애슬론

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1. 개요
2. 브랜드 역사
3. 일반 아키텍처
4. 애슬론의 종류
5. 애슬론의 경쟁 CPU
6. 슈퍼컴퓨터
참조

1. 개요

애슬론은 1999년 AMD에서 출시한 x86 아키텍처 기반의 CPU 브랜드이다. 초기 모델은 슬롯 A 방식의 애슬론 클래식으로, 인텔 펜티엄 III를 능가하는 성능으로 시장에서 성공을 거두었다. 이후 소켓 A 방식의 선더버드, 애슬론 XP, 애슬론 MP, 모바일 애슬론 XP 등 다양한 제품군이 출시되었다. 애슬론은 7세대 x86 프로세서로, RISC 마이크로프로세서 방식을 사용했으며, 부동 소수점 연산 성능을 강화했다. 경쟁 CPU로는 인텔의 펜티엄 III, 펜티엄 4 등이 있었으며, 슈퍼컴퓨터에도 활용되었다.

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애슬론 - [IT 관련 정보]에 관한 문서
Athlon
명칭	Athlon
어원	그리스어 "ἆθλον(athlon)"에서 유래
의미	경쟁, 노력, 업적
Athlon (K7 아키텍처)
생산 시작	1999년 6월 23일 (미국 시간)
생산 종료	2005년
제조사	AMD
최소 클럭 속도	500 MHz
최대 클럭 속도	2.33 GHz
최소 FSB 클럭 속도	100 MHz
최대 FSB 클럭 속도	200 MHz
최대 제조 공정	0.25μm
최소 제조 공정	0.13μm
명령어 집합	x86
마이크로아키텍처	K7 마이크로아키텍처
코어 수	1
소켓	Slot A Socket A Socket 563
코드네임	K7 K75 Thunderbird Palomino Thoroughbred Barton Thorton
이전 세대 프로세서	K6-III
다음 세대 프로세서	Athlon 64 (K8)
Athlon (레이디언 그래픽 내장)
생산 시작일	2018년 9월 6일
제조사	AMD
마이크로아키텍처	Zen (Radeon 그래픽 내장) Zen+ (Radeon 그래픽 내장) Zen2 (Radeon 그래픽 내장)
이전 세대	Athlon Classic Athlon Thunderbird Athlon XP/MP Athlon 64 Athlon 64 X2 Athlon X2 Athlon II

2. 브랜드 역사

1999년 6월 23일, AMD는 애슬론 프로세서를 출시했다.^[78] 초기 K7 프로세서는 1999년 8월부터 2002년 1월까지 세계에서 가장 빠른 x86 칩이었다. 애슬론 클래식은 슬롯 A라는 카트리지 형태의 프로세서로, 인텔의 슬롯 1과 유사했지만 호환되지 않았다. 마더보드에 캐시 메모리를 장착하는 대신, 카트리지 안에 더 빠른 속도의 캐시 메모리를 장착할 수 있었다. 펜티엄 II 및 "카트마이" 코어 펜티엄 III와 마찬가지로, 애슬론 클래식은 512KiB의 L2 캐시를 장착했으며, 이 캐시는 코어 클럭의 특정 비율로 동작했다. "백 사이드 버스"라는 고유의 64비트 버스를 통해 시스템 프론트 사이드 버스와 캐시 접근을 동시에 처리할 수 있었다.^[79]

초기 L2 캐시는 CPU 클럭 속도의 절반으로 동작하여 최대 700 MHz까지 가능했다. 이후 더 빠른 슬롯-A 프로세서에서는 캐시 클럭이 2/5 (최대 850 MHz) 또는 1/3 (최대 1 GHz)로 조정되었다.^[80]

AMD는 모토로라와의 협력을 통해 인텔보다 먼저 구리 상호 연결 제조 기술을 개선, 180nm 프로세서 생산이 가능하게 되었다. 이로 인해 다이 크기가 줄어들어 애슬론의 전력 소비가 감소하고, 클럭 속도를 1GHz까지 높일 수 있었다.^[73] 초기 애슬론은 벤치마크에서 펜티엄 III를 능가했으며,^[78] 특히 부동 소수점 연산에서 우수했다.

애슬론 클래식은 상업적으로 큰 성공을 거두었는데, 이는 애슬론 자체의 성능뿐만 아니라 당시 인텔의 제조 및 설계 문제, 품질 이슈 때문이기도 했다.

