Noch einmal erlebt der Athlon ein Facelifting: Mit neuem »Palomino«-Kern will AMD den Prozessor für die Zukunft rüsten. Wir zeigen, was Anwender vom Athlon 4 erwarten können.

 Fakten, Fakten, Fakten

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Wild war in den letzten Wochen über den Athlon-Nachfolger »Palomino« spekuliert worden: Unterstützt der neue Prozessor SSE? Wird AMD die Pipeline verlängern? Bleibt der Cache gleich groß? Jetzt liegen die Fakten endlich auf dem Tisch: Chip-Hersteller AMD hat am 15. Mai den lange erwarteten Athlon-Nachfolger offiziell vorgestellt. Zwar wird der neue Prozessor zunächst nur in einer Notebook-Variante produziert, doch bleiben der Kern und somit auch die technischen Merkmale für den Desktop-Prozessor im Wesentlichen gleich.

Der Palomino, von AMDs Marketing-Strategen provozierend Athlon 4 getauft, bietet im Vergleich zum Vorgänger Verbesserungen im Detail. Keine komplett neue Architektur, keine längere Pipeline, kein größerer Cache. Spektakulärste Neuerung ist die neue, SSE-kompatible Recheneinheit des Athlon 4.

SSE ist eine Befehlssatz-Erweiterung, die bislang nur von Intel-Prozessoren vollständig unterstützt wurde. Das Kürzel steht für Streaming SIMD Extension, wobei SIMD wiederum Single Instruction Multiple Data bedeutet. Vor allem Spiele profitieren von Befehlen, die mehrere Ergebnisse auf einmal liefern. Solche Operationen helfen zum Beispiel, Transparenz- und Beleuchtungseffekte schneller zu berechnen. Erweiterungen wie SSE sind notwendig, weil der seit Jahren verbindliche x86-Befehlssatz nicht einfach so verändert werden kann. Neue Software würde auf alten Rechnern nicht mehr laufen, die Kompatibilität würde verloren gehen. Damit Befehlssatz-Erweiterungen tatsächlich die Rechengeschwindigkeit steigern, müssen Programmierer die Software so optimieren, dass sie die neuen Befehle auch tatsächlich nutzt – sonst ist der Leistungsgewinn praktisch gleich null. SSE ist seit mehreren Jahren bekannt, Intel hatte die Multimedia-Einheit erstmals mit dem Pentium III eingeführt und mit dem Pentium 4 den Nachfolge-Befehlssatz SSE2 präsentiert. Aktuelle Spiele und Grafikkartentreiber profitieren von SSE; seit dem 15. Mai auch dann, wenn sie auf einem AMD-Prozessor ablaufen.

52 neue Befehle  

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Im Detail hat AMD der älteren 3DNow-Erweiterung, die erstmals beim K6-2 eingesetzt wurde, 52 neue Befehle spendiert. Das verwundert zunächst, benutzt Intel doch beim Pentium III genau 70 SSE-Befehle. Die Lösung ist einfach: AMD hatte schon mit der alten 3DNow-Erweiterung 18 SSE-Befehle adaptiert. Nun haben die Ingenieure beide Erweiterungen zusammengeführt und das Ganze mit dem Namen 3D Now Professional versehen. Die SSE-kompatible Einheit dürfte den größten Anteil am Leistungssprung haben.

Offen wurde im Internet über eine mögliche »Hardware Prefetch«-Technologie des Athlon 4 spekuliert. Und tatsächlich hat AMD dem neuen Prozessor dieses Feature spendiert. Mit Hardware-Prefetching kann der Prozessor Daten im Voraus in den Cache laden. Dabei ermittelt die CPU mithilfe von ausgeklügelten Algorithmen und den jeweils zuletzt erfolgten Speicherzugriffen, welche Daten in nächster Zeit gebraucht werden könnten, und lädt sie automatisch in den (L2-) Cache. Das funktioniert vor allem bei Programmschleifen, die in bestimmten Intervallen auf dieselben Datenbestände zurückgreifen. Bislang boten lediglich einige SSE- und 3DNow-Befehle Prefetch-Möglichkeiten. Die Hardware-Lösung funktioniert dagegen mit jeder Software, auch ohne ausdrückliche Unterstützung. Einen ganz ähnlichen Mechanismus benutzt übrigens auch der Pentium 4.

