AMD K6-III
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1. 개요
AMD K6-III는 AMD가 설계한 x86 호환 마이크로프로세서로, 256KB의 온다이 L2 캐시를 탑재한 AMD K6-2 프로세서를 기반으로 한다. 3DNow! 기술을 지원하며, Super Socket 7 소켓을 사용한다. K6-III는 1999년에 출시되었으며, 250nm 공정으로 제조된 "Sharptooth" 모델과 180nm 공정으로 제작된 K6-III+ 및 K6-2+ 모바일 버전이 있다. K6-III는 펜티엄 III와 동등하거나 약간 더 나은 성능을 보였지만, 정수 연산에 중점을 둔 설계로 인해 부동 소수점 연산 성능은 상대적으로 낮았다.
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| AMD K6-III | |
|---|---|
| K6-III, K6-2+ 개요 | |
| 명칭 | K6-III, K6-2+ |
 | |
| 생산 시작 | 1999년 2월 22일 |
| 생산 종료 | 2003년 말 |
| 최고 속도 | 550 MHz |
| 최저 속도 | 333 MHz |
| 기술 사양 | |
| 제조사 | AMD |
| 코어 | Sharptooth |
| 마이크로아키텍처 | K6 |
| 프로세스 크기 (최대) | 0.25μm |
| 프로세스 크기 (최소) | 0.18μm |
| 아키텍처 | x86 |
| 코어 수 | 1 |
| FSB (최고) | 100 MHz |
| FSB (최저) | 66 MHz |
| 소켓 및 확장 | |
| 소켓 | 소켓 7 Super Socket 7 |
| 확장 명령어 | MMX 3DNow! Enhanced 3DNow! (K6-III+) |
| 이전 및 이후 모델 | |
| 이전 모델 | K6-2 |
| 다음 모델 | Athlon |
2. 아키텍처
K6-III는 256KB의 온다이(on-die) L2 CPU 캐시를 갖춘 K6-2의 개선판이었다. 2140만 개의 트랜지스터를 사용했지만, 펜티엄 III보다 짧은 파이프라인으로 인해 500MHz 이상으로 확장하기 어려웠다. 그럼에도 불구하고 K6-III 400과 450은 출시 당시 시장에서 가장 빠른 x86 칩으로 평가받으며 K6-2 및 펜티엄 II를 능가했다.[3]
K6-III는 AMD-K6-2를 기반으로 2차 캐시를 탑재하고 3DNow!를 지원했다. 1차 캐시는 데이터 32KB, 명령 32KB로 총 64KB였으며, Super Socket 7(Socket 7의 FSB 100MHz 버전)을 사용했다.
256KB 용량의 2차 캐시는 CPU 코어와 동일한 주파수로 작동했다. 경쟁 제품인 펜티엄 II와 펜티엄 III는 512KB 2차 캐시를 가졌지만 코어 주파수의 절반으로 작동했고, 셀러론은 코어와 같은 속도였지만 128KB에 불과했다.
AMD는 K6-III가 펜티엄 III보다 한 단계 높은 클럭 주파수의 제품과 동등한 성능을 낸다고 주장했다. 벤치마크 결과 윈도우 98에서 6%, 윈도우 NT에서 4% 더 빨랐으며, CPUMark 32에서는 30% 더 빠른 것으로 나타났다. 그러나 실제로는 정수 연산 성능에 중점을 둔 설계로 인해 부동 소수점 연산 능력은 펜티엄 III보다 낮다는 평가가 일반적이었다.
하지만 워드 프로세서, 스프레드시트, 메일러 등 오피스 소프트웨어에서는 정수 연산 성능, 클럭, 메모리 액세스 성능이 체감 성능에 더 큰 영향을 미쳤다. K6-III는 대용량 2차 캐시를 통해 실사용 성능 향상을 목표로 했고, Socket 7 시스템 사용자들에게 인기를 얻었다.
K6-III는 K6-2 코어에 SRAM을 추가하여 트랜지스터 수가 2130만 개로 늘어났고, 제조 공정 제약으로 인해 실리콘 다이 크기도 81mm2에서 118mm2[7]로 커졌다. 이로 인해 제조 수율 개선이 어려워 가격이 높게 책정되었고, 제조사 PC 채택은 드물었다.
