Introduction

Attendu depuis maintenant plusieurs années, la relève du K7 est arrivée. Maintes fois retardée, c'est finalement le 23 Septembre que l'Athlon 64 fût officiellement annoncé lors qu'une soirée de présentation à Cannes. Arrivant exactement 5 mois et 1 jour après le lancement de l'Opteron, la déclinaison grand public de la gamme AMD64 frappe donc à nos portes. Fignolé depuis 2 ans par AMD, l'Athlon 64 a pour ambition de remplacer l'Athlon XP dans le haut de gamme et surtout, de concurrencer le Pentium 4 d'Intel plus efficacement que ne le faisait son prédécesseur, l'Athlon XP.

Détail intéressant : Alors qu'il est à peine annoncé, l'Athlon 64 et la famille qu'il représente ont déjà une longue histoire derrière eux. Pour commencer cet article, nous vous proposons un récapitulatif de tout les évènements qui ont mené au lancement de l'Athlon 64. Retour en arrière :

• 28 Juin 1999 : On échappe de peu à l'Alereon ! Le K7 s'appellera donc "Athlon" et sauve AMD d'une situation financière délicate.
• 05 Octobre 1999 : 4 mois aprés le lancement du K7, AMD annonce l'Architecture x86-64 (nom de code : SledgeHammer), prévue pour fin 2001.
• 10 Août 2000 : AMD publie les premières spécifications de l'Architecture x86-64 qui serviront de base de travail aux developpeurs.
• 06 Octobre 2000 : Un simulateur des instructions x86-64 est annoncée par AMD.
• 15 Octobre 2001 : Un an plus tard, AMD annonce la 8e génération de processeur appelée "Hammer". Sortie prévue : Rentrée 2002.
• 20 Decembre 2001 : Aux alentours de la fin 2001, le premier prototype est "taped-out". Vitesse : 800 Mhz.
• 26 Fevrier 2002 : Première démonstration du Hammer. Sortie prévue pour "fin 2002".
• 28 Fevrirer 2002 : Annonce du support de l'X86-64 par Suse et début de développement sur le kernel de linux.
• 24 Avril 2002 : Le nom commercial du SledgeHammer est dévoilé : Ce sera Opteron.
• 04 Juin 2002 : Annonce officielle du jeu de composants AMD8000, plateforme matérielle de référence supportant l'AGP 8x.
• 29 Octobre 2002 : Ouverture de l'AMD Developer Center. L'Opteron est repoussé à 2003. Les samples fonctionnent à 1.2 Ghz .
• 18 Novembre 2002 : Démonstration d'une alpha de Windows 64 bits sur une plateforme Opteron à 1.4 Ghz.
• 19 Novembre 2002 : Annonce du nom officiel du ClawHammer : Ce sera l'Athlon 64.
• 20 Novembre 2002 : Epic fait une démonstration d'UT2003 en version 64 bits, un partenaire clé pour le lancement.
• 22 Janvier 2003 : Début du programme d'évaluation des serveurs Opteron par AMD.
• 31 Janvier 2003 : La date du lancement de l'Opteron est définie et l'Athlon 64 est repoussé à Septembre 2003
• 22 Avril 2003 : L'Opteron est officiellement annoncé à des fréquences de 1.4 Ghz à 1.8 Ghz.
• 05 Août 2003 : L'Opteron passe à 2.0 Ghz avec la version 246.
• 23 Septembre 2003 : Annonce de l'Athlon 64 (qui sera commercialisé en masse) et de l'Athlon FX (vitrine technologique).

Bref, quasiment quatre ans se sont écoulés entre l'annonce de l'architecture Hammer et la déclinaison grand publique connue au départ sous le nom de code de ClawHammer. Aucun processeur n'a nécessité autant de temps de développement chez AMD, même pas le K7 qui était une refonte totale du core du processeur alors que l'Athlon 64 reste à 95% basé sur le core de l'Athlon XP. Repoussé à de nombreuses reprises, l'Athlon 64 a du faire face aux choix technologiques audacieux de son concepteur qui a parié sur l'utilisation du SOI (Silicon On Insulator). Malheureusement, la mise en production a grande échelle de ce procédé de fabrication à pris beaucoup de retard, entraînant par la même occasion le retard du Hammer d'AMD.

