In trenta anni di impegno, le linee di prodotto AMD si sono ampliate, la cultura si è evoluta e i successi individuali dei suoi dipendenti sono cresciuti. Ecco un breve sommario di quasi tre decenni già trascorsi – e un’indicazione alquanto positiva degli anni che verranno. Tra le cose che uniscono i dipendenti AMD in tutto il mondo c’è una storia illuminata da notevoli traguardi. Nata poco tempo prima nel salotto di uno dei suoi fondatori, AMD diventa già nel 1969 una società globale con un utile annuo di 2,4 miliardi di dollari. La sua storia e’ ricca di eventi che ne hanno caratterizzato la crescita e il successo, e che costituiscono una solida base per il futuro.

Il 1º maggio 1969, Jerry Sanders e sette suoi collaboratori stavano lavorando per mettere a punto il loro coraggioso avvio. L’anno precedente, Jerry aveva lasciato il suo lavoro di direttore marketing mondiale presso Fairchild Semiconductor, e si era trovato a dirigere un team impegnato in una missione ben definita—creare una società di semiconduttori di successo offrendo fondamenti di complessità sempre crescente per beneficiare i produttori di apparecchiature elettroniche nei mercati di computerizzazione, comunicazione e strumentazione.
Benché la sede principale della società si trovasse nel salotto di uno dei co-fondatori, John Carey, ben presto questa fu spostata in due stanze sul retro di una società per il taglio di tappeti a Santa Clara. Nel mese di settembre, AMD aveva già’ raccolto i fondi necessari per avviare la produzione di prodotti e si era trasferita nella sua prima sede permanente, 901 Thompson Place a Sunnyvale.
Durante il primo anno di vita della società, la vasta maggioranza dei suoi prodotti erano dispositivi a fonte alternata, prodotti ottenuti da altre società che erano stati riprogettati per una velocità ed efficienza migliore. Anche allora "Superiorità parametrica" erano le parole d’ordine di AMD. Per dare ai prodotti un’incisività di vendita anche maggiore, la società istituiva una garanzia di qualità senza precedenti nell’industria—tutti i prodotti sarebbero stati creati e collaudati con il rigoroso MIL-STD-883, a prescindere da chi fosse il cliente e senza costo supplementare.
Alla fine del quinto anno di vita di AMD, erano circa 1.500 i dipendenti che producevano oltre 200 prodotti diversi, molti di loro proprietari, con vendite annuali per circa 26,5 milioni di dollari USA.
Nel 1986, tuttavia, le onde del cambiamento avevano spazzato l’industria. I fabbricanti di semiconduttori giapponesi dominavano i mercati di memoria, fino ad ora sostegno principale per AMD, e il mercato di computer aveva preso una svolta spietata, limitando la richiesta di chip in generale. AMD, assieme al resto dell’industria dei semiconduttori, iniziava a cercare nuovi modi per competere in un ambiente sempre più difficile.
Nel 1989, Jerry Sanders parlava di trasformazione: un cambiamento dell’intera società per competere su nuovi mercati. AMD iniziava a costruire la propria capacità di submicron con il Submicron Development Center.
La ricerca di nuove strategie per competere con il mercato porta AMD al concetto di "Sfera di influenza". Per la trasformazione di AMD, queste sfere consistevano nei microprocessori compatibili con i computer IBM, chip di network e comunicazione, dispositivi di logica programmabile e memorie ad elevate prestazioni. Inoltre, la lunga sopravvivenza della società dipendeva dallo sviluppo di tecnologia di elaborazione di submicron per soddisfare le sue esigenze di produzione del prossimo secolo.
Per il suo 25º anniversario, AMD aveva messo a lavoro tutta la sua tenacia per ottenere questi obiettivi. Oggi, AMD è la Prima o la Seconda al mondo in ogni mercato che serve, compreso i settori compatibili di Microsoft® Windows, dove la società ha superato gli ostacoli legali per produrre le proprie versioni dei microprocessori ampiamente popolari Am386® e Am486®. AMD è diventata un fornitore preminente di flash, EPROM, network e di chip di logica programmabile e telecomunicazioni. Essa è inoltre in corsa per portare un’altra area di produzione ad elevato volume votata ai dispositivi di submicron. Nei tre anni passati, la società è rimasta soddisfatta delle vendite e degli utili di attività da record.

