Athlon: quando a AMD deixou para trás o complexo de vira-lata (Parte 1 - Apresentação)

Esta série de postagens será sobre o produto que representou não apenas uma mudança de paradigma para a AMD, mas também de cultura: a partir deste lançamento a empresa demonstrou que podia competir de igual para igual com a gigante e arquirival Intel também no segmento de alto desempenho. O produto em questão é o processador Athlon!

Um breve histórico da AMD

A AMD foi fundada em 1969 por um grupo de executivos e engenheiros oriundos da Fairchild Semiconductor, um grande fabricante de semicondutores da época. Inicialmente a AMD fabricava controladores lógicos e chips de memória RAM, entrando no mercado de microprocessadores em 1975 ao lançar um clone do Intel 8080 de 8 bits feito através de engenharia reversa. Até 1994 os produtos da empresa se limitavam a clones dos processadores Intel 8088/8086, 286, 386 e 486 obtidos através de contratos de licenciamento dos projetos com a Intel - apesar de que, no caso dos 386 e 486, a AMD teve que ir à justiça americana para obrigar a Intel a honrar o compromisso de fornecimento dos projetos que ela havia rompido unilateralmente a partir do 386.

O Athlon inicialmente era em cartucho e utilizava o Slot A

O primeiro projeto de microprocessador feito pela própria AMD foi o K5. Lançado em 1995, possuía uma arquitetura interna similar ao do Pentium (os processadores AMD 5x86 na verdade possuíam a mesma arquitetura interna do 486, porém com uma frequência de operação um pouco maior). Em 1996 a AMD compra a NexGen, uma pequena fabricante de processadores cujos projetos deram origem ao K6, processador equivalente ao Pentium MMX porém com um conjunto de instruções similar ao do Pentium Pro. Juntamente com os seus sucessores foi o primeiro grande sucesso em vendas da AMD.

Detalhe do processador e do seu dissipador de calor

O processador K6-2 era um K6 com o processo de fabricação melhorado para atingir frequências de operação maiores, enquanto que o K6-III foi o primeiro processador para PCs desktop a contar com a memória cache L2 integrada no mesmo chip do processador, operando na mesma frequência. Todos os processadores da família K5/K6 utilizavam o mesmo padrão de pinagem do Pentium (o soquete 7), muito embora alguns modelos do K6-2 e todos os K6-III requeriam que o barramento frontal operasse em 100 MHz, contra 66 MHz dos modelos anteriores - as placas mãe soquete 7 capazes de operar nesta frequência eram chamadas de Super 7. Entretanto o maior problema dos K6 era o seu fraco co-processador matemático, que os tornava contra-indicados para PCs de jogos e outras tarefas que utilizam intensivamente esta unidade, como CAD e renderização de imagens e vídeos.

Numeração do processador Athlon de 600 Mhz

A chegada do Athlon

Até os K6 a AMD se focava apenas nos mercados de equipamentos de baixo e médio custo, concorrendo basicamente com o Celeron da Intel. Isto iria mudar completamente em 1999 com o lançamento do Athlon, um processador radicalmente avançado para a época e que se mostraria superior em muitos aspectos aos produtos topo de linha da Intel, tendo até recebido na época o apelido de "Pentium III killer". :-)

Vista lateral do processador

A primeira quebra de paradigma do novo Athlon (cujo nome-código da primeira geração é K7 e também é conhecido como Athlon clássico) foi o uso de um novo padrão de placas mãe baseada no Slot A, terminando com o histórico de compatibilidade com o padrão soquete 7 do antigo Pentium. As placas mãe Slot A eram produtos inteiramente novos, com um projeto de barramento externo baseado no protocolo EV6 dos processadores Alpha da DEC. De forma inédita, este barramento introduziu o conceito de duas transferências de dados por pulso de clock, técnica conhecida como DDR (Double Data Rate). Como curiosidade, os Pentium II e III de época também utilizavam um sistema de encaixe bastante parecido (que nos Intel tinha o nome de Slot 1) mas que era mecanicamente e eletricamente incompatível com o Slot A, além de possuírem a sinalização do barramento externo AGTL+, completamente diferente do EV6.

