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:. Thoroughbred e Barton: as novas encarnações do Athlon

 Por Carlos E. Morimoto
 http://www.guiadohardware.net
 05/08/2002


O Athlon foi lançado pela AMD num momento crítico, em que o K6-2 e K6-3 não tinham mais condições de competir com o Pentium II em termos de desempenho e já começavam a perder terreno para o Celeron no mercado de baixo custo.

O ponto forte do K6-2, que assegurou sua sobrevivência mesmo depois do Athlon e do Duron, era a compatibilidade com as antigas placas soquete 7. Apesar de todos os problemas com as M598 e outros modelos de baixa qualidade, o processador vendia muita bem, tanto na forma de PCs novos baratíssimos (em geral por menos de 1200 reais) quanto como uma forma de upgrade para quem vinha do Pentium Clássico ou do MMX.

O K6-2 era uma alternativa barata, que teve seu tempo de glória, mas acabou atropelado pelo pelo Athlon e pelo Duron. A coisa chegou a um ponto em que um Duron de 800 MHz custava mais barato que um K6-2 de 500 MHz, mais de duas vezes mais lento que ele. O K6-2 ainda era fabricado numa técnica de 0.25 mícron, o que limitava sua freqüência de operação e ainda aumentava assustadoramente seu custo de produção.

A AMD chegou a lançar o K6-2+ e o K6-3+, versões de 0.18 mícron do K6, destinada aos notebooks, até que finalmente chegou a hora da despedida: em Janeiro de 2002 a produção da linha K6 foi definitivamente encerrada.

O próximo a ter sua morte decretada foi o próprio Duron, como comentei neste artigo:
http://www.guiadohardware.net/artigos/203/index.asp.

O motivo é que o Duron sempre foi uma versão de baixo custo do Athlon, um projeto com menos cache L2 (e consequentemente menos transístores) e filamentos de alumínio, contra os filamentos de cobre revestidos de alumínio do Athlon. Mas, com o surgimento dos processadores de 0.13 mícron o próprio Athlon ficou mais barato de se produzir. Assim como o K6-2, o Duron acabará sendo substituído por processadores mais rápidos e mais baratos de se produzir do que ele. O tempo não para.

Para a AMD ficou mais vantajoso manter apenas uma linha de processadores e definir as versões de alto e baixo custo apenas com base na freqüência de operação do que manter duas linhas de produção separadas. A Intel faz isso desde a época do Pentium II.

O primeiro Celeron nada mais era do que um Pentium II sem os chips externos de cache L2, enquanto o Celeron Coopermine era um Pentium III com metade do cache L2 desativado ainda em fábrica. Isto permitia à Intel aproveitar o grande número de processadores com defeitos no cache. Como os erros quase sempre são localizados, bastava localizar o problema e desabilitar a metade afetada, mantendo apenas a metade boa do cache. Ao invés de irem para o lixo, estes processadores viravam Celerons, uma verdadeira lição de reciclagem... ;-)

Mesmo dentro da família Athlon tivemos uma grande evolução. Tudo começou com os processadores com core K7, os antigos Athlon slot A que ainda era fabricados numa técnica de 0.25 mícron e utilizavam cache L2 externo, operando à metade da freqüência do processador. Estes foram logo substituídos pelos K75, que já eram fabricados numa técnica de 0.18 mícron, embora mantivessem o formato de cartucho. Esta segunda família atingiu a marca de 1.0 GHz.

Mas, a plataforma decolou mesmo com o Athlon Thunderbird, o primeiro Athlon a incluir cache L2 integrado e vir no formato soquete A. O Thunderbird atingiu a marca de 1.4 GHz e deu lugar à quarta encarnação do Athlon, o Palomino, que trouxe como inovações um consumo elétrico um pouco inferior e novas instruções que melhoraram o desempenho do processador em vários aplicativos.

Foi a partir do Palomino que a AMD adotou o índice TPI, vendendo os processadores com base num índice de desempenho que comparava a potência com a dos antigos Athlon Thunderbird (apenas desculpa, já que claramente o objetivo dos números é comparar o desempenho com o do Pentium 4). Nasceu então o Athlon XP, que atingiu a marca de 1.73 GHz, equivalente ao índice 2100+ em março deste ano.