Nel 1995, i dirigenti di AMD e NexGen si incontrano per la prima volta e discutono di un sogno comune: creare una famiglia di microprocessori che possa dar vita ad una concorrenza. L’incontro porta all’acquisizione della NexGen da parte di AMD nel 1996. Nasce il processore AMD-K6® che riscuote grande successo e diventa il ponte idi AMD per ottenere la famiglia di processori di ultima generazione AMD Athlon™ ; processori che segneranno in definitiva il successo della compagnia.
L’introduzione del processore AMD Athlon nel 1999 denota il fine ultimo di AMD: progettare e produrre un processore brevettato, di alta qualità compatibile con Microsoft Windows®. AMD presenta, per la prima volta, un processore che impiega chipset e schede madri ottimizzate specifiche per processori AMD. Il processore AMD Athlon, diventato uno tra i processori più’ celebri della storia, continuerà a fornire primati alla compagnia e nel mercato, incluso quello di essere in grado di raggiungere il livello storico di 1Ghz (1000MHz).Il processore AMD Athlon e i sistemi basati su questo hanno ricevuto più di 100 prestigiosi riconoscimenti da pubblicazioni indipendenti e organizzazioni di tutto il mondo.
Un’alleanza strategica con Motorola porta allo sviluppo di tecnologie future di produzione caratterizzate da interconnessioni in rame, permettendo così ad AMD di diventare la prima compagnia a usare interconnessione in rame per costruire processori compatibili con Microsoft Windows. Tale tecnologia, sviluppata congiuntamente, consente a AMD di produrre una quantità consistente di processori AMD Athlon nella sede Fab 30. AMD continua l’innovazione della tecnologia per memoria flash, producendo uno standard industriale di dispositivi di memoria per operazione duale. La memoria flash rende possibili molte delle tecnologie che conducono il boom tecnologico di questi tempi. Telefoni cellulari e Internet guidano la richiesta di memorie flash. Il portfolio di AMD, per memoria flash, è ormai in grado di soddisfare le necessità per la telefonia cellulare, i sistemi di navigazione automobilistica, le applicazioni internet, i dispositivi via cavo, i cable modem e molte altre applicazioni.

Con le memorie flash e i microprocessori e con stabilimenti di produzione globale per elevate quantità, AMD è ben posizionata per entrare nel nuovo millennio e offrire ai clienti un vantaggio chiaro e competitivo. Il periodo di trascendenza completato con grande successo.

Evoluzione dei processori AMD

Come detto in precedenza AMD è praticamente da sempre attiva nel mondo dell'elettronica, in particolare nell'ambito delle memorie, delle logiche programmabili e, ovviamente, dei processori.

Advanced Micro Device nasce nel 1969, nel ' 76 inizia la partnership con Intel con la quale firma un accordo per lo sfruttamento dei microcodici degli allora neonati processori Intel, nel 1982 AMD e Intel rafforzano la collaborazione firmando un accordo decennale in cui si impegnano a lavorare congiuntamente sulla piattaforma x86. Nel '87 arriva però la rottura, AMD accusa Intel di non aver rispettato i patti e vince la causa nel 1992 anno in cui comincia a sviluppare autonomamente un processore alternativo a quello Intel.

Ai tempi del 486, quando ancora erano in corso gli accordi di collaborazione con Intel, AMD e Cyrix (altro produttore di processori e coprocessori x86) detenevano addirittura quote di mercato del 30%. I prodotti AMD erano in pratica "cloni" dei processori Intel e Intel sopportava la situazione in nome di un principio noto nel mondo dell'elettronica come "Second Source"; in pratica per l'affermazione di un chip è necessario che esistano sul mercato almeno due fornitori dello stesso (o di un prodotto equivalente ed intercambiabile) per scongiurare eventuali problemi di approvvigionamento.

La situazione mutò improvvisamente con l'avvento del Pentium, Intel decise di mettere fine al fenomeno dei processori cloni e da allora i progettisti di CPU alternative ai prodotti Intel si sono dovuti arricciare le maniche per sviluppare da capo prodotti competitivi e al contempo totalmente compatibili.

Fu così che AMD propose il suo primo processore "indipendente": il K5. Il K5 era, sugli interi, migliore a parità di clock rispetto sia al Pentium che al Cyrix 6x86 ma fu introdotto in ritardo sul mercato esibendo minori frequenze rispetto alla concorrenza e prestazioni inferiori sul versante Floating-Point. Questo ritardo nell'introduzione di valide alternative al Pentium fece perdere molte quote di mercato ai concorrenti che dovettero negli anni successivi faticare molto per recuperare il terreno perduto (già nel '98 Intel deteneva l'87% del mercato!). A poco valse l'introduzione del P-Rating...Il K5 aveva 16K di I-cache L1 e 8K di D-cache L1 annoverando 4.3 milioni di transistor, massima freq. raggiunta: 166MHz

Nel frattempo una piccola società di nome NextGen aveva progettato un core compatibile x86 capace di decodificare le complesse istruzioni CISC dell'ISA x86 in istruzioni RISC più semplici. AMD pensò bene di acquisire la società e produrre in fretta e furia il K6, contemporaneamente Intel era già entrata nella fase Pentium Pro, Pentium II.