; 상세 사양

구분	내용
K7 "아르곤 Argon"	0.25μm 공정
K75 "플루토/오라이언 Pluto/Orion"	0.18μm 공정
L1-캐시	64 + 64 KiB (데이터 + 명령어)
L2-캐시	512 KiB, CPU 모듈 상의 외부 칩 형태, CPU 클럭 속도의 50%, 40%, 33% 속도.
명령어 집합	MMX (명령어 집합), 3DNow!
소켓	슬롯 A (EV6)
프론트 사이드 버스	200 MT/s (100 MHz 더블 펌프드)
VCore	1.6 V (K7), 1.6–1.8 V (K75)
최초 발매일	1999년 6월 23일 (K7), 1999년 11월 29일 (K75)
클럭 속도	500–700 MHz (K7), 550–1000 MHz (K75)

2. 1. K7 설계 및 개발

1990년대 후반, AMD의 CEO 제리 샌더스는 K6 아키텍처의 성공을 바탕으로 PC 시장 점유율을 높이기 위해 전략적 제휴와 인재 영입을 추진했다.^[72] 1998년, AMD는 모토로라와 협력하여 구리 기반 반도체 기술을 공동 개발했다.^[8] 이 협력은 K7 프로젝트가 구리 제조 기술을 활용한 최초의 상업용 프로세서가 되는 데 중요한 역할을 했다.

K7 설계 팀은 DEC에서 알파 프로세서 개발을 주도했던 더크 메이어가 이끌었다. 1998년 DEC가 컴팩에 매각되면서 알파 프로세서 개발이 중단되자, 샌더스는 알파 설계 팀 대부분을 K7 프로젝트에 합류시켰다. K7 팀에는 넥스젠 K6 팀의 엔지니어들도 합류하여 AMD의 기술력을 강화했다.^[9]

2. 2. 초기 출시 (애슬론 클래식)

1999년 6월 23일, AMD는 애슬론 프로세서를 출시했다.^[78] 초기 K7 프로세서는 1999년 8월부터 2002년 1월까지 세계에서 가장 빠른 x86 칩이었다. 애슬론 클래식은 슬롯 A라는 카트리지 형태의 프로세서로, 인텔의 슬롯 1과 유사하지만 호환되지 않는 디자인을 채택했다. 마더보드에 캐시 메모리를 장착하는 대신, 카트리지 안에 더 빠른 속도의 캐시 메모리를 장착할 수 있었다. 펜티엄 II 및 "카트마이" 코어 펜티엄 III와 마찬가지로, 애슬론 클래식은 512KiB의 L2 캐시를 장착했다. 이 캐시는 코어 클럭의 분수 비율(fraction)에서 동작했으며, "백 사이드 버스"라는 고유의 64비트 버스를 가지고 있어, 시스템 프론트 사이드 버스와 캐시 접근을 동시에 처리할 수 있게 했다.^[79]

초기에는 L2 캐시가 CPU 클럭 속도의 절반으로 동작하여 최대 700 MHz까지 가능했다. 이후 더 빠른 슬롯-A 프로세서에서는 캐시 클럭이 2/5 (최대 850 MHz) 또는 1/3 (최대 1 GHz)로 조정되었다.^[80] 당시 SRAM 기술의 한계로 인해, 캐시 칩이 애슬론의 클럭 속도를 따라가지 못했고, 고속 동작 시 전기적 문제와 캐시 지연 문제가 발생했다.

슬롯-A 애슬론은 AMD 최초의 배수-잠금(multiplier-locked) CPU였다. 이는 CPU 리마킹을 방지하기 위한 조치였으나, 하드웨어 매니아들은 카트리지 PCB 상의 커넥터를 통해 배수를 제어하는 방법을 찾아냈다. 결국 "골드핑거"(goldfingers device)라는 장치가 개발되어 CPU의 배수 잠금을 해제할 수 있게 되었다.^[81]

AMD는 모토로라와의 협력을 통해 인텔보다 먼저 구리 상호 연결 제조 기술을 개선하여 180nm 프로세서 생산이 가능하게 되었다. 이로 인해 다이 크기가 줄어들어 애슬론의 전력 소비가 감소하고, 클럭 속도를 1GHz까지 높일 수 있었다.^[73] 초기 애슬론은 벤치마크에서 펜티엄 III를 능가하는 성능을 보였으며,^[78] 특히 부동 소수점 연산에서 우수했다.

상업적으로 애슬론 클래식은 큰 성공을 거두었는데, 이는 애슬론 자체의 성능뿐만 아니라 당시 인텔의 제조 및 설계 문제, 품질 이슈 때문이기도 했다.

