AMD Athlon XP — x86-сумісний процесор архітектури K7, що став результатом розвитку сімейства процесорів AMD Athlon. Важливою відмінністю Athlon XP від своїх попередників стала підтримка набору інструкцій SSE, яка в комбінації з технологією 3DNow! отримала назву 3DNow! Professional. Також був доопрацьований механізм роботи з віртуальною пам'яттю (TLB) і блок апаратної передвибірки даних з оперативної пам'яті.

Модернізована архітектура K7 отримала маркетингову назву - «QuantiSpeed Architecture». Нова назва була придумана з метою введення для Athlon XP системи PR-рейтингів, відповідно до якоїсь умовної частоти процесора з ядром «Thunderbird», на якій могла бути отримана аналогічна продуктивність. Такий підхід дозволяв оцінювати продуктивність не тільки пропорційно тактовій частоті процесора, а також враховуючи .

Крім самого Athlon XP, до серії XP відносяться процесори Athlon XP-M (Athlon 4), призначені для ноутбуків, і Athlon MP, призначені для серверів. Крім того, частина процесорів Duron, призначених для систем нижнього цінового рівня, являє собою Athlon XP з частково відключеним кешем другого рівня, а процесори Geode NX, призначені для вбудованих систем — Athlon XP із зниженим енергоспоживанням.

Виробництво Athlon XP було розпочато в 2001 році. Наприкінці 2003 року почалося їх поступове витіснення в нижню цінову категорію процесорами архітектури K8, а в 2004 році компанією AMD були представлені нові бюджетні процесори Sempron, частина яких являла собою перейменовані Athlon XP.

Опис Процесори сімейства Athlon XP для настільних комп'ютерів і серверів, а також більша частина процесорів для ноутбуків («мобільні»), виконані в корпусі типу FCPGA (розміри корпусу — 49,5 × 49,5 мм) і призначені для установки в системні плати з 462-контактним гніздовим роз'ємом Socket A (процесори мають 453 контакти, так як частина контактних отворів роз'єму закрита).

Корпус процесорів Athlon 4 і ранніх Athlon MP на ядрі Palomino (моделі 1000 і 1200 МГц) має підкладку з керамічного матеріалу, а корпус інших процесорів Athlon XP і MP — з органічного матеріалу (зеленого або коричневого кольору). Перехід на нові матеріали був пов'язаний з тим, що застосування органічної речовини для виготовлення підкладки корпусу дозволяє підвищити стабільність роботи процесорів на більш високих тактових частотах.

Відкритий кристал процесора розташований на лицьовій стороні підкладки корпусу і сполучений з нею за допомогою спеціальної речовини (), що дозволяє компенсувати різницю у швидкості теплового розширення кристала і підкладки. На лицьовій стороні підкладки знаходяться також SMD-елементи (за винятком процесорів на ядрі Palomino, починаючи з моделі 1500 +) і перемички (зазвичай звані містками), що задають напругу живлення, частоту і розмір включеної кеш-пам'яті другого рівня. Перемички розташовуються групами, які мають позначення L1-L11 в процесорах на ядрі Palomino і L1-L12 в процесорах на більш нових ядрах (Thoroughbred, Barton, Thorton). За допомогою графіту або струмопровідного клею оверклокери користувалися перемичками для управління параметрами процесора. У пізніх процесорах Athlon XP використовувалася також «безмісткова» упаковка, в якій конфігураційні перемички приховані під шаром лаку«Безмостиковая» упаковка: перемычки процессора Athlon XP под слоем лака . На звороті підкладки корпусу розташовані контакти, а в процесорах на ядрі Palomino (починаючи з моделі 1500 +) між контактами встановлені SMD-елементи.

Частина мобільних процесорів на ядрах Thoroughbred і Barton випускалася в 563-контактному корпусі типу mPGA (33 × 33 мм). Такі процесори встановлювалися в роз'єм Socket 563, несумісний з роз'ємом Socket A. Корпус типу mPGA також передбачає підкладку з органічного матеріалу і відкритий кристал, проте його габарити менше у порівнянні з корпусом типу FCPGA. Незважаючи на те що процесори в такому корпусі призначені для мобільних комп'ютерів, існує системна плата з роз'ємом Socket 563 для настільних комп'ютерів — PC Chips M863G.