Annoncé en version Mobile ainsi qu'en version Desktop, les Athlons 64 sont désormais là. Comme nous l'avons déjà dit dans la Partie 1 de cette saga dédiée au K8 d'AMD, le core d'execution reste quasiment identique à celui de l'Athlon XP. Rappelons encore une fois les différence fondamentales qui existe entre le core K7 et le core K8 :

• L'apport de registres 64 bits : Cheval de bataille d'AMD, le K8 se distingue principalement de l'architecture précédente via l'ajout de 8 registres 128 bits (SSE/SSE2) ainsi que la possibilité d'accéder aux registres généraux en 64 bits, ce qui lui permettront d'exécuter du code 64 bits, tout en restant compatible avec le 32 bits. C'est la fameuse technologie x86-64. En réalité, un système complexe de réallocation des registres est en fonction. Nous verons son fonctionnement dans la troisième partie de cette série d'articles
  
  
• L'intégration du contrôleur mémoire : La majorité des fonctions autrefois dédiées au Northbridge sont désormais inclue dans le processeur, et en particulier le contrôleur mémoire. Supportant la DDR400, 333 et 266, le contrôleur mémoire intégré fonctionne à la fréquence du CPU et permet une latence particulièrement basse. Contrairement à l'Opteron, l'Athlon 64 fonctionne en simple canal et ne nécessite pas de mémoires ECC Registered.
  
  
• Controleur HyperTransport intégré : L'HyperTransport est un bus de communication inter-bridge permettant aux différents "ponts" de la carte mère de communiquer ensemble. Il utilise un bus de données à bande passante évolutive et variable. Il contraste donc avec les autres normes de génération inférieure, comme le V-Link de VIA ou le MuTIOL de SiS qui fonctionne en mode client/serveur. Le bus Hypertransport offre une bande passante maximale de 6.4 Go/s
  
  
• Un cache L2 amélioré : Contrairement à l'Athlon XP qui embarque un maximum de 512 ko de cache L2, le K8 existera avec un cache de second niveau pouvant aller jusqu'à 1 Mo. Certaines versions de l'Athlon 64 seront équipées de seulement 256 ko. Outre la taille, la latence des TLBs a été optimisée et un mécanisme de prédiction de branche avancée a été ajouté.
  
  
• L'ajout du SSE2 : Développé par Intel à l'origine, pour sa gamme Pentium 4, les instructions SSE2 font désormais partie de l'Athlon 64 et de l'Opteron. Elles permettent la manipulation de registres 128 bits et offrent, en théorie, un gain de performance significatif sur les applications de calculs Audio/Vidéo/3D. Paradoxalement, les instructions SSE/SSE2 sont au coeur du fonctionnement de la technologie x86-64.
  
  
• Modularité de l'architecture : Comme nous l'avons déjà vu, l'architecture K8 permet plusieurs types de fonctionnements SMP pour une grande modularité pouvant répondre à des besoins divers. Bien que ce type de fonctionnalités soit plutôt destiné aux architectures serveurs auquel l'Opteron est dédié, la démocratisation du bi-processeur permettra peut-etre au grand publique de bénéficier de la modularité de l'architecture K8. On remerciera ici encore l'HyperTransport.

Cependant, si les processeurs ont tardé, les chipsets ainsi que les cartes mères sont prétes depuis bien longtemps, quasiment un an. Outre le chipset 8000 d'AMD (qui se décompose en 8111, 8131 et 8151), quatre autres fabricants proposent des chipsets destinées à l'Athlon 64 ou à l'Opteron. Bien entendu, comme une grande partie du Northbridge est désormais inclue dans le processeur, les chipsets pour AMD64 ne sont plus que des Southbridges Hyper-Transport doté d'un controleur AGP. A part ALi qui n'est pas distribué en Europe, les principaux fabricants de solutions pour l'Opteron et l'Athlon 64 sont nVidia avec le nForce3, SiS avec le SiS755 et enfin VIA avec le K8T800, ex-K8T400, ex-K8HTB.

Deuxième partie de notre trilogie, cet article a pour but de comparer les performances de l'Athlon 64 avec ses principaux rivaux. Disposant maintenant d'une plate-forme finale, nous pouvons constater les résultats du nouveau cheval de course d'AMD. Après avoir rapidement survolé les amélioration apportées par l'architecture K8 (nous y reviendrons en détail dans la 3eme partie), nous présenterons les plates-formes de tests ainsi que les différents logiciels utilisées. Comme nous avons voulu ce test le plus complet possible, nous avons comparé l'Athlon 64 au Pentium 4, mais aussi à l'Opteron et à l'Athlon XP. En guest star, nous accueillerons même le nouveau Pentium 4 "Extreme Edition"... Une fois le protocole de test clairement défini, nous pourrons passer aux tests à proprement parler dans de nombreux benchmarks et de nombreuses situations afin de nous faire un avis des performances du dernier né d'AMD.

Nous terminerons par un aperçu des capacités d'overclocking des différents processeurs (Athlon 64, Athlon 64 FX, mais aussi Pentium 4 EE) avant de conclure en connaissance de cause. Sans plus attendre, procédons.

Suite ( AMD64 : Survol des améliorations )