; 상세 사양

구분	내용
K7 "아르곤 Argon"	0.25μm 공정
K75 "플루토/오라이언 Pluto/Orion"	0.18μm 공정
L1-캐시	64 + 64 KiB (데이터 + 명령어)
L2-캐시	512 KiB, CPU 모듈 상의 외부 칩 형태, CPU 클럭 속도의 50%, 40%, 33% 속도.
명령어 집합	MMX (명령어 집합), 3DNow!
소켓	슬롯 A (EV6)
프론트 사이드 버스	200 MT/s (100 MHz 더블 펌프드)
VCore	1.6 V (K7), 1.6–1.8 V (K75)
최초 발매일	1999년 6월 23일 (K7), 1999년 11월 29일 (K75)
클럭 속도	500–700 MHz (K7), 550–1000 MHz (K75)

2. 3. 후기 애슬론 (선더버드, 애슬론 XP/MP)

2세대 애슬론인 '''썬더버드'''(Thunderbird^영어)는 2000년 6월 4일에 출시되었다.^[16] 이 버전의 애슬론은 메인보드의 소켓("소켓 A")에 꽂는 전통적인 핀 그리드 어레이(PGA) 형식 또는 슬롯 A 카트리지 형태로 제공되었다. 애슬론 클래식과의 주요 차이점은 캐시 설계로, AMD는 256KB의 온칩, 풀 스피드, 단독 캐시를 추가했다.^[30] 단독 캐시 설계로 전환하면서 L1 캐시의 내용은 L2에 중복되지 않아 전체 캐시 크기가 증가하고, 느린 영역(L2)과 빠른 영역(L1)을 가진 대형 L1 캐시를 기능적으로 생성하여^[29] L2 캐시는 기본적으로 희생 캐시가 되었다. 새로운 캐시 설계로 인해 높은 L2 성능과 크기에 대한 요구가 줄어들었고, 더 단순해진 L2 캐시는 클럭 스케일링 및 수율 문제를 일으킬 가능성이 낮아졌다. 썬더버드는 또한 16-웨이 연관 레이아웃으로 변경되었다.^[30]

썬더버드는 "오버클럭 성능으로 많은 사람들에게 사랑받았으며" 상업적으로 성공적이었고,^[9] 10년 전 Am386DX-40 이후 AMD의 가장 성공적인 제품이었다.^[31] 드레스덴에 있는 AMD의 새로운 공장 시설은 AMD 전체의 생산량을 늘리고 썬더버드를 빠른 속도로 생산했으며, 구리 상호 연결로 전환하여 공정 기술이 개선되었다.^[32] 2000년과 2001년에 여러 버전의 썬더버드가 출시된 후, 썬더버드 코어를 사용하는 마지막 애슬론 프로세서는 2001년 여름에 출시되었으며, 이때 속도는 1.4GHz였다.^[16]

소켓 A 썬더버드의 잠긴 배율은 칩 표면에 전도성 브리지를 추가하여 종종 비활성화될 수 있었으며, 이는 "연필 트릭"으로 널리 알려진 관행이었다.^[33]

;사양

항목	내용
L1 캐시	64 + 64KB (데이터 + 명령어)
L2 캐시	256KB, 풀 스피드
명령어 집합	MMX, 3DNow!
소켓	슬롯 A & 소켓 A (EV6)
프론트 사이드 버스	100MHz (슬롯 A, B 모델), 133MHz (C 모델) (200MT/s, 266MT/s)
Vcore	1.70–1.75V
최초 출시	2000년 6월 4일
트랜지스터 수	3700만 개
제조 공정	180nm
클럭 속도

2001년 5월 14일, AMD는 '''애슬론 XP''' 프로세서를 출시했다.^[16] 코드명 ''팔로미노''인 3세대 애슬론은 2001년 10월 9일에 출시되었으며, 애슬론 XP라는 이름의 접미사는 ''극강의 성능''을 의미하며 비공식적으로 윈도우 XP를 언급했다.^[34] ''팔로미노''의 설계는 180nm 공정 기술을 사용했다.^[23] 애슬론 XP는 이전 세대인 썬더버드 코어와 비교한 성능 등급 (PR) 시스템을 사용하여 마케팅되었다.^[35] 다른 변경 사항 중 ''팔로미노''는 썬더버드보다 20% 적은 전력을 소비하여 열 발생을 상대적으로 줄였으며,^[36] 썬더버드보다 약 10% 더 빨랐다. ''팔로미노''는 또한 K7의 향상된 TLB 아키텍처를 가지고 있으며, 메모리 대역폭을 더 잘 활용하기 위해 하드웨어 데이터 명령어 프리페치 메커니즘을 포함했다. ''팔로미노''는 인텔 펜티엄 III의 전체 SSE 명령어 세트와 AMD의 3DNow! Professional을 포함한 최초의 K7 코어였다.^[37] ''팔로미노''는 또한 공식적으로 듀얼 프로세싱을 지원하는 최초의 소켓형 애슬론이었으며, 해당 목적으로 인증된 칩은 '''애슬론 MP'''(다중 처리)로 브랜드화되었으며,^[38] 사양이 달랐다.^[39]

