The AMD Athlon "Thunderbird" 1GHz

초창기 AMD Athlon 프로세서가 출시되었을 당시 Intel 프로세서가 이와 현저히 구별되는 특징은 L2 캐시를 프로세서 다이 위에 직접 탑재하였다는 점이었다. Pentium III "Coppermine"' L2 캐시는 CPU 자체 다이에 집적되어 프로세서 코어 속도와 동일한 속도로 자유로이 동작한 반면 AMD Athlon 프로세서의 L2 캐시는 CPU 자체에 장착되어 있지 않은 까닭으로 다소 속도에 제한이 따랐다.

"classic" Athlon의 L2 캐시는 최대 350MHz로 동작하였으며 이러한 상황은 700MHz Athlon에서도 예외는 아니었다. 이러한 까닭은 CPU 다이 외부에 위치한 캐시가 꽤 가격이 비싼 SRAM으로 구성되어 있었기 때문이며 PC 제조업체들은 비용을 줄이기 위해 종종 CPU보다도 느리게 작동하는 메모리를 사용해야만 했다.

따라서 CPU 제조업체 입장에서 볼 때 가장 경제적인 해결책은 캐시를 CPU 자체에 집적하는 것이었으며 이로 인해 비용을 절약하면서 캐시가 CPU 코어 속도로 동작하게 되는 것이다.

그러나 싱글 컴퓨터 칩은 사용가능한 용적이 매우 적었으며 따라서 새로운 세대의 프로세서에 L2 캐시를 집적하기 위해 AMD는 "classic" Athlon의 512KB L2 캐시 용량을 256KB로 줄이게 되었으며 AMD 차 세대 프로세서는 다름 아닌 AMD Athlon "Thunderbird"와 Duron 프로세서이다.

간단히 언급하자면, AMD는 AMD "Thunderbird"와 Duron 프로세서에서 최초로 L2 캐시를 CPU 다이에 장착하게 된 것이다. 그러나 실행 방식에 있어서는 인텔과 약간 차이점을 보이고 있다.

"classic" 1GHz Athlon과 같이, Athlon "Thunderbird" 1GHz 프로세서는 K75 코어를 이용하며 0.18 미크론 제조공정을 이용해 제작되었고 256KB의 풀 스피드 L2 캐시 외에도 128KB의 풀 스피드 L1 캐시가 장착되어 있다. AMD는 L2 캐시를 CPU 자체에 집적함으로서 L2 캐시 메모리의 대기시간을 줄이기 위한 노력을 하였으며 classic" Athlon의 21 사이클에 해당하는 대기시간이 "Thunderbird"'에서는 11 사이클로 감소하게 되었다.

물론 Intel이 "Coppermine" 프로세서에 채택한 실행 방식과 "Thunderbird'의 L2 캐시의 수행 방식 사이에는 몇몇 차이점이 있으며 이를 요약해 보면 다음과 같다.

AMD는 256KB의 L2캐시와 128KB의 L1 캐시를 합해 총 메모리 사이즈가 384KB라고 언급한 바 있다. 이러한 이유는 인텔의 캐시가 포괄적인데 반해 AMD는 독점적인 캐시 아키텍쳐를 이용하고 있기 때문이다.

포괄적인 캐시에서 L1 캐시내에 저장된 모든 데이터는 L2 캐시내에서 반드시 복제되어져야 한다. 따라서 "Coppermine" 이 L1 캐시에 32KB의 정보를 저장하고 있다면 256KB를 가진 L2캐시 내에서 이는 복제되어 다른 데이터 저장에 이용될 수 있는 캐시는 224k 만이 남게 된다.

그러나 독립적인 Athlon "Thunderbird"에서 128KB의 L1 캐시는 L2 캐시에서 복제되어질 필요가 없으며 이는 후자가 메인 메모리 시스템으로 다시 보내어지게 될 정보를 포함하도록 설계되어졌기 때문이다. 따라서 "Thunderbird"는 내부적으로 최대 384KB의 캐시 정보를 포함하게 된다고 볼 수 있다.

"Thunderbird"의 L2 캐시는 "classic" Athlon 제품과 마찬가지로 64비트 버스를 이용하게 된다. 이는 256비트 버스를 이용하는 "CuMine"의 L2와 비교가 되는 것으로 "Thunderbird"의 L2 는 단지 "Coppermine"의 25%의 대역폭을 가진다.

한편, "Thunderbird"의 L2 캐시는 "CuMine"의 8-way associativity와 비교해 16-way associative로부터 이점을 가지게 되며 이는 명령어가 CPU의 이용으로부터 나오게 될 때의 속도를 향상시켜 "Thunderbird"의 전반적인 성능을 높여주게 된다.

Athlon "Thunderbird"는 2개의 개별적인 패키징 포맷으로 제공된다. 이 중 한 가지는 일반적으로 Socket A라고 알려진 Socket 462이며 나머지 한 가지는 Slot A 포맷인데 후자는 PC 제조업체에게만 제공된다. DIY(do-it-yourself) 시장에는 Socket A 타입의 "T-Bird"만이 제공된다. AMD의 Socket A는 몇몇 Intel CPU에서 이용하는 Socket 370 포맷과 유사한 반면 이는 적은 수의 코넥터 수를 자랑하고 있고 Alpha의 EV6, 100MHz DDR을 염두에 두고 설계되었다.