说：“在电脑发展20年的大部分时间里，频率一直是衡量电脑处理器性能的标准，这是因为主要的生产厂家在产品设计时都采用同样的结构，时钟速度成为性能好坏的代表。但是现在情况已经不是这样了，我们获奖的第7代AMD Athlon处理器体系结构证明，时钟速度只是衡量性能的标准之一。”

本来，在微处理器新品迭出的市场，无论Intel还是AMD，哪家发布2、3款新CPU都不值得大惊小怪。但这次AMD的Athlon XP的确非同寻常。不仅产品产品编号改变，而且打上了微软的Windows XP印记，采用新型“Palomino（开发代码名）”，这一转变的意义远远超过了编号本身。

一、“城下之盟”，一石二鸟

这2年的CPU市场可谓是双雄争霸，AMD与Intel之外的厂商基本上已经退出了这个领域的争夺。可是就是这个当初让Intel看不上眼的AMD就在这场激烈的争夺中逐渐壮大，等到Intel警觉的时候，AMD已经在市场上扎稳脚跟，它的CPU性价比公认要比Intel高，获得了广泛地支持。Intel自己也后院起火，在2000年CPU主频大战中PⅢ 1.13G出现重大瑕疵被回收，主频最高的皇冠居然给AMD占领，同时i820芯片组也由于支持的RDRAM的价格太高和MCH（Memory Control Hub内存主控器）支持SDRAM问题而难产，一时间Intel的日子也不好过。不过Intel终归是Intel，经历短暂地调整之后在2001年初发布了P4，一举夺回了主频最高的桂冠，并在2001年对P4实行大降价，降幅之大史无前例，强行将P4推入主流，P4主频也一路高歌猛进，直达2GHz。芯片组方面，Intel一边给RAMBUS开小灶，促使RDRAM价格进一步下调使i850芯片组在市场上打开局面，一边不惜付给RAMBUS以昂贵的专利费用获得i845芯片组生产授权，将支持SDRAM的i845主板推向市场，并计划于2002年初发布支持DDR的i845芯片组。

Intel的这些举措产生了巨大的影响，P4仿佛一夜间流行起来，一下子扭转了零售市场的不利局面。面对Intel咄咄逼人的攻势，AMD意识到在这场不见硝烟的战争中，如果再孤军奋战下去，就很可能被Intel吃掉。AMD一方面和自己的亲密合作伙伴VIA进一步合作，一方面果断地与微软结盟。2001年10月10日，AMD公司宣布，他们已和微软达成正式合作协议，共同拓展Athlon XP和Windows XP市场。这一市场合作计划包括：选择零售商、小规模商业用户计划、系统构造程序和销售推广等项内容。要知道，微软是全球计算机操作系统霸主，Windows占据了95%以上的个人电脑桌面，Windows XP更是其在2001年10月25日发布的最新操作系统。AMD的这一切入，也使得当年造就Intel在芯片行业龙头老大地位的WINTEL（微软与Intel）联盟成为昨日黄花。

与微软结盟，打出Windows XP这张王牌，可以说是AMD迎战抗争Intel的一大法宝。在Athlon XP发布会上，AMD称新款CPU之所以要以命名“XP”，因为它是为Windows XP度身定做，“最适合Windows XP”，无论是商业应用还是像照片编辑这样的个人应用，AMD的Athlon XP都将把WIndows XP的性能发挥到极限。

Windows XP操作系统内含新版Windows Media Encoder及Direct X。在这套操作系统的整个开发阶段，AMD一直与微软合作，并为专门的处理器优化功能提供系统及技术方面的支持，确保微软的操作系统可以充分发挥数字多媒体功能，使最终用户可以利用内置AMD Athlon及AMD Duron处理器的系统尽情享受多媒体提供的乐趣。微软公司个人电脑应用部总经理John Frederiksen表示：“AMD Athlon及AMD Duron两款处理器可以使Windows XP发挥卓越的多媒体处理性能，确保用户尽情享受数字多媒体乐趣。正当Windows XP即将推出之际，AMD加入我们的行列，令我们非常振奋。”

AMD与微软的合作，可以充分发挥双方优势互补的作用，而对那些欣赏AMD处理器的人来说也算得是一件好事，至少使他们今后不用担心AMD处理器和操作系统之间的兼容性问题了。而对于AMD对抗Intel更有着特殊的意义，因为不只是操作系统，在应用软件上AMD CPU的兼容性也被用户诟病，随着与微软合作的进行，相信将会有更多的应用软件对AMD CPU专门进行设计和优化。