;사양

항목	내용
L1 캐시	64 + 64 KB (데이터 + 명령어)
L2 캐시	256 KB, 풀 스피드
명령어 집합	MMX, 3DNow!, SSE
소켓	소켓 A (EV6)
프론트 사이드 버스	133 MHz (266 MT/s)
Vcore	1.50 ~ 1.75 V
소비 전력	68 W
최초 출시일	2001년 10월 9일
클럭 속도

애슬론의 4세대 프로세서는 2002년 4월 17일에 ''Thoroughbred'' 코어, 즉 ''T-Bred''로 출시되었다.^[42] ''Thoroughbred'' 코어는 AMD 최초의 130nm 실리콘 생산 제품으로, 이전 제품보다 다이 크기가 작았다.^[23] 이 코어에는 일반적으로 ''Tbred-A''와 ''Tbred-B''로 불리는 두 개의 스테핑 레벨(리비전)이 있었다.^[42] 2002년 6월에 출시된 초기 A 버전은 이전 ''Palomino'' 코어의 직접적인 다이 축소였지만, ''Palomino''보다 클럭 속도가 크게 증가하지는 않았다.^[23] 개정된 ''Thoroughbred'' 코어인 ''Thoroughbred-B''는 8 레이어 ''Thoroughbred-A''에 아홉 번째 "금속 레이어"를 추가하여 A보다 헤드룸이 개선되었고 오버클러킹에 널리 사용되었다.^[43]

;사양

항목	내용
L1-캐시	64 + 64 KB (데이터 + 명령어)
L2-캐시	256 KB, 풀 스피드
명령어 집합	MMX, 3DNow!, SSE
소켓	소켓 A (EV6)
프런트 사이드 버스	133/166 MHz (266/333 MT/s)
Vcore	1.50–1.65 V
최초 출시	2002년 6월 10일 (A), 2002년 8월 21일 (B)
클럭 속도

5세대 애슬론 ''Barton'' 코어 프로세서가 2003년 초에 출시되었다. ''Thoroughbred'' 코어 프로세서보다 더 높은 클럭 속도로 작동하지는 않았지만, L2 캐시가 증가했고, 이후 모델은 200 MHz(400 MT/s)의 프런트 사이드 버스(FSB)가 증가했다.^[44] ''Thorton'' 코어는 ''Thoroughbred''와 ''Barton''의 혼합으로, L2 캐시의 절반이 비활성화된 ''Barton''의 후기 변형이었다.^[45] ''Barton''은 소켓 A 플랫폼에 400 MT/s 버스 클럭을 공식적으로 도입하는 데 사용되었으며, 이를 통해 일부 ''Barton'' 모델의 효율성을 높였다.^[44] 이 시점에서 ''Barton''은 4년 된 애슬론 EV6 버스 아키텍처가 한계에 도달하여 새로운 인텔 프로세서의 성능을 능가하기 위해 재설계가 필요했다.^[44] 2003년까지, 펜티엄 4는 AMD의 프로세서와 경쟁력이 있었고,^[46] ''Barton''은 이전 모델인 ''Thoroughbred-B''보다 약간의 성능 향상만 보였으며,^[44] 펜티엄 4를 능가하기에는 부족했다.^[46] ''Barton''과 같은 K7 기반 애슬론은 2003년 9월에 애슬론 64 제품군으로 대체되었으며, 이 제품군은 온칩 메모리 컨트롤러와 새로운 하이퍼트랜스포트 버스를 특징으로 했다.^[47]

;사양:

''Barton (130 nm)''

항목	내용
L1 캐시	64 + 64 KB (데이터 + 명령어)
L2 캐시	512 KB, 풀 스피드
명령어 집합	MMX, 3DNow!, SSE
소켓	소켓 A (EV6)
프런트 사이드 버스	166/200 MHz (333/400 MT/s)
Vcore	1.65 V
최초 출시	2003년 2월 10일
클럭 속도

''Thorton (130 nm)''

항목	내용
L1 캐시	64 + 64 KB (데이터 + 명령어)
L2 캐시	256 KB, 풀 스피드
명령어 집합	MMX, 3DNow!, SSE
소켓	소켓 A (EV6)
프런트 사이드 버스	133/166/200 MHz (266/333/400 MT/s)
Vcore	1.50–1.65 V
최초 출시	2003년 9월
클럭 속도

''Palomino'' 코어는 2001년 5월 PC 시장보다 먼저 모바일 시장에 데뷔했으며, 코드명 "Corvette"로 '''모바일 애슬론 4'''로 브랜드화되었다. 이는 이후의 모든 ''Palomino'' 프로세서에서 사용된 유기 핀 그리드 배열 패키지 대신 ''Thunderbird''와 유사한 핀 그리드 배열 인터포저를 사용했다.^[37] 2001년 11월 AMD는 1.2GHz 애슬론 4와 950MHz 듀론을 출시했다.^[48] 모바일 애슬론 4 프로세서에는 "작업에 따라 작동 주파수와 전압을 동적으로 조정하여 프로세서 성능 수준을 제어"하는 PowerNow! 기능이 포함되어 있어^[49] "응용 프로그램에서 필요하지 않을 때 프로세서 전력을 줄여 배터리 수명을 연장"했다.

