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Mis sur le marché en 1999, l'Athlon remplace les K6-2 et K6-3, c'est le premier processeur d'AMD a avoir concurrencé les équivalents d'INTEL (le Pentium III). Le K7 (son autre nom) intègre 22 millions de transistors alors que le Pentium III Katmai n'en utilise seulement que 9,5 millions. Au niveau interne, il est superscalaire sur 3 niveaux. Son architecture interne intègre 3 unités de calcul (coprocesseur mathématique en virgule flottante) qui peuvent fonctionner en même temps (contre 2 mais pas simultanément pour le Pentium III), 3 unités de décodages CISC - RISC et 3 unités de calcul en entiers.
Les premières versions utilisent le Slot A pour des vitesses de 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950 et 1000 Mhz. La taille du cache L1 est de 128 Ko, celle du cache L2 est 512 KB monté en carte fille en version standard, certaines versions intègrent jusque 8 MB. La vitesse du cache varie de 2/5 à 1/3 de celle interne du microprocesseur. Il intègre les instructions MMX et 3DNow! L'Athlon utilise le bus Alpha EV6 pour la connexion avec le Northbridge (technologie utilisée dans les Alpha de Compaq-Digital) qui permet des bus externes à 200 Mhz (100 Mhz, avec transfert sur les flancs montants et descendants simultanément). L'intérêt de ce bus n'est réellement apparu qu'avec la version suivante et l'utilisation de chipsets acceptant les mémoires DDR (cette version utilise de la Dimm 133 Mhz).
En changeant de Core (Thunderbird, T-Bird) en 2000, l'Athlon adopte le socket A de 462 broches (souvent appelé socket 462). Le cache L2 est cette fois implanté dans le coeur du processeur. Il passe à 256 KB on died, la gravure à 0,18 micron. Cette version utilise des mémoires DDR et tire pleinement profit des caractéristiques du bus EV6. Le Front Side Bus (vitesse externe) est de 100 (modèles B) et 133 Mhz (modèles C) (avec le doublement des flancs montants et descendants, soit 200 et 266 en pratique). Les fréquences vont de 850 Mhz à 1,4 Ghz (modèles B) et de 1 à 1,4 Gz (modèle C). Une version bon marchée basée sur la même architecture mais avec des mémoires caches inférieures est également produite, le Duron.
Ces processeurs sont connus pour chauffer énormément, la version suivante est l'Athlon XP avec une architecture nettement modifiée corrige ce problème.
Chipset associés: KX 133 - AMD-750 - KT 266 et KT333
Définitions annexes: Sempron - Version 64 bits - Athlon MP
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