AMD Athlon XP

Caractéristiques et overclocking

Introduction pour ceux qui découvrent

- Le processeur AMD Athlon XP est actuellement l'un des plus répandus dans le marché de l'informatique. Mais avec l'arrivée de l'architecture K8, l'athlon XP (K7) arrive en fin de vie...

- En revenche, on peut en conclure de par sa longévité que cette architecture en est arrivée à un point extrèmement stable ( le noyeau du K8 est aussi pratiquement similaire à celui de K7), ce qui est très bénéfique pour l'overclocking de ces processeurs, qui pour la plupart s'y prettent volontiers...  (je traiterai ici uniquement de l'Athlon XP)

- Pour ceux qui ne connaissent pas ou peu ces procs, ceux qui commencent tout juste à arriver dans le monde ou l'on achete plus sont PC chez e, grande surface, et qui commencent à s'interesser au hardware, nous allons d'abord commencer par voir comment est constitué ce processeur, voir toutes ses caractéristiques, et voir aussi les différentes séries d'Athlon XP... (Bah oui, y'en a pas qu'un ..). Ensuite, on verra la methode d'overclocking à appliquer pour faire évoluer les performances. Si vous savez déjà overclocké, c'est pas la peine de lire cette page.

- Tout d'abord, ceux qui arrivent dans notre merveilleux monde sont nombreux à se poser la question "Pourquoi les AMD ont des fréquenes plus basses que celle d'Intel, pour de mêmes performences annoncées ??"

Ca, c'est la base, puisque c'est un probleme d'architecture, que nous verrons un peu plus en details. La puissance d'un processeur doit se comparer au nombre de calculs effectués par secondes par le processeur. Hors, les fréquences annoncées en MHz ne représentent que le nombre de cycles effectués par le processeur en une seconde. C'est la que l'on en arrive à cette fameuse différence de fréquence. La puissance du processeur se caractérise par un produit qui est:

IPC x Fréquence d'horloge = Performances.

L'IPC, c'est le nombres d'instructions traitées par cycle, et la fréquence d'horloge, c'est le nombre de cycles traités par secondes. Les processeurs AMD calculent tous simplement plus d'instructions par cycles que les processeurs Intel. C'est pour ca qu'AMD utilise des P-Rating pour qualifier ses processeurs, qui eux sont determinés en fonction du nombre de calcul effectués par le processeur.

C'est pour ca que l'on dit qu'un 3000+ est équivalent a un P IV 3 GHz. Ces 2 processeurs exécutent approximativement le même nombre de calculs par secondes.

 

L'architecture de l'Athlon XP

- Ce qui a fait la réputation de l'AMD Athlon XP, et qui fait que le nouveau K8 est très similaire du K7, c'est tout simplement son architecture Quanti-Speed....

C'est cette architecture qui permet aux processeurs Athlon XP d'effectuer plus de calculs par cycle, comme on vient de le voir plus haut.

-Comme un peu de science ne fait de mal à personne, on va regarder cette architecture d'un peu plus près.

Tous d'abord, voici ses principales caractéristiques. (Fonctionnement détaillé plus bas.)

• Micro architecture superscalaire X86 Pipelinée avec neuf sorties
• Décodeur d'instruction X86 à trois voies.
• 3 unités de calcul sur nombres entiers fonctionnant en mode pipeliné
• 3 unités de calcul d'adresse fonctionnant en mode pipliné
• Fonctions évoluée d'anticipation des données
• Tampons TLB

- Voila pour les principales. Maintenant, on va regarder tout ca sur le shéma qui suit, et suivre les explications du fonctionnement qui se trouvent en dessous. (cliquez pour agrandir le shéma)

Fonctionnement de l'architecture Quanti-speed

 

- L'extraction des instructions ( fetch ) s'effectue en étroite collaboration avec le cache L1 et le mécanisme de prédiction des branchement. Si les données ne se trouvent pas dans le cache L1, alors le proc va chercher dans son cache L2, ca qui est légerement plus long. Par contre, si les données ne sont pas dans le L2 non plus, alors c'est là que ca devient très long, puisqu'il faut accéder à la ram système.

- Ces données sont ensuite apportées au décodeur X86 qui va convertir ces instructions en micro-opérations (µOPs) de longueurs fixes. Le décodeur ayant 3 voies est donc capable de fournir 3 µOPs par cycle.

- A ce stade, on distingue les instruction simples qui se décodent en 2 µOPs maximum. Ces µOPs sont donc "packées" pour être distribuées aux différentes unités de calcul par le biais de l'unité de contrôle des instructions.

Les instruction complexes qui se décodent en plus de 2 µOPs sont décodées par la memoire interne. Ces instructions sont alors microcodées...