Combinando as novas instruções com o uso de memória DDR, o Athlon XP consegue bater facilmente os Pentium 4 de 2.2 GHz e ainda competir de igual para igual com os de 2.4 GHz. O problema é que ao contrário da AMD, a Intel não ficou parada de boca aberta, mas continuou queimando munição, lançando rapidamente novas versões do Pentium 4, que até o final do ano superará a marca dos 3.0 GHz. Apesar de oferecer um desempenho por MHz superior ao do Pentium 4, não é de se esperar que a apenas 1.73 GHz o Palomino tenha condições de competir com esta nova safra. A AMD parecia estar condenada a voltar a ser a segunda colocada, como na época do K6-2, até que...

:. Nasce o Thoroughbred

A AMD trabalhou muito durante os últimos anos para aperfeiçoar sua técnica de produção de 0.18 mícron até o limite. Para ver o quanto conseguiram esticar o clock dos processadores basta lembrar que o Athlon K75, no formato slot A atingiu apenas 1.0 GHz e era fabricado basicamente na mesma técnica de 0.18 mícron dos processadores atuais. A AMD conseguiu lançar mais duas famílias de processadores, chegando aos 1.73 GHz com o Palomino. Isto é muito próximo dos 2.0 GHz que a Intel conseguiu com seu Pentium 4 Willamette, também de 0.18 mícron.

A diferença fundamental é que a Intel já está produzindo a maior parte dos seus processadores na nova técnica de 0.13 mícron usada no Pentium 4 Northwood. De fato, atualmente o único processador Intel que ainda é produzido numa técnica de 0.18 mícron é o Celeron Willamette, uma versão de baixo custo do antigo Pentium 4, que vem com apenas 128 KB de cache e está sendo produzido em versões a partir de 1.7 GHz. Este Celeron servirá apenas como um vetor de transição, até que a Intel seja capaz de produzir unidades suficientes do Pentium 4 Northwood. Não é viável para eles manter a produção durante muito tempo, pois por ser baseado na técnica antiga, o Celeron é mais caro de se produzir do que o Pentium 4 Northwood, muito mais rápido que ele. De fato, a Intel já demonstrou uma versão de 3.5 GHz do Pentium 4, refrigerada com um cooler comum. Só estão esperando o momento oportuno para lançá-lo.

A Intel conta ainda com a vantagem de já utilizar waffers de silício de 30 centímetros, enquanto a AMD ainda utiliza waffers menores, de 20 centímetros. O custo unitário dos waffers de 30 cm é maior que o dos de 20 cm naturalmente, mas em compensação eles permitem produzir um número muito maior de processadores por unidade, o que reduz substancialmente o custo de produção por processador. A Intel consegue produzir 497 processadores Pentium 4 Northwood por waffer, enquanto a AMD produz apenas 327 processadores Athlon Thoroughbred por waffer.


(foto cortesia da Intel)

Como mesmo com o índice de desempenho está sendo difícil para a AMD conseguir acompanhar a escalada do Pentium 4, a chance reside em conseguir vender seus processadores por um preço mais baixos, até por que a maioria dos usuários não considera o desempenho por MHz na hora da compra, apenas o preço e o clock dos processadores.

Para manter o custo de produção o mais baixo possível e com isto manter sua margem de manobra a AMD optou por não incluir muitas melhorias no Athlon Thoroughbred. Ao contrário do que se pensava até pouco tempo atrás, ele não virá com 512 KB de cache L2 e não trará nenhum outro ganho tangível de desempenho. O Thoroughbred será capaz de operar a freqüências mais altas, esquentará um pouco menos e só. A única grande vantagem é que ele é mais barato de produzir, o que dará mais munição para a AMD baixar seus preços, conforme a Intel lance versões mais rápidas do Pentium 4.

:. Os números

O Athlon Thoroughbred possui 37.2 milhões de transístores, 300 mil a menos que o Athlon Palomino, que possui 37.5 milhões. Segundo a AMD, esta pequena diminuição foi resultado de alterações no projeto do processador, que melhoraram a eficiência de alguns dos componentes internos. Segundo eles, além de permitirem reduzir em quase 1% o tamanho do processador, as alterações podem também trazer pequenos ganhos de desempenho em algumas áreas.

Graças à técnica de 0.13 mícron o tamanho físico do processador diminuiu de 128 mm² para apenas 80mm², uma redução de mais de 40%:


(imagem cortesia da AMD)

Junto com o tamanho do processador, foi reduzida também a voltagem. Enquanto o Palomino 2100+ utilizava 1.75v, os Thoroughbreds utilizarão de 1.5v a 1.65v, dependendo da versão.

