AMD Athlon（Slot Aモジュール基板）
AMD Athlon（開発コード名K7）は、AMDが1999年（平成11年）6月23日に発売したx86互換CPUである。それまでのK5・K6系列がIntelのSocket 7互換ソケットを使っていたのに対し、Athlonは独自のSlot Aを採用し、インテル互換路線と決別した。EV6バスによる広帯域と強力な浮動小数点演算性能を武器に、2000年（平成12年）3月にはIntelに先んじて世界初の1GHz到達を果たした。
目次
Athlon誕生の経緯
AMD Athlon K7 ダイ写真
AMDはAm5x86以来、Intel互換ソケットで動く低価格CPUを武器にしてきた。K6-2・K6-IIIではPentium II・Pentium IIIに食らいついたが、浮動小数点演算性能では見劣りしていた。この弱点を克服すべく開発されたのが、開発コード名K7ことAthlonである。1999年（平成11年）6月23日に500MHz・550MHz・600MHzの3モデルで発売され、650MHz版が同年8月、700MHz版が10月に追加された。
Athlonは1クロックあたり最大3命令をデコード・発行できるスーパースカラ設計で、3本の整数演算パイプラインと3本の浮動小数点演算パイプライン（加算・乗算・ロードストア）を備える。命令セットには3DNow!の21命令に24命令を追加した「Enhanced 3DNow!」計45命令を実装した。発表当初からIntel陣営に「Pentium IIIキラー」と警戒されたと伝えられる。
クロック周波数競争；世界初の1GHz到達
AMD Athlon Thunderbirdコア（Socket A）
1999年（平成11年）末から2000年（平成12年）にかけ、AMDとIntelは「ギガヘルツ競争」と呼ばれるクロック引き上げ合戦を繰り広げた。2000年（平成12年）3月6日、AMDは0.18μmプロセスで製造したK75コア（開発コード名Orion）の1GHz品の出荷開始を発表し、x86系CPUとして世界で初めて1GHzの壁を突破した。
Intelはその2日後の3月8日にPentium III 1GHz版を発表したが、量産出荷が追いつかず「ペーパーローンチ」と揶揄された。この一件は、CPU市場の主導権がIntel一強からAMDとの競争へ移った象徴的な出来事として語り継がれている。
2000年（平成12年）6月には、モジュール上に外付けしていた512KBの2次キャッシュを、256KBのオンダイ2次キャッシュに置き換えたThunderbirdコアが登場する。容量は半減したがCPUと同じクロックで動作するため実性能は向上し、最終的に1.4GHzまでクロックを伸ばした。
2000年（平成12年）6月には、モジュール上に外付けしていた512KBの2次キャッシュを、256KBのオンダイ2次キャッシュに置き換えたThunderbirdコアが登場する。容量は半減したがCPUと同じクロックで動作するため実性能は向上し、最終的に1.4GHzまでクロックを伸ばした。
先進的な「EV6バス」の採用
EV6バスのブロック図
Athlonは、DECのAlphaプロセッサ向けに開発されたEV6バスをライセンス供与により採用した。データ幅は72ビット（64ビットのデータ＋8ビットのECC）で、クロックの立ち上がりと立ち下がりの両エッジでデータを送る「ダブルポンプ」方式を採る。初代Athlonは100MHzのクロックで実効200MT/秒、帯域1.6GB/秒を実現した。
当時のIntel GTL+バス（Pentium IIIで100〜133MHz、シングルポンプ）を大きく上回る帯域で、AGP・PCI・メインメモリを含むシステム全体のボトルネックを解消した。EV6はマルチプロセッサ構成にも対応しており、後のAthlon MPの土台となった。Socket A世代では最終的に200MHzクロック（400MT/秒）・3.2GB/秒まで引き上げられた。
当時のIntel GTL+バス（Pentium IIIで100〜133MHz、シングルポンプ）を大きく上回る帯域で、AGP・PCI・メインメモリを含むシステム全体のボトルネックを解消した。EV6はマルチプロセッサ構成にも対応しており、後のAthlon MPの土台となった。Socket A世代では最終的に200MHzクロック（400MT/秒）・3.2GB/秒まで引き上げられた。
強力な3D・マルチメディア性能
Athlonは3本の浮動小数点演算パイプラインを備え、いずれもパイプライン化されたうえでアウトオブオーダー実行に対応していたため、Intel Pentium IIIを上回る浮動小数点演算性能を発揮した。命令セットにはAMD独自のSIMD拡張「Enhanced 3DNow!」を実装し、3Dグラフィックスや動画処理などのマルチメディア用途で高い性能を示した。当時のゲームベンチマークではPentium IIIを凌ぐ結果を残す場面も多かった。
インテル互換ソケットからの脱却
AMDのK5・K6系列はIntelのSocket 7と互換性を保ち、Pentium用マザーボードでそのまま使えることを強みとしていた。しかしAthlonは独自規格のSlot A（242コンタクト）を採用し、この互換路線を初めて放棄した。Slot Aはコネクタ形状こそIntelのSlot 1と同じだが、向きを180度反転させてあり、電気的な互換性も無い。