- Les instruction se dirigent alors vers la partie ALU ou la partie FPU, par le biais du scheduler (synchroniseur) respectif. C'est lui qui donne le rythme, qui régule le débit des instructions.

- La partie ALU est celle qui traites les opérations simples en un cycle d'horloge, telles que l'addition, rotation, décalage, opérations logiques (et, ou)....Elle est composée de 3 unités de calcul entier et de trois unités d'adressage mémoire.

- La partie FPU, c'est celle qui s'occupe de tous les calculs à virgule flottante (X87) telles que les instructions MMX, 3DNow!, SSE et SSE2. Ces instuctions nécessitent plus d'un cycle pour être calculées...Ce sont principalement des instructions multimédia ! Le Fstore est la partie qui stock les instructions calculées par le Fmul et le Fadd (Pipeline multiplicatrice et additionneuse).

- Une fois que les instructions ont été calculées par les différentes unités de calcul, elles sont récupérées par la cache L1, et sont ensuites expédiées vers  le cache L2 si elle tardent a être rappelées et quittent le processeur si elles ne sont pas rappelées.

Les autres parties importantes du processeur

- La pré-extraction matérielle des données. C'est un système qui anticipe les besoins du processeur en données en fonction des flux d'instructions exécutés. Elle transfère ces données à une mémoire cache haut débit intégrée à la puce, où elles sont plus vite accessibles, afin d'accélérer l'exécution des applications. ("Elle va chercher les données avant que le processeur n'en ait besoin.")

- Les TLB.  TLB signifie Translation Look-aside Buffers. Les buffers TLB de l'architecture QuantiSpeed rapprochent les données critiques du processeur afin d'éviter que ce dernier n'ait à attendre les données dont il aura besoin ultérieurement. Ces buffers évitent la duplication des informations et libèrent plus d'espace sur le cache L2 pour laisser de la place à d'autres données attendues elles aussi par le processeur. Ils permettent de calculer plus d'instructions par cycle.

Le BARTON, "dernier" de l'architecture K7

- "Dernier", n'est pas a prendre a la lettre, car il y a l'arrivée du Sempron, qui est apparu pour marquer la fin du socket A. Cependant, ce proc n'est rien d'autre qu'un TBred qui s'adapte sur les socket A, 754 et 939 (sans pour autant supporter la technologie 64 bits )

- Le core BARTON est le dernier issu de l'architecture Athlon XP K7 (32 bits). C'est le seul a posseder 512 Ko actif de cache L2. Le Torthon en avait aussi 512, mais 256 Ko etaient bloqué. Il existe cependant un moyen de les debloquer, mais ce n'est pas l'objet de ce topic.

- Lorsque l'on compare un Athlon XP Toroughbred ( 256 Ko de cache) a un Barton (512 Ko) de même Pro-Rating, on s'apercois que ce dernier possède une fréquence moins élevée. C'est tout simplement dû au 256 Ko de cache supplémentaire. En effet, son cache lui permet de stocker plus d'information et à donc moins souvent besoins d'acceder à la RAM du système, qui est beaucoup moins rapide. Ce qui permet au processeur de calculer plus d'instructions par cycle, d'ou une baisse de fréquence pour en arriver au même P-Rating. On peut voir la différence de la taille du core entre un T-Bred (256 Ko) et un Barton (512 Ko) sur la photos ci dessous.

Connaître les caractéristiques de son processeur

- Pour connaitre absolument toutes les caractéristiques de votre processeur (très utile pour connaitre d'avance si vous pouvez espérere overclocker votre proc), il faut regarder le n° de série qui se situe sur le PCB de celui ci.

- Vous relevez la première ligne a gauche, et on va voir a quoi ca corresspond....

Pour commencer, on va prendre l'exemple du Toroughbred 2600+  FSB 133

AXDA DKV3C

A signifie qu'il s'agit d'un AMD Athlon ( A = Athlon)

XDA signifie qu'il est gravé en 0,13µ. ( XDA = 0,13µ   XD = 0,18µ)

D veut dire que le package est en matière organique. (  A = Matière céramique, D = Matière organique  )

K , c'est la valeur du vcore d'origine. ( L =1.50V, U =1.55V, K =1,65V, M =1.75V)

V , c'est pour la température limite avant de cramer ( V =85°C, T =90°)

3 indique la taille du cache L2 ( 1 =64Ko, 2 =128Ko, 3 =256Ko, 4 =512Ko)

C indique la valeur du FSB d'origine ( C =133 MHz, D =166 MHz, E =200 MHz)

Certains softs permettent de connaitres ces N° une fois votre pc monté  Central Brain Identifier et OPN-462 vous donne toutes ces caractéristiques lorsque vous rentrez tout votre N° de série