Маркування процесорів на ядрі Palomino нанесене на кристал процесора, а процесорів на більш нових ядрах — на наклейку, розташовану біля кристала. Через те, що процесори сімейства Athlon XP мають відкритий кристал, для запобігання пошкодженням через перекіс радіатора передбачений захист у формі чотирьох круглих прокладок, розташованих у кутах підкладки корпусу. Однак, незважаючи на наявність цих прокладок, при неакуратній установці радіатора (особливо недосвідченими користувачами) кристал отримував тріщини і відколи.

Вплив таких пошкоджень на працездатність процесора залежав від місця відколу. У деяких випадках процесор, що отримав істотні пошкодження кристала (відколи до 2-3 мм з кута), продовжував працювати без збоїв чи з рідкісними збоями, в той же час, процесор з незначними відколами міг повністю вийти з ладу. У тому випадку, якщо відкол припадав на область кешу другого рівня, існувала можливість відключити пошкоджений кеш, змінюючи конфігурацію містків, що відповідають за його розмір. Таким чином процесор Athlon XP набував працездатність, однак фактично працював як процесор Duron (у разі ядра Thoroughbred), або як процесор на ядрі Thorton з меншим рейтингом (у разі ядра Barton).

Особливості архітектури

Ключовими особливостями процесорів архітектури К7 є: Блок цілих обчислень (ALU), що містить три конвеєри глибиною 10 стадій, що дозволяє процесору виконувати до трьох інструкцій за такт. Блок дійсночисельних обчислень (FPU), що містить три конвеєри глибиною 15 стадій. Системна шина EV6, ліцензована у компанії DEC, що забезпечує передачу даних по обох напрямках тактового сигналу. Це дозволило при фізичній частоті 100—200 МГц отримати ефективну частоту 200—400 МГц, що відповідає пропускній здатності 1,6—3,2 Гбайт/с. Крім того, шина EV6 використовує протокол «точка-точка», що дозволяє організувати ефективну багатопроцесорну систему. Кеш-пам'ять першого рівня об'ємом 128 кбайт (64 кбайт кешу інструкцій та 64 кбайт кешу даних). Розширений набір інструкцій Extended 3DNow! підтримка набору SSE пізніми представниками архітектури K7.

Моделі Першими процесорами сімейства стали мобільні процесори Athlon 4, анонсовані 14 травня 2001 року. 5 червня 2001 року було анонсовано процесори Athlon MP, призначені для використання у багатопроцесорних системах. Перший процесор Athlon XP для настільних комп'ютерів було представлено 9 жовтня 2001 року.

Вперше з 1996 року процесори AMD отримали рейтингову систему позначення моделей. Офіційно рейтинг процесора Athlon XP був прирівняний до тактової частоти процесора Athlon, що має рівну або трохи меншу продуктивність у наборі офісних, графічних та мультимедійних програм, ігор та ігрових бенчмарків. Проте насправді рейтинг показував продуктивність процесорів Athlon XP щодо конкуруючого процесора Intel Pentium 4.

Перші процесори Athlon XP на ядрі Palomino виготовлялися за 180-нм технологією. Подальшим розвитком лінійки стали процесори на ядрі Thoroughbred (130 нм). Ядро Thoroughbred використовувалося також у бюджетних процесорах Sempron. Останнім ядром, використаним у процесорах Athlon XP, стало ядро Barton, яке відрізнялося від ядра Thoroughbred збільшеним розміром кеш-пам'яті другого рівня. Також у процесорах Athlon XP використовувалося ядро Thorton, що було ядро Barton з частково відключеним кешем другого рівня. За своїми характеристиками процесори на ядрі Thorton практично не відрізнялися від процесорів на ядрі Thoroughbred, проте були дорожчими у виробництві за рахунок більшої площі кристала.

Нижче представлені дати анонсу різних моделей процесорів Athlon XP, Athlon MP, Athlon 4 та Mobile Athlon XP (Athlon XP-M), а також їх вартість на момент анонсу.

+ Процесори Athlon XPМодель 1500+ 1600+ 1700+ 1800+ 1900+ 2000+ 2100+ 2200+ 2400+ 2600+ 2700+ 2800+ 2500+ 3000+ 3200+ Анонсований 9 жовтня 2001 5 листопада 2001 7 січня 2002 13 березня 2002 10 червня 2002 21 серпня 2002 1 жовтня 2002 10 лютого 2003 13 травня 2003Ціна, долл.Скільки коштував процесор на момент анонсу в партії від 1000 штук. AMD K7 microprocessor family AMD выпускает мобильный Thoroughbred AMD выпускает новые мобильные CPU Ціни на процесори з ядром Barton и Athlon MP 2600+ 130 160 190 252 269 339 420 241 193 297 349 397 169 588 464