二、“攻其不备”，单刀直入

Athlon XP的CPU内核采用的是以1999年上市的“K7（开发代码名）”为基础改进的K7“Palomino（开发代码名）”。传说Palomino是一种身体淡褐色并带有白色鬃毛和白色尾巴的一种快速如飞的骏马，神奇无比。从Palomino开始应用到Athlon4以来，AMD市场影响扩张了不小。据美国Mercury Research市场调查公司的资料显示，2001年第二季AMD的x86处理器市场占有率(以销量计)已达到22%以上。Palomino是AMD射向IntelP4的一枝利箭， 这次通过核心技术优化应用到XP，并使用了被称为“QuantiSpeed”的命令执行技术。则意味着其内核提供了extra performance（额外功能），非同以往。其主要提高了3方面性能：

1.在内置缓存增加了硬盘预取功能，可同时发出的命令数为9个；
2.在多媒体/3D浮点SIMD（single instruction multiple data）指令中增加52种可与英特尔SSE（Internet Streaming SIMD Extensions）完全兼容的新命令以及SSE注册（总称为3DNow! Professional命令）；

3.128KB的1级缓存与256KB的2级缓存集成在1枚芯片上。另外，还增加了低耗电运行功能，如对CPU内核的晶体管结构以及电路进行低耗电设计、配备可测量CPU内核温度、控制工作频率的热敏二极管等。

那么，对于此次Athlon XP发布最敏感的编号问题，AMD又是如何处理的呢？要知道自CPU诞生之日起，其性能高低的标准就是以频率来衡量，AMD这1新的编号方式等于重新定义了处理器性能标准。从经典定义上说，微处理器性能的定义为IPC（每一时钟周期的工作）×MHz（时钟速度），而AMD认为，最终用户关心的是应用软件究竟可以跑多快，新编号的标准也基于此，可以说基准测试是Athlon XP性能定位的基础。AMD进行的测试均依据业界标准，通过这些测试分别计算出（1）办公（Office）效率、（2）数字媒体（Digital Media）、（3）3D游戏等用户环境的性能，并将每个类别里的基准测试平均加权，每个类别也进行加权计算出综合性能得分。

具体来看，办公效率的基准测试包含（1）Business Winstone 2001、（2）SysMark 2001-Office Productivity两种；数字媒体测试包含（1）Content Creation Winstone 2001、（2）SysMark 2001-Internet Content Creation两种。在SysMark 2001方面，实施基准测试时使用的Microsft Windows Media Encoder 7进行了支持AMD的3D Now!指令与不支持两种测试；3D游戏测试包含（1）Half-life Smokin、（2）兵人(Expendable)、（3）Quake 3 Demo2、（4）AquaMark、（5）Dronez Generic、（6）虚幻竞技（Unreal Tournament） 、（7）基因战士（Evolva） 、（8）孤胆英雄2(MDK2)、（9）英雄萨姆（Serious Sam）等9种游戏以及（1）3D WinBench 2000（Hardware T&L）、（2）3D WinBench 2000（D3D software）（3）3DMark 2001（Hardware T&L）、（4）3DMark 2001（D3D software）4个基准测试软件，共计13项测试。

整体性能是3种不同环境的平均值。根据AMD的性能评估，以1.33GHz频率工作的Athlon XP与以前以1.40GHz频率工作的Athlon相比，工作频率虽约低5％但性能却提高了3％；1.53GHz频率工作的Athlon XP（1800+）与以1.8GHz频率工作的奔腾4相比，工作频率虽约低15％，但性能提高了约12％。关于它们之间性能对比状况，可以参考图3和图4。

AMD Athlon XP的性能评估是在第三方机构：美国Arthur Andersen（安达信）公司的监督下进行的，安达信公司将审核AMD Athlon XP处理器的测试结果，审核将包括独立观察和测试系统配置、基准测试步骤以及结果记录，并将1份全面详细的审核报告结果发表在AMD的网站上。

那么，测试的结果如何呢？我们来看看相关的资料，当然，AMD很自然地将Athlon XP和Intel作了比较。先来看看办公生产率和3D游戏性能对比测试结果，如图5，柱状图自左到右分别代表P4 1.5GHz、AMD Athlon XP 1500+、P4 1.6GHz、AMD Athlon XP 1600+、P4 1.7GHz、AMD Athlon XP 1700+和P4 1.8GHz、AMD Athlon XP 1800+。而数字媒体对比测试结果如图6，图例代表意义和图3相同，Athlon XP打虚点部分是升级到Media Ecncoder 7.0以后的测试结果。如果公布的是正确结果，那么从图5和图6中可以看到，在Windows XP下，Athlon XP在采用了TPI样本的新编号之后在与同“频率”的P4处理器进行对比测试时各个项目都占明显优势。