애슬론 출시 이후 K6-III는 존재 가치가 옅어져 메인스트림 생산이 중단되었다. 그러나 수율 문제를 개선한 K6-III+(0.18μm 버전)와 K6-2+ 등 후속 제품이 모바일용으로 출시되었다. K6-III+는 2차 캐시 대기 시간이 약간 증가했지만, 동작 클럭 주파수가 최대 550MHz로 향상되었고, 버팔로 CPU 가속기에서는 600MHz 구동 제품도 있었다.
2. 1. TriLevel Cache
K6-2는 64KB의 1차 캐시와 마더보드에 장착된 더 큰 용량의 캐시(일반적으로 512KB 또는 1024KB이며 마더보드 선택에 따라 다름)를 가지고 있었다. K6-III는 256KB의 온다이(on-die) 2차 캐시를 탑재하여, 가변 크기의 마더보드 외부 캐시를 L3 캐시로 재활용했다. 이 방식을 AMD는 "트라이레벨 캐시"(TriLevel Cache)라고 칭했다. L3 캐시는 최대 2MB의 용량을 가진다.[3]2. 2. 3DNow!
AMD가 개발한 x86 명령어 집합 확장 기능인 3DNow!를 지원하여 벡터 처리를 수행, 그래픽 집약적인 애플리케이션의 성능을 향상시켰다.[7] K6-2에서 처음 구현되었으며, K6-III+는 향상된 3DNow!를 탑재하여 5개의 새로운 DSP 명령어를 추가했다. 3DNow!는 단일 명령 다중 데이터 (SIMD) 명령어를 통해 멀티미디어 성능을 향상시켰다.3. 시장 상황
K6-III는 출시 당시 인텔의 펜티엄 III와 경쟁 관계에 있었다. AMD는 K6-III가 펜티엄 III보다 한 단계 높은 클럭 주파수의 제품과 동등한 성능을 실현했다고 주장했다.[7] AMD의 조사에 따르면, 윈도우 98 환경에서 6%, 윈도우 NT 환경에서 4% 더 빠른 성능을 보였으며, CPUMark 32에서는 30% 더 빠른 성능을 나타냈다.[7] 그러나 실제로는 동일 클럭의 펜티엄 III를 약간 능가하는 수준이라는 평가가 일반적이었다. K6-III는 부동 소수점 연산보다 정수 연산 성능 향상에 중점을 둔 설계로 인해, 벤치마크 테스트에서 부동 소수점 연산 능력이 펜티엄 III에 비해 떨어지는 것으로 나타났기 때문이다.[7]
하지만, 워드 프로세서, 스프레드시트, 이메일 클라이언트 등 오피스 소프트웨어와 같이 개인용 컴퓨터에서 주로 사용되는 프로그램에서는 부동 소수점 연산 성능이 체감 성능에 큰 영향을 주지 않는다. 오히려 정수 연산 성능, 클럭 속도, 메모리 접근 성능 개선이 체감 성능에 더 큰 영향을 미친다. K6-III는 대용량 2차 캐시를 탑재하고 오피스 소프트웨어 사용감 향상에 초점을 맞춘 프로세서로, 특히 Socket 7 환경에서 실질적인 성능 향상을 원하는 사용자들에게 인기가 높았다.[7]
K6-III는 2차 캐시를 CPU 코어와 동일한 클럭 속도로 작동하도록 설계하여, 당시 경쟁 제품이었던 펜티엄 II 및 초기 펜티엄 III보다 유리한 점이 있었다. 펜티엄 II와 펜티엄 III는 2차 캐시가 CPU 코어 동작 주파수의 절반 속도로 작동했고, 셀러론은 코어와 같은 속도로 작동했지만 2차 캐시 용량이 128KB로 K6-III의 256KB보다 작았다. K6-III는 기존 마더보드의 캐시 메모리를 3차 캐시로 활용하는 TriLevelCache 기능을 통해 최대 2MB까지 3차 캐시를 지원했지만, 당시 시판 마더보드 및 칩셋은 대부분 512KB 또는 1MB의 3차 캐시만 지원했다.[7]