+ Процесори Athlon MPМодель 1000 1200 1500+ 1600+ 1800+ 1900+ 2000+ 2100+ 2200+ 2400+ 2600+ 2800+ Анонсований 5 липня 2001 15 жовтня 2001 12 грудня 2001 13 березня 2002 19 червня 2002 27 серпня 2002 10 грудня 2002 4 лютого 2003 6 травня 2003Ціна, долл. 215 265 180 210 302 319 415 262 224 228 273 275

+ Мобільні процесори Athlon 4Тактова частота, МГц 850 900 950 1000 1100 1200 1300 1400 Анонсований 14 травня 2001 20 серпня 2001 12 листопада 2001 28 січня 2002 13 березня 2002Ціна, долл. 240 270 350 425 425 525 525 380

+ Мобільні процесори Athlon XPМодель 1400+ 1500+ 1600+ 1700+ 1800+ 1900+ 2000+ 2100+ Анонсований 17 квітня 2002 15 липня 2002 24 вересня 2002 17 травня 2004 Ціна, долл. 190 250 380 489 335 239 345 97

Athlon XP

Palomino (Model 6) Процесори Athlon XP на ядрі Palomino були представлені AMD у жовтні 2001 року і являли собою модернізоване ядро Thunderbird, що використовувалося процесорами Athlon. Також як і процесори Athlon, Athlon XP мали розділений кеш першого рівня, обсяг якого становив 128 Кбайт (по 64 Кбайт на дані та інструкції), і вбудований об'єднаний кеш другого рівня об'ємом 256 Кбайт, як і раніше мав 64-бітну шину.

Основними нововведеннями, представленими у ядрі Palomino, були блок інструкцій SSE, і навіть механізм апаратної передвиборки даних (hardware prefetch). Завдяки цим нововведенням продуктивність процесорів Athlon XP на ядрі Palomino на 2-5 відсотків перевищувала продуктивність процесорів Athlon на ядрі Thunderbird за однакової тактової частоти.

Крім того, процесори Athlon XP мали вбудований датчик температури (термодіод), що дозволяло при використанні системної плати, що підтримує роботу з цим датчиком, організувати ефективніший захист від перегріву, ніж при використанні зовнішнього термодатчика. Однак через те, що небагато системних плат мали таку можливість, а в процесорах був відсутній вбудований механізм аварійного вимикання, ефективність термозахисту, як і у процесорів Athlon, залишалася низькою.

Процесори Athlon XP на ядрі Palomino випускалися за 180-нм технологією та містили 37,5 млн транзисторів. Площа кристала при цьому становила 129 мм². Процесори працювали з ефективною частотою системної шини (FSB) 266 МГц. Напруга ядра процесорів на ядрі Palomino складала 1,75 В, максимальне тепловиділення — 72 Вт (на частоті 1733 МГц, модель 2100+).

Thoroughbred (Model 8) Ядро Thoroughbred являло собою ядро Palomino, вироблене за новою 130-нм технологією. Архітектура ядра у своїй залишилася незмінною. Планувалося, що процесори на ядрі Thoroughbred будуть представлені на початку 2002 року, але через технологічні проблеми анонс неодноразово переносився на пізніший термін. Офіційно процесори Athlon XP на ядрі Thoroughbred були представлені 10 червня 2002 року, проте компанія AMD не могла забезпечити їхнє масове постачання протягом декількох місяців після анонсу.I’m D ;-)  — журнал «Компьютерра» (№ 44 от 25 ноября 2002 года)

Максимальна тактова частота, яку змогли досягти процесори на ядрі Thoroughbred першої версії, становила 1800 МГц (для порівняння, старша модель Athlon XP на ядрі Palomino працювала на частоті 1733 МГц), тому восени 2002 року компанія AMD випустила оновлену версію ядра Thoroughbred (ревізія B0). Старша модель Athlon XP на ядрі Thoroughbred ревізії B0 працювала на частоті 2200 МГц (дана модель була призначена тільки для ринку OEM і не надійшла до широкого продажу). Серед користувачів процесори з ядром першої ревізії (A0) зазвичай називали Thoroughbred-A, а процесори з ядром ревізії B0 — Thoroughbred-B.

Завдяки високому частотному потенціалу та низькій ціні, молодші процесори на ядрі Thoroughbred-B користувалися популярністю серед оверклокерів. Крім того, ранні процесори на цьому ядрі мали вільний множник, що значно спрощувало їхній розгін.