A primeira leva incluirá processadores de 1.46 GHz (1700+) a 1.8 GHz (2200+). Dentro destes, as versões de 1.46, 1.53 e 1.6 GHz utilizarão 1.5v, as versões de 1.66 e 1.73 GHz utilizarão 1.6v, enquanto a versão mais rápida, de 1.8 GHz utilizará 1.65v.

O consumo elétrico caiu menos do que se esperava. O Palomino de 1.73 GHz tem um consumo típico de 64.3 Watts, que sobe para até 72 Watts nos momentos de atividade intensa do processador. O Thoroughbred de 1.73 GHz por sua vez tem um consumo típico de 56.4 Watts e até 62.1 Watts nos momentos de pico. Ou seja, a redução no consumo e aquecimento foi de apenas 12.7% no consumo típico e 13.7% no máximo.

O Thoroughbred de 1.8 GHz (2200+) já quase iguala o consumo do Palomino de 1.73 GHz, consumindo de 61.7 Watts (típico) a 67.9 Watts (máximo). Ou seja, não vai ser graças ao Thoroughbred que você poderá economizar com o cooler :-)

Se serve de consolo, o consumo do Pentium 4 Northwood também não está muito atrás. A versão de 2.2 GHz, que teoricamente oferece um desempenho semelhante consome 55.1 Watts (típico), com um consumo máximo de aproximadamente 61 Watts, mesmo utilizando apenas 1.5v. O problema do alto consumo elétrico dos processadores não é apenas da AMD...

Como o Thoroughbred traz poucas mudanças além da voltagem mais baixa, a maior parte das placas mãe compatíveis com o Athlon Palomino suportarão o upgrade direto. As limitações se resumem basicamente ao BIOS, que deve ser capaz de detectar corretamente a tensão e freqüência do processador.

No momento, a lista de incompatibilidade da AMD inclui apenas as Abit ABIT KX7-333 e ABIT AT7 e a Shuttle AK35GT2/R. Esta lista não é extensiva, o que significa que outras placas mãe podem ser incompatíveis e mesmo estas três podem vir a ser compatíveis com uma nova atualização do BIOS. Aliás, como das outras vezes, por vias das dúvidas é sempre recomendável atualizar o BIOS da sua placa mãe antes de fazer a troca do processador.

Como o desempenho continua exatamente igual ao do Palomino, então o upgrade seria vantajoso apenas para quem possui um Athlon XP mais lento e quer trocá-lo um por um mais rápido. Lembre-se que em muitos casos será preciso trocar também o cooler, fazendo com que o ganho de desempenho não compense o gasto. Apesar da escalada do índice TPI, um 2200+ é apenas 400 MHz mais rápido que um velho 1600+ (1.4 GHz), um ganho de desempenho real de pouco mais de 25%. Você pode ver um comparativo de desempenho entre os Palominos de 1.66 e 1.73 GHz e o Thoroughbred de 1.8 GHz no:
http://www.amdmb.com/article-display.php?ArticleID=187&PageID=5

Visualmente, as diferenças são o core bem menor (o que significa ainda mais cuidado na hora de prender o cooler) e a ausência dos resistores na parte inferior do processador:


(foto cortesia da AMD)

Parece que ainda não ficou decidido se o processador será verde ou marrom, pois nas fotos publicitárias ele aparece verde e nas engeniring samples enviadas a alguns sites ele é marrom. De qualquer forma, seja qual for a cor do processador quando chegar ao mercado, a mudança será apenas estética. Ao contrário dos seres humanos, os processadores não são estimulados intelectualmente pela cor verde :-)

:. Athlon Barton

Apesar da técnica de 0.13 mícron, a AMD não deve conseguir ir muito longe com o Thoroughbred. O problema fundamental começa a ser a própria arquitetura do processador e não tanto a técnica de produção. O Athlon utiliza uma arquitetura bastante eficiente, com apenas 12 estágios de pipeline (contra os 20 do Pentium 4) e um número relativamente pequeno de transístores (pelo menos se comparado aos 55 milhões do Pentium 4 Northwood) que apresenta um desempenho por clock muito convincente, mas em compensação tem dificuldades em atingir grande freqüências de operação muito altas.