그러나 K6-III는 SRAM 추가 설계로 인해 트랜지스터 수가 2130만 개로 늘어났고, 당시 AMD의 제조 공정 제약으로 인해 실리콘 다이 크기가 커져 제조 수율 개선이 어려웠다.[7] 이로 인해 K6-2에 비해 가격이 상당히 높게 책정되어, 제조사 PC 채택은 드물었다.[7]
K6-2 및 K6-III는 AMD의 독자적인 멀티미디어 확장 명령어 집합인 3DNow!를 통해 부동 소수점 연산 능력을 향상시켰다. 그러나 3DNow!를 활용하기 위한 소프트웨어 개발 환경이 미비했고, AMD의 지원도 라이브러리 제공 수준에 그쳐 3DNow! 지원 소프트웨어는 널리 보급되지 못했다. 그럼에도 불구하고, 3dfx사의 Voodoo 시리즈와 같은 그래픽 카드 드라이버에서는 3DNow!를 적극적으로 활용하는 사례가 있었다.[7]
인텔은 펜티엄 III 초기 모델 생산에 어려움을 겪었고, 600MHz 버전은 신뢰성 문제로 리콜되기도 했다. K6-III 역시 500MHz 모델이 일부 마더보드 손상 문제로 리콜되었다. AMD는 곧 출시될 애슬론에 집중하기 위해 500MHz 이상의 K6-III 판매를 중단했다.[7]
애슬론 출시 이후 K6-III는 경쟁력을 잃었다. 인텔의 코퍼마인 펜티엄 III 출시와 생산 공정 전환 문제로 인한 CPU 공급 부족은 AMD에게 기회로 작용했다. 애슬론의 성능 우위와 인텔 CPU 공급 부족으로 인해, 이전에는 인텔 CPU만 사용하던 제조업체들조차 애슬론을 채택하게 되었고, AMD의 제조 시설은 한계에 도달했다. 결국 AMD는 애슬론과 K6-2 생산에 집중하기 위해 K6-III 생산을 중단했다.[7]
3. 1. K6-III+ 및 K6-2+
K6-III+는 K6-III의 180nm 공정 버전으로, 특히 모바일(노트북) 시장을 겨냥하여 출시되었다. PowerNow! 기술을 통해 전력 효율성을 높였다. 이 기술은 계산 부하를 측정하여 프로세서 작동 전압 및 주파수를 줄여 전체 시스템 전력 소비를 줄이는 방식으로 작동한다.[4][5][6]일부 데스크탑 마더보드에서도 BIOS 업데이트를 통해 K6-III+를 지원하면서 오버클러킹 애호가들에게 인기를 얻었다. 애호가 커뮤니티는 공식적으로 지원되지 않는 마더보드에 대해 비공식 BIOS 업데이트를 만들기도 했다.[4][5][6] K6-III+ 450 MHz CPU는 600 MHz 이상으로 정기적으로 오버클럭되기도 하였다.
K6-III+는 180nm 공정 축소에도 불구하고, K6 아키텍처의 짧은 6단계 파이프라인으로 인해 클럭 속도 확장에는 어려움이 있었다. 공식적으로 570 MHz 이상으로 제공된 적이 없으며, 공랭을 사용한 오버클러킹 시도는 최대 약 800 MHz (133x6)를 달성했다. 그러나 이러한 제약은 112 MHz 이상의 안정적인 속도를 지원하는 소켓 7 마더보드의 부재로 인해 더욱 심화되었다.
K6-III+는 K6-III에 비해 내장 2차 캐시의 대기 시간이 약간 증가하여 동일 클럭에서 처리 속도가 다소 떨어졌다. 하지만 제조 공정 축소로 동작 클럭 주파수가 최대 550MHz (공칭)로 향상되었고, 3DNow! 명령은 Enhanced 3DNow!로 개선되었으며, 저발열화도 실현되었다.