2000年（平成12年）6月には、より安価なピングリッドアレイ方式の「Socket A」（Socket 462）へ移行し、Athlon・Duron・後のAthlon XP・Sempronまで幅広く使われる標準ソケットとなった。以後AMDは、Intelと物理的に独立したプラットフォーム戦略を貫き、Opteron・Athlon 64の世代へ進んでいく。
2000年（平成12年）6月には、より安価なピングリッドアレイ方式の「Socket A」（Socket 462）へ移行し、Athlon・Duron・後のAthlon XP・Sempronまで幅広く使われる標準ソケットとなった。以後AMDは、Intelと物理的に独立したプラットフォーム戦略を貫き、Opteron・Athlon 64の世代へ進んでいく。
圧倒的なコストパフォーマンス
Athlonは同クロックのPentium IIIと同等以上の性能を、より低価格で提供した。特にSocket A移行後はVIAなどサードパーティ製チップセットの参入でマザーボードの価格競争も進み、Intelプラットフォームに比べ組み立てコストを大幅に抑えられる点が自作PCユーザーに広く支持された。廉価版のDuronと合わせ、AMDはローエンドからハイエンドまで価格競争力のある製品ラインを整えた。
Pentium III・Pentium 4との性能比較
Pentiumの系譜を継ぐPentium IIIに対しては、同クロック帯で浮動小数点演算・整数演算ともAthlonが優位に立つ場面が多く、1999年（平成11年）から2000年にかけての各種ベンチマークで繰り返し確認された。「Pentium IIIキラー」という評価は、数字の裏付けを伴っていた。
2000年（平成12年）11月に登場したPentium 4（NetBurstマイクロアーキテクチャ）は、深いパイプラインで高クロックを狙う設計だったが、1クロックあたりの処理能力（IPC）は低下した。このため初期のPentium 4は、クロック数値こそ高いものの、実クロックの低いAthlonにオフィス系ベンチマークなど多くの実アプリケーションで及ばない場面が目立った。
2000年（平成12年）11月に登場したPentium 4（NetBurstマイクロアーキテクチャ）は、深いパイプラインで高クロックを狙う設計だったが、1クロックあたりの処理能力（IPC）は低下した。このため初期のPentium 4は、クロック数値こそ高いものの、実クロックの低いAthlonにオフィス系ベンチマークなど多くの実アプリケーションで及ばない場面が目立った。
一方Pentium 4は、SSE2を活かした動画編集や3Dレンダリングでは優位を保っていた。AMDは2001年（平成13年）、実クロックではなく相対性能を示す「モデルナンバー」（PRレート）をAthlon XPで復活させ、Am5x86-P75以来の手法で、クロック数値の見かけ上の差を補うことにした。
派生品；Athlon XP、Duron、Athlon MP
AMD Athlon（Socket A、セラミック基板）
初代Athlon（K7・K75コア、Slot A）を起点に、AMDは用途別の派生製品を展開した。2000年（平成12年）6月には2次キャッシュをオンダイ化したThunderbirdコアとSocket Aへ移行し、同月19日には廉価版のDuron（Spitfireコア）を投入した。Duronは2次キャッシュを64KBに削減してコストを抑え、IntelのCeleronに対抗して普及価格帯市場を開拓した。
AMD Athlon XP（Socket A、有機基板）
2001年（平成13年）6月6日には、Palominoコアを採用しデュアルプロセッサ構成に対応したAthlon MPが、サーバー・ワークステーション向けに先行して登場した。同じPalominoコアを用いたデスクトップ向けのAthlon XPは同年10月9日に発売され、SSE命令のサポートと「モデルナンバー」表記を導入した。Athlon系列はその後Bartonコアまで発展し、64ビット化したAthlon 64・Opteronへ引き継がれた。
主要スペック
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| メーカー | AMD |
| 発売開始 | 1999年6月23日 |
| 開発コード名 | K7（0.25μm）／K75（0.18μm、コード名Orion） |
| CPUクロック | 500／550／600MHz（発売時）→K75コアで最大1GHz（2000年3月） |
| データバス | 外部64ビット（EV6、ECCを含め72ビット）／内部32ビット |
| アドレスバス | 32ビット |
| 物理メモリ | 4GB |
| システムバス | EV6バス／100MHzダブルポンプ＝実効200MT/秒、帯域1.6GB/秒 |
| 1次キャッシュ | 128KB（命令64KB＋データ64KB、2-way、ラインサイズ64バイト） |
| 2次キャッシュ | 512KB（モジュール上に外付け、CPUクロックの1/2・2/5・1/3で動作） |
| 命令セット拡張 | MMX、Enhanced 3DNow!（3DNow! 21命令＋24命令＝45命令） |
| トランジスタ数 | 約2200万 |
| プロセスルール | 0.25μm（K7）／0.18μm（K75） |
| ソケット | Slot A（242コンタクト） |
| 後継 | Athlon（Thunderbirdコア、Socket A）→Athlon XP、Athlon 64 |
CPUの歴史
| 発表年 | メーカー | CPU名 | ビット数 | 最大クロック |
|---|---|---|---|---|