可是问题也随之而来了，用户习惯了用CPU工作频率来比较各项性能的指标，现在突然变了，用户将无法使用工作频率来比较CPU性能，AMD用意何在呢？关于这个问题，我们大致可以从CPU实际性能因方面来理解：处理应用程序所必需的指令数越少，可同时执行的指令数越多，工作频率就越高。
1.指令数方面，相同计算机构造（386架构）的Athlon、Athlon XP、Pentium 4等基本上没有什么差别。不过，由于AMD公司使Athlon XP能够执行英特尔的SSE指令，因此相应提高了处理性能。

2.可同时执行的指令数是由CPU中嵌入多个运算器，同时执行复数个指令的超级计数器(Super Scaler)技术来决定的。同时执行指令数以IPC（instruction per clock cycle，指令/时钟周期）为单位，倒数为CPI（clock cycle per instruction，时钟周期/指令），CPI值越小则性能越高。内置运算器的数目以及指令执行流水线（Pipeline）根据CPU的不同而不同，相应同时执行的指令数也有所不同。

3.由于工作频率由指令执行的间隔来决定，间隔越小、即工作频率越高，性能也就越高。

同一产品，如Athlon XP之间进行性能比较时，由于1与2相同，只用考虑3的工作频率即可；同一架构的不同产品，如Athlon XP与Pentium 4进行比较时，不仅要考虑3，还要考虑2的CPI值。AMD公司自从在制造486之后独立设计CPU以来，一直坚持这种比较标准。不过，工作频率对用户而言是最容易理解的指标，因此长期以来就一直不大提及CPI值。

经过不断发展，AMD的技术实力已直追Intel，速龙、毒龙两个系列微处理器在性能上也不比Intel的赛扬和Pentium Ⅲ与P4逊色。目前，尽管Athlon在速度上无法与Pentium 4相比，但是在多项测试中，相对速度较慢的Athlon在工作的时候表现丝毫不亚于P4，有些情况下甚至超过Pentium 4。而新推出的Athlon XP更注意强化了内核，模块尺寸120mm2扩大到128mm2，性能明显提高，继续保持了AMD一贯的性价比优势。

三、“兵不厌诈”，引进新的性能指标意味深长

实际上，以前AMD公司在抗衡Pentium推出AMD K5时曾通过引进表示实际性能的“P-rating”指标向上述潮流挑战，但后来AMD K6追随英特尔、继续进行工作频率竞赛，因而又放弃了P-rating。现在AMD再次提出了不应追求工作频率、而应注重实际性能的主张，不过是迎战Intel的一大策略。关注AMD CPU动向的朋友可能早注意到，为应对Intel的打杀，AMD对对Athlon系列处理器重新命名谋划已有时日。为了达到既定的TPI目标，AMD也已与计算机厂商商定不再使用“1.5GHz Athlon”这样的名称。据说在AMD公司内部已经以型号来称呼不同的产品了。例如，工作站用的Athlon MP，已经被更名为Model 6。

AMD原预定在2002年引进这样新的性能指标，但在这次发布Athlon XP的之前，就迫不及待的抛出了TPI样本。尽管根据标准测试值显示的实际性能为标准，来为新产品定位，类似Athlon XP这一款式编号未必就能代表实际性能，但我们从中至少可以了解到AMD的两个意图：（1）将从以前的Athlon到Athlon XP的所有产品，按相对的顺序来表示，不至于在性能方面产生矛盾；（2）与竞争Intel奔腾4相比，更明确了Athlon XP的定位等特征。

过去，AMD一直与Intel在速度与价格激烈角逐，现在AMD试图通过提高CPU在各方面的性能来与Intel抗衡。引进新的性能指标，为CPU重新命名，这是AMD市场竞争策略鲜明转变的具体表现。与奔腾4相比，Athlon XP的定位由价位决定，也就是说以1.33GHz频率工作的Athlon XP 1500＋的价格，设定的价位与以1.5GHz频率工作的奔腾4相差不多。数字越大就表示性能越高。为了便于经销商和消费者认识新的型号标识实际含义，最近AMD公开了一份关于Athlon XP处理器标称频率和实际频率的转换计算公式：

标称频率=3×实际频率/2 - 500
实际频率=2×标称频率/3 + 333

根据这个公式计算，明年第一季度发布Athlon XP 1900+和Athlon XP 2000+的实际频率将会是1.6GHz和1.67GHz，而在3月份发布的Athlon XP 2100+的实际频率将是1.73GHz。