K6-2+는 K6-III+와 기능적으로 유사하지만, 128KiB의 2차 캐시를 가진 버전이다.
| "Sharptooth"(K6-3D+) | K6-III+(모바일 전용) | |
|---|---|---|
| 제조 공정(µm) | 0.25 | 0.18 |
| 트랜지스터 수(개) | 2130만 | |
| L1 캐시(KB) | 32+32(명령어+데이터)=64 | |
| L2 캐시(KB) | 256 | |
| 확장 명령어 | MMX, 3DNow! | MMX, Enhanced 3DNow! |
| 버스 | 소켓 7(슈퍼 7) | |
| FSB(MHz) | 100 | |
| 클럭(MHz) | 400／450 | 450／475／500／550 |
| 전압(V) | 2.2／2.4 | 2.0 |
| 출시 시기 | 1999년 2월 22일 | 2000년 4월 18일 |
4. 모델
| "Sharptooth"(K6-3D+) | K6-III+(모바일 전용) | |
|---|---|---|
| 제조 공정(µm) | 0.25 | 0.18 |
| 트랜지스터 수(개) | 2130만 | |
| L1 캐시(KB) | 32+32(명령어+데이터)=64 | |
| L2 캐시(KB) | 256 | |
| 확장 명령어 | MMX, 3DNow! | MMX, Enhanced 3DNow! |
| 버스 | 소켓 7(슈퍼 7) | |
| FSB(MHz) | 100 | |
| 클럭(MHz) | 400/450 | 450/475/500/550 |
| 전압(V) | 2.2/2.4 | 2.0 |
| 출시 시기 | 1999년 2월 22일 | 2000년 4월 18일 |
K6-III는 K6-2 코어에 SRAM을 추가하여 트랜지스터 수가 크게 늘어났고, 제조 공정의 제약으로 인해 칩 크기가 커져 제조 수율이 낮았다고 알려져 있다. K6-III-P는 모바일 프로세서로 출시되었으며, K6-III+는 K6-III의 개선판으로, 제조 공정 축소, 클럭 주파수 향상, Enhanced 3DNow! 명령어 지원, 저발열화가 특징이다. K6-2+는 모바일 전용으로 128KB L2 캐시를 탑재했다.
4. 1. K6-III ("Sharptooth", K6-3D+, 250 nm)
K6-III는 AMD-K6-2 프로세서를 기반으로 2차 캐시를 탑재한 프로세서이다. 3DNow!를 지원하며, 1차 캐시는 데이터 32KB, 명령 32KB로 총 64KB이며, Super Socket 7(Socket 7의 FSB 100MHz 버전)이라는 점은 K6-2와 같다.[7]
Socket 7에서는 처음으로 2차 캐시를 탑재했으며, 그 용량은 256KB이다. 또한 CPU 코어의 동작 주파수와 동일한 주파수로 작동한다. 경쟁 상대였던 당시의 펜티엄 II와 펜티엄 III의 2차 캐시는 512KB였지만 CPU 코어의 동작 주파수의 절반이었으며, 셀러론은 코어와 등속이었지만 128KB였다. 2차 캐시 탑재로 인해 기존 마더보드 상의 캐시 메모리는 3차 캐시로 활용할 수 있다. AMD는 그 기능을 마케팅상의 이유로 TriLevelCache라고 명명했으며, 3차 캐시로 지원되는 외부 SRAM 용량은 최대 2MB가 되었지만, 당시 시판되던 K6-III 지원 마더보드 및 해당 칩셋에서 2MB의 캐시 메모리를 탑재하거나 지원하는 경우는 거의 없었으며, 대부분 512KB 또는 1MB를 탑재했다.
K6-III는 AMD 및 Socket 7 프로세서 중 가장 빠른 프로세서가 되었다. AMD는 "성능은 펜티엄 III보다 한 단계 높은 클럭 주파수의 제품과 동등한 수준을 실현했다"라고 주장했다. AMD의 조사에 따르면 펜티엄 III에 비해 Winstone 99를 사용한 벤치마크에서 Windows 98에서 6%, Windows NT에서 4% 더 빠르며, CPUMark 32에서는 인텔 펜티엄 III보다 K6-III가 30% 더 빠르다고 한다. 실제로는 동일 클럭의 펜티엄 III를 약간 능가하는 정도라는 시각이 우세하다. 이는 K6-III가 부동 소수점 연산 성능보다 정수 연산 성능의 향상을 더 중시하는 설계를 채택한 결과, 벤치마크 테스트에서 부동 소수점 연산 능력이 펜티엄 III보다 떨어진다고 판단되었기 때문이다.