2002년 '''애슬론 XP-M''' (모바일 애슬론 XP)은 더 새로운 ''Thoroughbred'' 코어를 사용하여 모바일 애슬론 4를 대체했으며,^[51] 풀 사이즈 노트북에는 ''Barton'' 코어가 사용되었다. 애슬론 XP-M은 또한 소형 microPGA 소켓 563 버전으로 제공되었다.^[52]

3. 일반 아키텍처

애슬론은 완전한 7세대 x86 프로세서이자, 7세대 x86 프로세서 중 최초의 프로세서이다. K5, K6와 마찬가지로 애슬론은 x86 명령어를 런타임에 디코드하여 내부 명령어로 바꾸어 실행하는 RISC 마이크로프로세서이다. 애슬론은 아웃-오브-오더 디자인이며, DEC 알파 EV6 프론트 사이드 버스 아키텍처를 이용했다.^[74] K6보다 더 강력한 x86 명령어 디코딩 성능을 갖추었으며, 향상된 분기 예측 장치를 탑재했다.^[75]

부동소수점 x87 처리 성능은 오랫동안 AMD가 인텔에 뒤진다고 알려져 왔으나, 애슬론은 슈퍼-파이프라인드, 아웃-오브-오더, 트리플-이슈 부동소수점 장치를 구현함으로써 이 논란을 불식시켰다.^[74] 부동소수점 장치의 세 유닛 각각은 약간의 리던던시를 가지면서 최적화된 종류의 명령어를 수행할 수 있도록 맞추어졌으며, 분리된 장치들을 가짐으로써 한 클럭 당 한 개 이상의 부동소수점 명령어를 수행할 수 있게 되었다.^[74]

애슬론에는 3DNow! 부동 소수점 SIMD 기술이 있었으며, 약간의 변경을 거친 "인핸스트 쓰리디나우!"(Enhanced 3dNow!^영어)로 이름이 바뀌었다. 추가적으로 DSP 명령어와 인텔 SSE의 서브셋인 확장 MMX (명령어 집합) 구현이 들어 있었다.^[77]

애슬론의 온보드 CPU 캐시는 L1, L2 두 개의 레벨로 구성되어 있다. 애슬론은 128 KiB 스플릿 L1 캐시를 갖춘 최초의 x86 프로세서였다. 2-웨이 어소시에이티브 캐시(나중에는 16-웨이가 됨.)는 각각 데이터와 명령어를 위한 2×64 KiB로 나뉘었다(하버드 아키텍처).^[74]

4. 애슬론의 종류

애슬론은 초기형 애슬론, 기능을 확장한 애슬론 XP, 멀티프로세서를 지원하는 애슬론 MP, 염가판 듀론으로 크게 나눌 수 있다.

AMD-K5와 AMD-K6까지는 인텔이 규격화한 소켓과 호환되었지만, 애슬론은 AMD 전용 칩셋을 탑재한 마더보드를 사용하며, 초기 슬롯형을 제외하고는 인텔 제품과 호환되지 않는 전용 소켓을 사용한다. 초기 Slot A 커넥터는 인텔의 SC242와 형태만 동일하게 하여 부품을 유용했다. 전기적으로는 DEC의 Alpha 프로세서용 EV6 버스를 채용했다. 버스 동작 클럭은 DDR에 의해 기준 클럭의 2배 속도로 동작하며, 원칙적으로 2배의 클럭 주파수로 표시된다.

애슬론은 시판 x86 (호환) 프로세서 중 최초로(2000년 3월 6일) 1GHz 제품 출시를 발표한 아키텍처이다. 펜티엄 III도 동시기(3월 8일) 1GHz 제품을 발표했지만, 한정 출시였다.

애슬론은 호환 제품으로 판매되었기 때문에, 동급 성능의 인텔 CPU보다 가격이 낮게 설정되는 경향이 있었다. 시장 점유율에서 주도권을 잡지는 못했지만, 성능이 높고 가격이 저렴하여 대형 제조사 브랜드 PC와 조립 PC, 자작 PC에 많이 채용되었다.