Prova disto é que para atingir meros 1.8 GHz já foi preciso utilizar os 1.65v, a tensão máxima prevista para o processador. No teste realizado pelo Anandtech.com o máximo que conseguiram, utilizando a voltagem default foi overclocar o processador de 1.8 para 1.825 GHz, um ganho de menos de 2%. É de se esperar que conforme consiga refinar a técnica de produção, a AMD consiga produzir processadores mais rápidos, assim como fez com a safra de 0.18 mícron, talvez chegando perto dos 2.4 GHz, que seria o limite teórico da arquitetura. Mas tenha certeza que estes avanços serão feitos lentamente, de 66 em 66 MHz. Dificilmente chegaremos a ter um Thoroughbred campeão de overclock como os Athlon AXIA e os primeiros Durons...

Se a fonte do aumento da freqüência de operação começa a se esgotar, resta ainda à AMD o recurso de dobrar o cache L2 do Athlon, cobrindo os 512 KB que a Intel colocou na mesa com o Northwood.

O aumento no cache representaria um ganho real de desempenho de entre 1o e 20%, dependendo do aplicativo e ajudaria a abrir as portas do mercado de servidores, que valoriza os processadores com muito cache L2. Este Athlon turbinado já tem nome é o Athlon Barton, cujo lançamento foi prometido para o final deste ano.

Ao contrário do que se pensava a até pouco tempo atrás, o Barton não utilizará SOI, por isso não será capaz de atingir freqüências de operação mais altas que o Thoroughbred. Por ser formado por memória estática, o cache L2 consome uma quantidade de eletricidade muito pequena e consequentemente não causa um aumento muito significativo no consumo elétrico. Se produzido na mesma técnica de produção, o processador continua sendo capaz de atingir a mesma freqüência de operação, seja com 256, seja com 512 KB de cache. Ou seja, cache não atrapalha, mas também não faz milagres... ;-)

Não se sabe se a AMD usará o aumento de desempenho do Barton para desachatar o índice TPI, que desde o Athlon XP 1500+ têm aumentado em 100 pontos a cada incremento de 66 MHz do processador, ou se o Barton servirá apenas para atingir um índice de desempenho mais alto. Nesta segunda hipótese o Barton de 1.8 GHz poderia receber o índice 2400+ ou mesmo 2600+, dependendo do IDD (índice de desespero :) do pessoal da AMD...

:. Opteron / Hammer

Tanto o Thoroughbred quanto o Barton servirão apenas de paliativos para conter o avanço do Pentium 4 enquanto a AMD prepara o lançamento do Opteron.

É no x86-64 que a AMD está apostando todas as suas fichas para o futuro. A ansiedade em torno do novo processador é grande, em parte devido à falta de informações oficiais sobre ele.

A AMD prometeu o lançamento para Dezembro deste ano, deixou claro que o Opteron terá duas versões, uma para servidores e outra para desktops, divulgou que o processador incluirá um controlador de memória próprio, que bipassará o chipset, permitindo uma diminuição considerável na latência da memória RAM e que continuará vendendo-o usando o índice de desempenho. Tivemos ainda algumas demonstrações de micros montados, rodando o Windows XP e versões de 64 bits do Linux, atestando que o processador realmente é capaz de rodar tanto aplicativos de 64 bits quanto de 32 bits mantendo um bom desempenho e só. O resto é apenas especulação.

De qualquer forma, você pode ver um apanhado sobre as informações disponíveis, incluindo algumas fotos e informações sobre as primeiras placas e chipsets para o Opteron neste artigo que publiquei em Abril:

http://www.guiadohardware.net/artigos/197/

Vale lembrar que Opteron será o nome comercial do processador. O codenome da arquitetura, usado até mais comumente é Hammer, com as variações ClawHammer e SledgeHammer, que se referem às versões desktop e servidor.

Ainda é muito cedo para dizer se o Opteron conseguirá ou não fazer sucesso, mas se a AMD conseguir realmente cumprir suas promessas, os prognósticos são muito bons, afinal, por pouco mais do que um Athlon ou Pentium 4, será possível levar pra casa um processador de 64 bits, que permitirá utilizar tanto a nova safra de aplicativos, quanto os aplicativos de 32 bits tradicionais, lado a lado.

Será que depois de todos os apuros a AMD é quem rirá por último?




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