하지만 개인용 컴퓨터(PC)에서 가장 많이 사용되는 응용 소프트웨어인 워드 프로세서 · 스프레드시트 · 메일러 등 오피스 소프트웨어에서는 부동 소수점 연산 성능이 사용감 향상에 거의 기여하지 않으며, 정수 연산 성능 및 클럭 향상, 그리고 메모리 액세스 성능 개선이 체감 성능에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 대용량의 2차 캐시를 탑재하고 부동 소수점 연산 능력보다는 사용 빈도가 높은 오피스 소프트웨어의 사용감을 향상시키는 데 중점을 둔 이 프로세서는, 특히 Socket 7 머신에서 실용적인 성능 향상을 원하는 사용자 층에게 강력한 지지를 받았다.
K6-III는 K6-2의 코어에 SRAM을 추가하는 설계로 인해 트랜지스터 수가 2130만 개로 대규모화되었으며, 당시 AMD의 칩 제조 라인에서 사용할 수 있었던 제조 공정의 제약으로 인해, 실리콘 다이 크기를 K6-2의 81mm에서 118mm로 키울 수밖에 없었다. 그래서 이 칩은 대량 생산 시 제조 수율 개선이 어려웠다고 전해진다. 그 결과, 가격도 K6-2와 비교할 수 없을 정도로 높게 책정되었으며, 기존 Socket 7 계열 머신의 업그레이드 수단으로는 환영받았지만, 제조사 PC에서 이 CPU를 채용하는 경우는 거의 없었다.
K6-2 및 K6-III는 AMD가 독자적으로 정의한 멀티미디어 확장 명령 집합인 3DNow!를 사용하여 동일 클럭의 펜티엄 III를 능가하는 부동 소수점 연산 능력을 발휘한다. 하지만 이 3DNow!를 활용하기 위한 소프트웨어 개발 환경이 제대로 갖춰지지 않았고, AMD의 지원책은 라이브러리 제공에 그쳤기 때문에, 이 명령 집합을 사용하는 소프트웨어는 널리 보급되지 않았다. 하지만 그래픽 카드 등 드라이버에서는 이 새로운 명령 집합을 적극 활용하는 사례가 보였으며, 당시 3D 그래픽 칩의 강자로 알려진 3dfx사의 Voodoo 시리즈용 드라이버가 이 명령에 대한 지원을 명시한 것으로 알려져 있다.
| 제조 공정(µm) | 0.25 |
|---|---|
| 트랜지스터 수(개) | 2130만 |
| L1 캐시(KB) | 32+32(명령어+데이터)=64 |
| L2 캐시(KB) | 256 |
| 확장 명령어 | MMX, 3DNow! |
| 버스 | 소켓 7(슈퍼 7) |
| FSB(MHz) | 100 |
| 클럭(MHz) | 400/450 |
| 전압(V) | 2.2/2.4 |
| 출시 시기 | 1999년 2월 22일 |
4. 2. K6-III-P (250 nm, mobile)
'''K6-III-P'''는 1999년 5월 31일에 출시된 모바일 프로세서이다.[7] 0.25µm 제조 공정으로 만들어졌으며, 클럭 속도는 350, 366, 380, 400, 433, 450, 475 MHz이다. CPU ID는 AuthenticAMD Family 5 Model 9이다. L1 캐시는 32 + 32 KiB (데이터 + 명령어), L2 캐시는 256 KiB 풀 스피드이다. MMX, 3DNow! 명령어를 지원한다. FSB는 66, 95, 96.2, 66/100, 100 MHz이며, 소켓 7, Super7을 사용한다. 전압은 2.0 V, 2.2 V이다.4. 3. K6-2+ (180 nm, mobile)
K6-2+는 2000년 4월 18일에 출시된 모바일 전용 프로세서이다.[7] 0.18μm 제조 공정으로 제작되었으며, 128KB의 풀 스피드 L2 캐시를 탑재했다. MMX, 확장된 3DNow!, PowerNow!를 지원한다. 슈퍼 소켓 7, 프론트 사이드 버스는 95, 97, 100 MHz, VCore는 2.0V를 사용한다. 클럭 속도는 450, 475, 500, 533, 550 MHz (570 MHz는 미공개)이다. K6-III+와 비교하면 내장 2차 캐시의 대기 시간이 약간 증가하여 처리 속도가 다소 떨어진다. 하지만 제조 공정 축소로 동작 클럭 주파수가 향상되었고, Enhanced 3DNow!를 지원하며, 저발열화도 실현되었다.