在Athlon XP之后，AMD明年也将会转用0.13微米制程的Thoroughbred核心，频率标称方式可能继续采用Athlon+，有消息指出，将来AMD Athlon的型号也可能变为Model 1800+，或 Model 1900+。不管采用哪种频率标称方式，计算公式都将会有所改变。

按照AMD的观点，最为科学的判断处理器性能的方法，是将主频速度乘上可以同时执行的指令数。AMD的设想虽好，普通消费者能不能接受呢？看来还需要一个适应过程。对这一计划有世界分析师担心此举动不能说服消费者。

四、 小结

商场如战场，胜者为王。从总体上说，AMD在核心技术的研发上还是落后于Intel一截，因此Intel总可以先AMD一步发布更新更先进的处理器，并轻易将主频不断提到新高度，应该说AMD此次发布Athlon XP和推行新编号是一种权宜之策，是市场竞争的产物。因为AMD的CPU在和同频率相同定位的Intel CPU相比较时性能更优、价格更低已经有一段时间了，Athlon XP只是将这样的优势进一步发挥，显得更为突出而已。基于这样的考虑，AMD推行的新编号似乎还很难被大众认同。而且尽管AMD使用了第三方机构的独立审核，但是应该说目前在世界范围内还没有一个绝对权威的评测机构来对一个系统进行评定，所以用户还是对测试的结果持有怀疑态度。此外，AMD还需要在市场活动与影响力方面痛下苦功。我认为，要想避开Intel的锋芒，AMD不如索性完全抛弃传统的CPU性能指标（目前还是需要和传统单位进行换算），自己创立“用户性能指标”，如果这个指标得到最终认可，AMD才可以完全掌握主动。