초기 애슬론은 펜티엄 III보다 발열량이 커서 오버클럭에 적합하지 않았다. 히트 스프레더 등으로 보호되지 않고 반도체 코어가 노출된 구조여서, 장착 시 물리적으로 파손되는 "코어 깨짐"이 발생하기 쉬웠다. 또한 초기 제품에는 과열 방지 조치가 없어 방열판 장착 실수 등으로 과열되어 손상되기 쉬운 문제가 있었다.

CPU 코어 명칭은 AMD 내부의 개발 코드네임이지만, CPU 코어를 엄밀하게 구분하기 위해 일반적으로 (특히 조립 PC/AT 호환기 시장에서) 널리 사용된다.

4. 1. 애슬론 클래식

애슬론 클래식은 1999년 6월 23일에 출시되었으며, 모든 벤치마크에서 펜티엄 III보다 뛰어난 성능을 보여주었다.^[78]

슬롯 A라고 불리는 이 디자인은 펜티엄 II나 펜티엄 III에 사용되었던 슬롯 1과 매우 유사하지만, 사용자들이 잘못된 CPU를 꽂는 것을 방지하기 위해 방향이 위아래로 바뀌었다. 이로 인해 인텔 슬롯과의 신호 호환성은 사라졌다.^[79] 마더보드에 캐시 메모리를 장착하는 대신 카트리지 안에 더 빠른 속도의 캐시 메모리를 장착할 수 있었다. 펜티엄 II 및 "카트마이" 코어 펜티엄 III와 마찬가지로, 애슬론 클래식은 512KiB 2차 캐시를 장착하였다. 이 캐시는 코어 클럭에 대한 분수 비율(몇 분의 일)에서 동작했으며, 고유의 64비트 백 사이드 버스를 가졌다. 이 버스는 동시적인 시스템 프론트 사이드 버스 및 캐시 액세스를 가능하게 했다.^[79]

초기에는 L2 캐시가 CPU 클럭 속도의 절반으로 설정되어 최대 700 MHz까지 동작했다. 더 빨라진 슬롯-A 프로세서가 나오면서 캐시 클럭은 2/5 (최대 850 MHz) 혹은 1/3 (최대 1 GHz)이 되었다.^[80] 당시 시중에 나와 있던 SRAM은 애슬론의 클럭 확장성을 지원하지 못했고, 캐시 칩 기술의 한계와 고속 동작 시의 전기적/캐시 지연 문제 등이 있었다.

슬롯-A 애슬론은 AMD에서 나온 최초의 배수 잠금 CPU였다. 이는 CPU 리마킹을 막기 위한 조치였는데, 이전의 AMD CPU들은 마더보드 설정에 따라 클럭이 동작하여 상표를 다시 붙여 더 빠른 속도로 속여 파는 것이 쉬웠다. 이러한 리마킹 CPU는 오버클럭킹되어 제대로 테스트되지 않아 불안정해지는 경우가 있었고, AMD의 명성에 악영향을 미쳤다. 배수가 잠겼음에도 불구하고, 컴퓨터 하드웨어 마니아들은 카트리지 PCB 상에서 배수를 제어할 수 있는 커넥터를 발견했고, 결국 CPU의 배수 잠금을 풀 수 있는 "골드핑거"라는 장치가 고안되었다.^[81]

상업적으로 AMD 애슬론 클래식은 큰 성공을 거두었는데, 이는 애슬론 자체의 우수성과 당시 경쟁사 인텔의 제조, 설계, 품질 문제 때문이었다. 특히 인텔은 180 nm 제조 공정으로 전환하는 과정에서 1999년 후반부터 2000년 중반까지 지연을 겪었고, 펜티엄 III 부품은 부족했다. 반면 AMD는 공정 간 전환이 원활했고 재료 공급도 풍부하여 애슬론 판매량이 높았다.

; 상세 사양

항목	K7 "아르곤 Argon" (250 nm)	K75 "플루토/오라이언 Pluto/Orion" (180 nm)
L1-캐시	64 + 64 KiB (데이터 + 명령어)
L2-캐시	512 KiB, CPU 모듈 상의 외부 칩 형태, CPU 클럭 속도의 50%, 40%, 33% 속도
명령어 집합	MMX (명령어 집합), 3DNow!
인터페이스	슬롯 A (EV6)
프론트 사이드 버스	200 MT/s (100 MHz 더블 펌프드)
VCore	1.6V	1.6 - 1.8V
최초 발매일	1999년 6월 23일	1999년 11월 29일
클럭 속도	500-700 MHz	550-1000 MHz