(Approfondimenti sul K5)

Il K6 implementò l'architettura RISC86 superscalare, aggiunse il supporto alle istruzioni MMX, eliminò il P-Rating e portò la cache di primo livello a ben 32K + 32K (contro i 16 + 16 del Pentium MMX, Pentium Pro e Pentium II). L'architettura interna ricalca le features già descritte per i processori di sesta generazione (vedi anche schema più in basso):

• Advanced RISC86 superscalar microarchitecture

• Seven parallel execution units

• Multiple sophisticated x86 to RISC86 decoders

• Two level branch prediction

• Speculative execution Out-of-Order Execution

• 64K on-chip level one cache

• 32K instruction cache

• 32K writeback data cache

• MMX capability

• Socket 7 compatible

• .35 micron architecture

Benchè fosse dotato di features avanzate, il K6 aveva una pecca: era costruito su pipeline a bassa latenza a 6 stadi e 8,8 milioni di transistor, ottima per ridurre gli stalli ma difficile da far salire in frequenza, almeno rispetto ai 10 stadi del Pentium II. La floating point unit non è completamente pipelined e quindi esibisce performance ampiamente inferiori al Pentium. La cache di secondo livello è sempre saldata su piastra e funziona a 66Mhz contro la cache integrata su schedina dedicata del Pentium II e cloccata a metà frequenza del processore; questo rappresentò una debolezza ma anche un punto di forza della piattaforma K6 perché permetteva il riutilizzo di piastre Socket7 (quelle del Pentium) ed in ogni caso costi minori rispetto alla proposta Intel.

Nel giugno del 1998 AMD passa al K6-2 (9,3 milioni di transistor) che inaugura il Super Socket 7 a 100MHz e introduce la tecnologia 3DNow!. Si tratta di 21 nuove istruzioni multimediali che anticiperanno le successive SSE di Intel. La tecnologia 3DNow! introduce l'approccio SIMD (Single Istruction Multiple Data) anche con i numeri in virgola mobile (MMX opera solo sugli interi) e permette l'esecuzione di fino a 4 istruzioni su numeri Floating point a singola precisione (32bit). AMD pensava di compensare le scarse prestazioni della sua Floating point unit con la tecnologia 3DNow!, ma lo scarso supporto da parte degli sviluppatori fece presto riemergere le gravi debolezze in quel settore. Il K6-II ottenne comunque un discreto successo nella fascia entry-level del mercato ma al salire della frequenza cominciò a pesare la scarsa velocità della L2 cache esterna (100MHz).

Nel '99 AMD introdusse il K6-3 che per un po’ fece dimenticare i problemi del Super Socket 7 grazie ad una L2 cache da 256KByte integrata direttamente sul die del processore ed operante alla stessa frequenza. Questo stratagemma fece vedere di cosa era realmente capace il core K6-II e permise ad AMD di ottenere prestazioni sugli interi migliori del corrispondente P-III. Il 22 Febbraio del 1999 furono lanciati i modelli a 450 e 500MHz.Nel K6-3 AMD riuscì a integrare 21.300.000 transistor usando una tecnologia 0.25 micron. Ancora scarse le prestazioni sul versante Floating-Point.

Intenzionata a superare tutti i limiti dei precedenti progetti, AMD produce un nuovo processore capace finalmente di competere su tutti i fronti con i prodotti Intel.

Ed infatti con l'immissione sul mercato del K7 Athlon, per la prima volta, Intel viene battuta su tutti i fronti: sul fronte della massima frequenza di clock, sul fonte delle prestazioni velocistiche assolute e relative, sul fronte dei prezzi. E' un vero smacco per Intel.

All'uscita del K7 Athlon a 600MHz Intel proponeva il P-III a "solo" 550MHz, ed inoltre il K7 era più veloce sia su gli interi che sul Floating Point rispetto al PIII grazie ad un redesign complessivo del core ma in particolar modo della unità Floating Point Unit, che fece salire il numero dei transistor a ben 22 Milioni (esclusa la L2 cache esterna).

Queste in breve le features salienti del K7:

• Decoders multipli per le istruzioni x86

• ICU a 72 ingressi

• Dynamic Branch prediction avanzata

• 3 unità di esecuzione floating point fuori sequenza totalmente pipelined (15 stadi) che eseguono tutte le istruzioni floating point x87 e istruzioni Mmx e 3dnow

• 3 unità superscalari per gli interi pipelined (10stadi) e con esecuzione fuori sequenza

• Tecnologia Enhaced 3dnow : nuove istruzione per riconoscimento vocale, codifica video e scambio di dati per plug-ins internet e altre applicazioni di streaming video.

• Architettura della cache ad alte prestazioni: cache L1 ad alte prestazioni da 64KB + 64KB ed una interfaccia per la cache di 2° livello programmabile ad alta velocità.

• Bus di sistema a 200 Mhz derivato dall'EV6 di Alpha.