AMD与Intel在市场上短兵相接已经刺刀见红，在竞争进行到了一定程度的时候，价格就成为最有力的武器，AMD和Intel间的价格战2001年就没有间断过。AMD第一季度的市场份额也因此从17％增加到21％，这是自1999年以来，增长幅度最大的一次。而Intel在4月份开始对Pentium 4进行降价销售，又从AMD手中夺回了一定的市场份额。但是降价对于厂商来说无疑是心痛的，因为这无可避免地会涉及它们的经济利益，尽管AMD与Intel一再对其芯片实行降价销售，但它们还是在PC市场低迷的阴影中挣扎。AMD第3季度的净损失额为1.9亿美元，而Intel第3季度的芯片收入也从28.9亿美元降至6.55亿美元。不过从用户的角度来说，他们可以坐山观虎斗，无论是对技术，还是对产业的发展，这样的竞争持续越久越好。
还有就是AMD和INTERcpu性能的比较
什么实际频率只有1.8G的AMD 2500+处理器运行速度比实际频率2.4G的P4-2.4B还快？为什么采用0.13微米制程的Tulatin核心的处理器最高只能做到1.4G，反而采用0.18微米制程的Willamette核心的处理器却能轻松做到2G？下面我们就来分析一下到底是什么原因导致以上两种“怪圈”的存在。 每块CPU中都有“执行管道流水线”的存在（以下简称“管线”），管线对于CPU的关系就类似汽车组装线与汽车之间的关系。CPU的管线并不是物理意义上供数据输入输出的的管路或通道，它是为了执行指令而归纳出的“下一步需要做的事情”。每一个指令的执行都必须经过相同的步骤，我们把这样的步骤称作“级”。管线中的“级”的任务包括分支下一步要执行的指令、分支数据的运算结果、分支结果的存储位置、执行运算等等…… 最基础的CPU管线可以被分为5级： 1、取指令 2、译解指令 3、演算出操作数 4、执行指令 5、存储到高速缓存 你可能会发现以上所说的5级的每一级的描述都非常的概括，同时如果增加一些特殊的级的话，管线将会有所延长： 1、取指令1 2、取指令2 3、译解指令1 4、译解指令2 5、演算出操作数 6、分派操作 7、确定时 8、执行指令 9、存储到高速缓存1 10、存储到高速缓存2 无论是最基本的管线还是延长后的管线都是必须完成同样的任务：接受指令，输出运算结果。两者之间的不同是：前者只有5级，其每一级要比后者10级中的每一级处理更多的工作。如果除此以外的其它细节都完全相同的话，那么你一定希望采用第一种情况的“5级”管线，原因很简单：数据填充5级要比填充10级容易的多。而且如果处理器的管线不是始终充满数据的话，那么将会损失宝贵的执行效率——这将意味着CPU的执行效率会在某种程度上大打折扣。 那么CPU管线的长短有什么不同呢？——其关键在于管线长度并不是简单的重复，可以说它把原来的每一级的工作细化，从而让每一级的工作更加简单，因此在“10级”模式下完成每一级工作的时间要明显的快于“5级”模式。最慢的（也是最复杂）的“级”结构决定了整个管线中的每个“级”的速度——请牢牢记住这一点！ 我们假设上述第一种管线模式每一级需要1个时钟周期来执行，最慢可以在1ns内完成的话，那么基于这种管线结构的处理器的主频可以达到1GHz（1/1ns = 1GHz）。现在的情况是CPU内的管线级数越来越多，为此必须明显的缩短时钟周期来提供等于或者高于较短管线处理器的性能。好在，较长管线中每个时钟周期内所做的工作减少了，因此即使处理器频率提升了，但每个时钟周期缩短了，每个“级”所用的时间也就相应的减少了，从而可以让CPU运行在更高的频率上了。如果采用上述的第二种管线模式，可以把处理器主频提升到2GHz，那么我们应该可以得到相当于原来的处理器2倍的性能——如果管线一直保持满载的话。但事实并非如此，任何CPU内部的管线在预读取的时候总会有出错的情况存在，一旦出错了就必须把这条指令从第一级管线开始重新执行，稍微计算一下就可以得出结论：如果一块拥有5级管线的CPU在执行一条指令的时候，当执行到第4级时出错，那么从第一级管线开始重新执行这条指令的速度，要比一块拥有10级管线的CPU在第8级管线出错时重新执行要快的多，也就是说我们根本无法充分的利用CPU的全部资源，那么我们为什么还需要更高主频的CPU呢？？ 回溯到几年以前，让我们看看当时1.4GHz和1.5GHz的奔腾四处理器刚刚问世之初的情况：当时Intel公司将原奔腾三处理器的10级管线增加到了奔腾四的20级，管线长度一下提升了100％。最初上市的1.5GHz奔腾四处理器曾经举步维艰，超长的管线带来的负面影响是由于预读取指令的出错从而造成的执行效率严重低下，甚至根本无法同1GHz主频的奔腾三处理器相对垒，但明显的优势就是大幅度的提升了主频，因为20级管线同10级管线相比，每级管线的执行时间缩短了，虽然执行效率降低了，但处理器的主频是根据每级管线的执行时间而定的，跟执行效率没有关系，这也就是为什么采用0.18微米制程的Willamette核心的奔腾四处理器能把主频轻松做到2G的奥秘！ 固然，更精湛的制造工艺也能对提升处理器的主频起到作用，当奔腾四换用0.13微米制造工艺的Northwood 核心后，主频的优势才大幅度体现出来，一直冲到了3.4G，长管线的CPU只有在高主频的情况下才能充分发挥优势——用很高的频率、很短的时钟周期来弥补它在预读取指令出错时重新执行指令所浪费的时间。 但是，拥有20级管线、采用0.13微米制程的Northwood核心的奔腾四处理器的理论频率极限是3.5G，那怎么办呢？Intel总是会采用“加长管线”这种屡试不爽的主频提升办法——新出来的采用Prescott核心的奔腾四处理器（俗称P4-E），居然采用了31级管线，通过上述介绍，很明显我们能得出Prescott核心的奔四处理器在一个时钟周期的处理效率上会比采用Northwood核心的奔四处理器慢上一大截，也就是说起初的P4-E并不比P4-C的快，虽然P4-E拥有了更大的二级缓存，但在同频率下，P4-E绝对不是P4-C的对手，只有当P4-E的主频提升到了5G以上，才有可能跟P4-3.4C的CPU对垒，著名的CPU效能测试软件SuperPi就能反应出这一差距来：P4-3.4E的处理器，运算Pi值小数点后100万位需要47秒，这仅相当于P4-2.4C的成绩，而P4-3.4C运算只需要31秒，把同频率下的P4-3.4E远远的甩在了后面！！ AMD 2500+处理器，采用了10级管线，只有1.8G的主频却能匹敌2.4G的P4；苹果电脑的G4处理器，更是采用了7级管线，只有1.2G的主频却能匹敌2.8C的P4，这些都要归功于更短的管线所带来的更高的执行效率，跟它们相比，执行效率方面Intel输在了管线长度上，但主频提升方面Intel又赢在了管线长度上，因为相对于“管线”这个较专业的问题，大多数消费者还是陌生的，人们只知道“处理器的主频越高速度就越快”这个片面的、错误的、荒谬的理论！！

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