4. 2. 애슬론 선더버드

애슬론의 2세대 칩인 "선더버드"(Thunderbird^영어)는 2000년 6월 5일에 출시되었다. 선더버드는 메인보드의 소켓 A에 꽂는 전통적인 핀 그리드 어레이(PGA) 형태와 슬롯 A 패키지로 제공되었다. CPU 클럭 속도는 600MHz에서 1400MHz까지였다. 애슬론 클래식과의 주요 차이점은 캐시 디자인으로, AMD는 256KB의 온칩, 풀 스피드, 익스클루시브(exclusive) 캐시를 적용했다. L1 캐시의 내용은 L2 캐시에 중복되지 않아, 더 큰 캐시를 가진 것처럼 효율적으로 동작했다.^[83] L2 캐시는 "빅팀 캐시"처럼 쓰이게 되어, L2 캐시의 성능이나 크기에 대한 요구가 줄어들었다. 또한 16-웨이 어소시에이티브 레이아웃을 사용하였다.^[82]

선더버드는 Am386DX-40 이후 AMD의 가장 성공적인 제품이었다. 드레스덴의 AMD 팹이 가동을 시작하면서 생산량이 늘어났고, 구리 연결(interconnect)로 전환되어 공정 기술이 향상되었다. 2000년 10월에는 주기판 프론트 사이드 버스 속도가 133MHz (266 MT/s)로 향상된 애슬론 "C"가 출시되어, 선더버드 "B" 모델보다 클럭 당 10%의 추가 성능 향상을 보였다.

; 상세 사양

{| class="wikitable"

|-

! 항목

! 내용

|-

| L1 캐시

| 64 + 64 KiB (데이터 + 명령어)

|-

| L2 캐시

| 256 KiB, 풀 스피드

|-

| 명령어 집합

| MMX (명령어 집합), 3DNow!

|-

| 인터페이스

| 슬롯 A & 소켓 A (EV6)

|-

| 프론트 사이드 버스

| 100MHz (Slot-A, B-models), 133MHz (C-models) (200, 266 MT/s)

|-

| VCore

| 1.70V - 1.75V

|-

| 최초 발매일

| 2000년 6월 5일

|-

| 클럭 속도

|

슬롯 A	650 - 1000 MHz
소켓 A, 100MHz FSB (B-models)	600 - 1400 MHz
소켓 A, 133MHz FSB (C-models)	1000 - 1400 MHz

|}

4. 3. 애슬론 XP/MP

Palomino^영어 코어, Thoroughbred^영어 코어, Barton^영어 코어, Thorton^영어 코어를 사용했다. 소켓 A (EV6) 인터페이스를 사용했다. L1 캐시는 64 + 64KB, L2 캐시는 모델에 따라 256KB 또는 512KB였다. 클럭 속도는 1333-2333MHz (모델 넘버 1500+ ~ 3200+)였다. FSB는 모델에 따라 133MHz, 166MHz 또는 200MHz였다.

2001년 10월 9일에 출시된 3세대 애슬론 칩인 "팔로미노"(Palomino^영어)는 PR 레이팅 체계를 도입하여 성능을 "썬더버드" 코어와 비교했다.^[84] "XP"라는 명칭은 윈도우 XP를 비공식적으로 참조한 ''e'''X'''treme '''P'''erformance''를 의미한다.^[85] 팔로미노는 펜티엄 III의 풀 스트리밍 SIMD 확장(SSE)와 AMD의 3DNow! Professional을 탑재한 최초의 K7 코어였다. 트랜슬레이션 룩어사이드 버퍼(TLB) 아키텍처를 개선하고 하드웨어적 데이터 프리페치 메커니즘을 추가하여 메모리 대역폭을 더 잘 활용했다.^[86] 또한 전력 소모를 20% 줄여 열 발생을 줄였다.^[87]

2002년 6월 10일에 출시된 4세대 칩 "쏘로브레드"(Thoroughbred^영어)는 AMD 최초의 130 nm 제조 공정 프로세서였다. 쏘로브레드 A 버전은 열 발생 및 디자인 이슈로 클럭 속도 향상에 제한이 있었지만, 쏘로브레드 B 버전은 추가적인 메탈 레이어를 통해 더 높은 클럭 속도를 달성했다. FSB 클럭은 266 MT/s에서 최대 333 MT/s까지 향상되어 성능이 개선되었다.

2003년 초 출시된 4세대 칩 "바톤"(Barton^영어)은 총 512 KiB L2 캐시와 400 MT/s FSB를 탑재하여 PR 레이팅을 높였다.^[89] "쏘톤"(Thorton^영어) 코어는 바톤 코어의 변형으로, L2 캐시의 절반을 비활성화하여 쏘로브레드 코어와 동일하게 동작했다.