Solução de refrigeração

A arquitetura interna do Athlon também tinha poucos traços em comum com a da família K6, principalmente no co-processador matemático que foi completamente redesenhado, contando agora com tripla canalização (como se fossem três co-processadores dentro da mesma unidade), o que resolveu definitivamente o problema de baixo desempenho em aplicações que demandam bastante cálculos que havia nos K6. Inicialmente o Athlon foi lançado em modelos de 500 até 700 MHz, com as seguintes características:

• Pinagem Slot A (242 pinos);
• Litografia de 0,25 µm;
• Cache L1 de 128 KB;
• Cache L2 de 512 KB operando na metade da frequência do processador;
• Barramento externo EV6 operando em 100 Mhz DDR (ou 200 Mhz);
• Tensão do núcleo de 1,6 V.

Cartucho do processador com o cooler removido

Acima dos modelos de 700 MHz a AMD teve problemas para encontrar na época chips de memória cache L2 (os chamados chips SRAM) capazes de operar em frequências mais elevadas, e teve que aumentar o divisor que determina a frequência de operação da memória cache L2 nos Athlon acima de 700 MHz. Por exemplo, no Athlon clássico de 1 Ghz o cache L2 opera a 1/3 da frequência do processador ou 333 MHz. Aliás, o Athlon foi o primeiro processador a atingir a barreira dos 1 GHz de frequência, lá nos idos do ano 2000!

Para esta série de postagens foi empegado um Athlon de 600 MHz cujo cache L2 opera a 300 MHz.

Detalhe do chip do microprocessador dentro do cartucho

Para o lançamento do Athlon a AMD teve também que pela primeira vez projetar um chipset (circuito de apoio) próprio para equipar as placas mãe Slot A, o AMD-750, devido ao fato de que nenhum outro fabricante de chipsets da época (tais como a Via, Ali e SiS) tinha "intimidade" com o novo modelo de barramento EV6 para terem produtos prontos para o lançamento do Athlon. Este fato acabou levando a um aumento de preços das primeiras placas Slot A, simplesmente pela oferta reduzida pois a AMD não dava conta de produzir os AMD-750 em volume suficiente para a demanda, o que foi mais um indicador do grande sucesso do Athlon. Somente alguns meses mais tarde a Via lançou o chipset KX133, o que aumentou a oferta de placas Slot A no mercado.

Me lembro que no início do ano 2000 estive no Paraguai para comprar uma placa mãe, processador e módulos de memória novos para substituir o heroico Pentium MMX que eu usava na ocasião. Eu tinha a intenção de comprar um Athlon, mas o custo da placa mãe extrapolava bastante o meu orçamento (eu era um mero estagiário na época...) e tive que me contentar com um K6-III mesmo. :-)

Outra curiosidade é que as primeiras placas Slot A da Asus vinham em caixas discretas, sem a identificação do fabricante. Corria na época o boato de que a Asus não queria "magoar" a Intel por lançar um produto para a concorrente... sim, o lançamento do Athlon realmente sacudiu o mercado! Na segunda parte deste especial mostrarei uma das primeiras placas mãe Slot A a chegarem no mercado, a Asus K7M baseada no AMD-750. Não percam! 

EDIT 06/10/2016: confira a propaganda de 1999 do lançamento do Athlon:

Por fim, gostaria de deixar um agradecimento especial ao meu estimado primo Carlos Eduardo Simeoni pela doação do processador Athlon 600 e da placa mãe Asus K7M utilizados nesta série de postagens. Valeu mesmo!

Próximo:

Athlon: quando a AMD deixou para trás o complexo de vira-lata (Parte 2 - Montagem)