| 1970年 | Garrett AiResearch | MP944 (軍用) | 20bit | 375KHz |
| 1971年 | インテル | 4004 | 4bit | 750KHz |
| 1974年 | インテル | 8080 | 8bit | 3.125MHz |
| 1975年 | モステクノロジー | MOS 6502 | 8bit | 3MHz |
| 1976年 | ザイログ | Z80 | 8bit | 20MHz |
| 1978年 | インテル | 8086 | 16bit | 10MHz |
| 1979年 | モトローラ | MC6809 | 8bit | 2MHz |
| 1979年 | ザイログ | Z8000 | 16bit | 10MHz |
| 1980年 | モトローラ | MC68000 | 16bit | 20MHz |
| 1983年 | NEC | V30 | 16bit | 16MHz |
| 1984年 | インテル | 80286 | 16bit | 12MHz |
| 1985年 | インテル | 80386 | 32bit | 40MHz |
| 1985年 | インテル | i960 | 32bit | 100MHz |
| 1985年 | サン・マイクロシステムズ | SPARC | 32bit | 150MHz |
| 1985年 | エイコーン | ARM1 | 32bit | 6MHz |
| 1986年 | MIPS | R2000 | 32bit | 15MHz |
| 1987年 | ザイログ | Z280 | 16bit | 12MHz |
| 1987年 | モトローラ | MC68030 | 32bit | 50MHz |
| 1988年 | MIPS | R3000 | 32bit | 40MHz |
| 1989年 | インテル | 80486 | 32bit | 100MHz |
| 1989年 | インテル | i860 | 32bit | 50MHz |
| 1990年 | モトローラ | MC68040 | 32bit | 40MHz |
| 1991年 | MIPS | R4000 | 64bit | 200MHz |
| 1992年 | DEC | Alpha 21064 | 64bit | 200MHz |
| 1993年 | IBM, モトローラ, Apple | PowerPC 601 | 32bit | 120MHz |
| 1993年 | インテル | Pentium | 32bit | 300MHz |
| 1994年 | IBM, モトローラ, Apple | PowerPC 603 | 32bit | 300MHz |
| 1995年 | サイリックス | Cyrix Cx5x86 | 32bit | 133MHz |
| 1995年 | AMD | Am5x86 | 32bit | 160MHz |
| 1995年 | サン・マイクロシステムズ | UltraSPARC | 64bit | 200MHz |
| 1999年 | IBM, モトローラ | PowerPC G4 | 32bit | 1.67GHz |
| 1999年 | AMD | Athlon | 32bit | 2.33GHz |
| 2000年 | インテル | Pentium 4 | 32bit | 3.8GHz |
| 2001年 | インテル | Itanium | 64bit | 800MHz |
| 2003年 | AMD | Opteron | 64bit | 3.5GHz |
| 2003年 | インテル | Pentium M | 32bit | 2.26GHz |
| 2006年 | SCE,ソニー,IBM,東芝 | Cell | 64bit | 3.2GHz |
| 2006年 | インテル | Core Duo | 32bit | 2.33GHz |
| 2006年 | インテル | Core 2 Duo | 64bit | 3.33GHz |
| 2008年 | インテル | Core i9/i7/i5/i3 | 64bit | 5.8GHz |
| 2017年 | AMD | Ryzen | 64bit | 5.7GHz |
| 2020年 | Apple | M1/M2/M3/M4/M5 | 64bit | 3.49GHz |
| 2023年 | インテル | Core Ultra 9 / 7 / 5 | 64bit | 5.1GHz |
参考書籍
|
忘れ去られたCPU黒歴史 | ||
| 著者 | 大原 雄介 | ||
| 出版社 | 角川アスキー総合研究所 | ||
| サイズ | 単行本 |
|
|
| 発売日 | 2012年07月10日頃 | ||
| 価格 | 1,540円（税込） | ||
| ISBN | 9784048867719 | ||
参考サイト
- Athlon
- K7 Microarchitecture：WikiChip
- AMD Athlon - the Intel Pentium III killer：Custom PC
- AMD hit marketing gold with its 1 GHz Athlon, beat Intel by a nose：Tom's Hardware
- Athlon 500 To 1000: August 1999 To May 2000：Tom's Hardware
- Athlon MP：WikiChip
- AMD Thunderbird：PC Tech Guide
（この項おわり）