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 제조 공정 | 0.18µm |
| L1 캐시 | 32 + 32 KiB (데이터 + 명령어) |
| L2 캐시 | 128 KiB, 풀 스피드 |
| 확장 명령어 | MMX, 확장된 3DNow!, PowerNow! |
| 버스 | 슈퍼 소켓 7 |
| FSB | 95, 97, 100 MHz |
| 전압 (V) | 2.0 V |
| 출시일 | 2000년 4월 18일 |
| 클럭 속도 | 450, 475, 500, 533, 550 MHz (570 MHz는 미공개) |
| CPU ID | AuthenticAMD Family 5 Model 13 |
4. 4. K6-III+ (180 nm, mobile)
K6-III+는 2000년 4월 18일에 출시된 모바일 전용 프로세서이다.[7] 제조 공정은 0.18µm이며, 256KB의 L2 캐시를 탑재했다. 클럭 속도는 400, 450, 475, 500 MHz로 출시되었으며, 비공식적으로 550 MHz 모델도 존재했다.K6-III+는 기존 K6-III에 비해 제조 공정이 축소되어 동작 클럭 주파수가 향상되었고 (최대 450MHz에서 최대 550MHz), MMX, Enhanced 3DNow! 명령어를 지원하며, 저발열화가 실현되었다.
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 제조 공정(µm) | 0.18 |
| 트랜지스터 수(개) | 2130만 |
| L1 캐시(KB) | 32+32(명령어+데이터)=64 |
| L2 캐시(KB) | 256 |
| 확장 명령어 | MMX, Enhanced 3DNow! |
| 버스 | 소켓 7(슈퍼 7) |
| FSB(MHz) | 100 |
| 클럭(MHz) | 450/475/500/550 |
| 전압(V) | 2.0 |
| 출시 시기 | 2000년 4월 18일 |
5. 각 세대별 상세 정보
| "Sharptooth"(K6-3D+) | K6-III+(모바일 전용) | |
|---|---|---|
| 제조 공정(µm) | 0.25 | 0.18 |
| 트랜지스터 수(개) | 2130만 | |
| L1 캐시(KB) | 32+32(명령어+데이터)=64 | |
| L2 캐시(KB) | 256 | |
| 확장 명령어 | MMX, 3DNow! | MMX, Enhanced 3DNow! |
| 버스 | 소켓 7(슈퍼 7) | |
| FSB(MHz) | 100 | |
| 클럭(MHz) | 400 / 450 | 450 / 475 / 500 / 550 |
| 전압(V) | 2.2 / 2.4 | 2.0 |
| 출시 시기 | 1999년 2월 22일 | 2000년 4월 18일 |
참조
[1]
뉴스
AMD to kill K6, K6-II, K6-III
https://www.theregis[...]
The Register
2001-08-15
[2]
웹사이트
Intel Pentium III vs. AMD K6-III – the benchmarks
https://www.theregis[...]
[3]
웹사이트
AMD K6-3 Review - Windows 98 Performance Comparison
http://www.anandtech[...]
anandtech.com
[4]
웹사이트
M577 BIOS 03/06/1999 with K6-2+/III+ & HDD up to 128GB
http://wims.rainbow-[...]
rainbow-software.org
[5]
웹사이트
Award BIOS Modifications
http://www.ryston.cz[...]
ryston.cz
2020-07-16
[6]
웹사이트
K6plus
http://web.inter.nl.[...]
inter.nl.net
2021-02-11
[7]
뉴스
AMD、L2キャッシュ内蔵、L3キャッシュまで対応したK6-III
https://pc.watch.imp[...]
インプレス
1999-02-23
[8]
웹인용
Intel Pentium III vs. AMD K6-III – the benchmarks
https://www.theregis[...]
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