코어	L1 캐시	L2 캐시	FSB (MT/s)	클럭 속도 (MHz)	모델 넘버	출시일
팔로미노	64 + 64 KiB	256 KiB	266	1333-1733	1500+ ~ 2100+	2001년 10월 9일
쏘로브레드 A	64 + 64 KiB	256 KiB	266/333	1400-1800	1600+ ~ 2200+	2002년 6월 10일
쏘로브레드 B	64 + 64 KiB	256 KiB	266/333	1400-2250	1600+ ~ 2800+	2002년 8월 21일
바톤	64 + 64 KiB	512 KiB	333/400	1833-2333	2500+ ~ 3200+	2003년 2월 10일
쏘톤	64 + 64 KiB	256 KiB	266/333/400	1667-2200	2000+ ~ 3100+	2003년 9월

4. 4. 모바일 애슬론 XP

Athlon XP-M|애슬론 XP-M^영어은 일반 애슬론 XP와 동일한 프로세서지만, 낮은 전압과 버스 속도에서 동작하고 CPU 배수 잠금이 해제되어 있다는 차이점이 있었다. 낮은 V_core 전압 덕분에 CPU는 전력 소모와 발열을 줄일 수 있었는데, 이는 축전지로 동작하는 랩톱 컴퓨터에 적합한 특징이었다. 애슬론 XP-M CPU는 또한 높은 발열 허용 범위를 가졌는데, 이는 노트북 PC에서 중요한 요구 조건이었다.^[53]

애슬론 XP-M은 구형 "팔로미노" 코어를 사용하던 모바일 애슬론 4를 대체했다. 애슬론 XP-M은 "쏘로브레드"나 "바톤" 코어를 사용했으며, 일부 저전력 XP-M은 일반적인 소켓 A 대신 마이크로PGA 소켓 563을 사용했다.^[52]

K6+ 프로세서처럼, 애슬론 XP-M은 저전력 소모를 위한 동적 클럭 조정을 지원했다. 시스템이 유휴 상태가 되면 CPU 클럭 자체가 낮은 버스 배수(multiplier)를 이용하여 낮아지고, 전압도 낮아진다. 프로그램이 다시 계산을 요구하는 작업을 시작하면 CPU는 요구를 충족시키기 위해 빠르게 (약간의 지연 시간은 있음) 중간 또는 최대 속도로 동작한다. 이 기술은 "PowerNow!"라는 이름으로 마케팅되었으며, 인텔의 스피드스텝 전력 절감 기술과 유사했다. 이 기능은 CPU, 바이오스, 운영 체제에 의해 제어되었다. AMD는 이후 K8 기반 CPU (애슬론 64 등)에서 이 기술을 Cool'n'Quiet라는 이름으로 변경하여 데스크톱 PC에도 적용했다.

애슬론 XP-M은 언더클럭킹뿐만 아니라 데스크톱 오버클럭킹에도 사용되어 인기가 있었다. 낮은 전압 요구 사양과 높은 발열 허용 범위를 만족시키기 위해 제조 라인에서 좋은 CPU를 선별했기 (체리 피킹) 때문이었다. 제조 라인 중 가장 좋은 코어만 골라져 나온 덕분에, 이 CPU들은 (데스크톱 CPU보다) 더 안정적으로 오버클럭될 수 있었다. 또한, 단일 배수(multiplier)로 잠금되어 있지 않아 오버클럭 절차가 간단했다. 일부 애슬론 XP-M "바톤" 코어는 높은 수준으로 오버클럭될 수 있었다.^[53]

애슬론 XP-M은 언더클럭킹 기능 때문에도 선호되었다. 언더클럭킹은 기본적으로 주어진 클럭 속도에서 CPU가 안정적으로 작동할 수 있는 최소 전압 V_core를 찾는 것이다. 애슬론 XP-M CPU는 데스크톱 버전보다 비교적 낮은 전압에서 동작했다. 이러한 이유로 고성능이자 저전력 CPU였던 애슬론 XP-M CPU는 홈 씨어터 PC 등에 많이 사용되었다.

5. 애슬론의 경쟁 CPU

인텔 펜티엄 III, 펜티엄 4, 셀러론
VIA C3 및 C7
트랜스메타 Efficeon

6. 슈퍼컴퓨터

럿거스 대학교 물리학 및 천문학과의 NOW 클러스터는 512개의 애슬론 MP 1.65GHz CPU를 사용하여 794 GFLOPS의 성능을 기록했다.^[69]

2001년, 도쿄공업대학은 78개의 AMD 애슬론 프로세서로 구성된 비울프 클러스터인 PRESTO III를 구축하여 TOP500 슈퍼컴퓨터 목록에서 439위를 기록했다.^[70]

2002년, 오하이오 슈퍼컴퓨터 센터 톨레도 대학교에 128노드 256프로세서 AMD 애슬론 슈퍼컴퓨터 클러스터가 설치되었다.^[71]

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