Kosmetische Eingriffe  

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Auch der TLB kam unters Messer – er wurde vergrößert und ist jetzt exklusiv ausgelegt. Vereinfacht gesagt, funktioniert dieser Translation Look-aside Buffer ähnlich wie ein Cache. Nur werden im TLB keine Daten gespeichert, sondern Tabellen, die von der MMU (Memory Management Unit) zur Umsetzung virtueller in reale Speicheradressen benötigt werden. Die TLB-Änderung ist mehr als kosmetischer Eingriff zu sehen, die Leistungssteigerung dürfte kaum messbar sein. Was ist sonst noch neu? Der Athlon 4 besitzt erstmals einen Temperatursensor direkt im Prozessorkern. Wenn der zu heiß wird, taktet sich der Prozessor automatisch herunter oder schaltet sich ganz ab – ein Segen für Übertakter und hoffentlich das endgültige Ende von im wahrsten Sinne des Wortes »abgerauchten« Prozessoren.

Im offiziellen Papier zum Athlon 4 legt AMD besonderen Wert auf die Stromspartechnik Power Now, die schon vom mobilen K6 bekannt ist und für den Palomino verbessert wurde. »Schon ohne Power Now«, so AMDs Pressesprecher Jan Gütter, »verbrauchen Notebooks auf Basis des Athlon 4 bis zu 20 Prozent weniger Energie. Doch mit PowerNow sollen die Akkus ohne Leistungsverlust noch einmal um bis zu 30 Prozent länger arbeiten.« Prozessoren mit Power Now können Taktfrequenz und Spannung dynamisch regeln; wenn wenig Rechenleistung benötigt wird, arbeitet der Prozessor nur mit »halber Kraft« und hilft somit, Energie zu sparen. Die Desktop-Variante wird allerdings kein PowerNow haben.

Mehr Marktanteile erobern  

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AMD konzentriert sich bewusst auf den Notebook-Markt. Zwar konnten die Kalifornier in den letzten Jahren ihren Marktanteil an Prozessoren im Desktop- und Server- stetig ausbauen, doch im Notebook-Bereich dominieren noch immer die Intel-Prozessoren. Jetzt soll der Athlon 4 mit günstigen Preisen und effizienter Rechenarchitektur auch in diesen Markt vorstoßen. AMD liefert den mobilen Athlon 4 mit Taktraten von 850, 900, 950 und 1.000 MHz aus. Auch den Duron gibt es mit neuer Technik. Der Prozessor heißt nach wie vor schlicht Duron. Direktversender Compaq hat rechtzeitig zur Markteinführung eines der ersten Athlon-4-Notebooks im Programm: Der Compaq Presario 1200 ist mit einem Ein-Gigahertz-Athlon-4 erhältlich. Die OEM-Preise liegen bei 425 US-Dollar für den Athlon 4 1.000, 350 Dollar (Athlon 4 950), 270 Dollar (Athlon 4 900) und 240 Dollar (Athlon 4 850). Die Athlon-4-Prozessoren werden auf Basis der AMD-0,18-Mikrometer-Kupferverdrahtungs-Technologie in der Dresdener Fab 30 hergestellt. Alle mobilen Athlons arbeiten mit 100 MHz FSB-Takt (DDR).

Der mobile Athlon 4 bietet einen Vorgeschmack auf die Leistung, die Anwedner im dritten Quartal, vermutlich schon im August, erwarten können. Mit der SSE-Unterstützung und Hardware-Prefetch erwarten wir eine Leistungssteigerung in der Größenordnung von 20 Prozent bei weiter steigenden Taktfrequenzen. Vorher wird allerdings eine Server-Variante des Chips erscheinen, nach der offiziellen Roadmap noch im zweiten Quartal dieses Jahres. Mit anderen Worten: Der Prozessor kommt schon im Juni, wir werden im nächsten Heft einen aktuellen Testbericht liefern. Mit dem Athlon 4 dürfte AMD die Performance-Spitze der heutigen Athlon-Architektur erreicht haben. Thoroughbred, der Athlon-4-Nachfolger, soll nächstes Jahr im 0,13-Mikron-Prozess gefertigt werden und noch höhere Taktraten ermöglichen.

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