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AMD Athlon 64
8 de Noviembre del 2004

Arquitectura (III)

Sobre MHz, rendimiento y arquitecturas se ha escrito mucho. Aquí citaremos los aspectos más importantes de la arquitectura empleada por AMD en su familia de microprocesadores de 64bits, comparándolos superficialmente con la arquitectura NetBurst de los Intel Pentium 4.

En contraposición a la idea general de que más MHz es sinónimo de mayor rendimiento, se pueden citar ejemplos como los microprocesadores Alpha, Apple G4 o Intel Itanium que, a 800MHz, rinden lo que un P4 a 2GHz, e incluso más. Un ejemplo más a la orden del día lo tenemos en los ordenadores portátiles, donde un Intel Centrino a 1.6GHz es mejor -en términos generales- que un P4 2800 Mobile. Así pues, se puede ver con relativa claridad que en el rendimiento de un microprocesador no intervienen únicamente los MHz sino que otro factor igual de importante es la propia arquitectura del microprocesador.

Hace ya bastante tiempo que AMD e Intel siguieron caminos distintos en el rendimiento de sus microprocesadores. Intel se decidió por aumentar los MHz para aumentar el rendimiento mientras que AMD se decantó (y se sigue decantando) por aumentar el número de instrucciones que se pueden realizar por ciclo de reloj (IPC).

Esto es, el Pentium 4 y la familia K7 y K8 siguen arquitecturas distintas. En el Pentium 4 se sigue una arquitectura RISC (Reduced Instruction Set Computer), mientras que en AMD han tomado una arquitectura CISC (Complex Instruction Set Computer). No obstante, recalquemos que todos los núcleos de los microprocesadores actuales (incluido también el Athlon 64) son RISC, siendo el repertorio de instrucciones CISC (Athlon & Athlon 64) o RISC (Intel Pentium 4).

Dado que Intel domina con cierta hegemonía el mercado de microprocesadores, por razones comerciales obvias a AMD no le ha quedado otra alternativa que numerar sus microprocesadores no por su frecuencia sino por su rendimiento (Performance Rating). De ahí que un Athlon 64 3200+ funciona a 2200MHz o 2000MHz, según versión. El hecho de si esta nomenclatura de PRs es adecuada o no es un tema bastante polémico, que preferimos no tratar en el presente artículo.

Rendimiento=IPC*MHz

En tanto que los microprocesadores Intel Pentium 4 están ya por velocidades de reloj de casi 4GHz, los cambios introducidos en el Athlon 64 para conseguir mayores frecuencia de reloj que su antecesor, el Athlon XP, estriban en el pipeline: 10 etapas en el Athlon XP, 12 en el Athlon 64.

Por qué el Pentium 4 sigue teniendo unas frecuencias de trabajo más elevadas que los Athlon 64 se entiende más fácilmente una vez sabemos que cuanto más largo es el pipeline tanta mayor frecuencia se puede conseguir, y el pipeline del P4 tiene 31 etapas (NetBurst), mientras que el A64 tiene prácticamente la tercera parte: 12.

    



Pipeline del AMD64: general, fetch/decode y execute

Un pipeline más grande tiene una clara desventaja: una predicción errónea sobre la bifurcación que se ha de seguir (Verdadero/Falso, Sí/No, 1/0) es por naturaleza mucho más costosa en términos de tiempo que en un pipeline más pequeño. En efecto, cuando la CPU prediga mal qué bifurcación tomar, tiene que dejar lo que está haciendo, limpiar el pipeline de todas las operaciones que estuviese realizando, volver hacia atrás y empezar de nuevo toda la operación. No es difícil entender que cuanto más grande sea el pipeline más tiempo le tomará a la CPU recorrer el pipeline, ya sea de principio a fin o de un punto determinado al principio y de nuevo de principio a fin.

       
Diagrama de bloques: AMD Athlon 64 y Pentium 4 Prescott


  Arquitectura (II) Arquitectura (IV) 
ARTICULO
AMD Athlon 64
- Introducción
- Arquitectura
- Arquitectura (II)
- Arquitectura (III)
- Arquitectura (IV)
- Controlador de Memoria
- HyperTransport
- Caché y PR
- Escalabilidad
- K7&P4 vs K8
- Conclusiones

 

Información
Links de interés:
 AMD
 AMD: Hammer  Chip Architect

 

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