  

L'Athlon include 3 decoders per istruzione x86. Questi decoders traducono le istruzioni x86 in macro operations (MacroOPs) a lunghezza fissa per un più alto rendimento nell'esecuzione dell'elaborazione. Invece di eseguire direttamente le istruzioni x86 che hanno lunghezza da 1 a 15 bytes, l'Athlon esegue le MacroOPs RISC-Like migliorando di molto le prestazioni delle altre unità di elaborazione ed ottimizzazione.

Una volta che le MacroOPs sono decodificate, fino a 3 MacroOPs sono inviate all'ICU, per ogni ciclo di clock. L'ICU è un Buffer Reorder per MacroOPs a 72 entry che gestisce lo smistamento delle istruzioni, esegue la rinominazione del registro per gli operandi, e gestisce tutti gli stati d'eccezione e le operazioni di ritiro.L'ICU invia le MacroOPs agli Schedulers delle numerose unità di esecuzione multiple presenti nel K7.

L'Athlon contiene uno scheduler a 18 entry per le istruzioni sui numeri interi e uno scheduler a 36 entry per l'FPU/3DNow. Questi schedulers distribuiscono le MacroOPs alle nove pipeline di esecuzione indipendenti:

3 per i calcoli sugli interi

3 per il calcolo degli indirizzi

3 per l'esecuzione delle Mmx, 3dnow! e istruzioni floating point x87

L'Athlon offre il più potente e avanzato motore di floating point per piattaforma x86.L'FPU dell'Athlon è basata su 3 unità di esecuzione completamente pipelined (contro le due unità del PIII). Queste 3 unità di esecuzione (FMUL, FAD e FSTORE) eseguono tutte le istruzioni x87, Mmx, Enhaced 3dnow.

I primi Athlon furono costruiti con tecnologia a 0.25 micron e interconnessioni in Alluminio ed erano posti in una cartuccia tipo Pentium II e inseriti in uno slot chiamato Slot A, simile concettualmente allo Slot I di Intel. Nella cartuccia era presente una L2 cache di 512KB funzionante tipicamente ad 1/2 o 1/3 della frequenza del core.

Schema esplicativo del core di tutta la famiglia K7:

Come Intel, anche AMD passò più tardi (seconda metà 2000) all'integrazione di una cache di secondo livello direttamente sul die del processore. Con il passaggio alla tecnologia 0.18 micron con interconnessioni in Rame (core Thunderbird), AMD è riuscita a portare un consistente aumento delle frequenze e una sensibile diminuzione del calore prodotto oltre alla su menzionata integrazione di una L2 cache, da 256KByte per il modello Athlon e da 64KByte per il Duron, operante a piena velocità. Il passaggio coincidette anche con l'abbandono dello SlotA in favore del più economico e pratico SocketA.

Il resto è storia dei nostri giorni: Il P-III ha perso la sfida con il Thunderbird sia sotto il profilo delle frequenza (il PIII si è dovuto fermare a 1.1GHz per limiti tecnologici) che sotto quello della potenza specifica e del costo. Certamente AMD ha saputo sfruttare bene il grave momento di stallo che Intel vissuto dai tempi del fallimentare PIII 1.13GHz fino a poco tempo fa, giocando molto sulla leva prezzo per abbracciare sempre più ampie fette di mercato ai danni dell'avversario. Alla stabilizzazione della piattaforma Pentium 4 da parte di Intel, AMD risponde con una ulteriore ottimizzazione della collaudata ed efficientissima architettura K7: l'Athlon XP da poco uscito nei negozi. Poche le innovazioni del core Palomino ma sufficienti a guadagnare un incremento di prestazioni dell'ordine del 10-20% rispetto alle soluzioni precedenti e a consolidare la quota di mercato di AMD che pare sia ritornata su un valore del 30%.Con L'Athlon XP AMD reintroduce anche il vecchio P-Rating come risposta alle elevate frequenze del Pentium4 non rappresentative della potenza sviluppata in relazione ai prodotti AMD.

Come preannunciato, AMD non ha introdotto grosse modifiche al suo nuovo core (in particolare le unità di elaborazione principali e le cache rimangono identiche a quelle precedenti) ma ne ha ottimizzato alcuni aspetti per poter ottenere minori consumi, maggiori velocità di clock e maggiore potenza utilizzando lo stesso numero di transistor (37,5 Milioni contro i precedenti 37 Milioni del Thunderbird). Andiamo ad analizzare queste nuove caratteristiche:

- Incremento delle L1 TLB Entries: Si tratta di una piccola cache interna al processore che viene utilizzata per accelerare il processo di traslazione degli indirizzi da logici a fisici (Traslation Loookaside Buffer). L'incremento del buffer porta ad una maggiore uniformità delle prestazioni in condizioni di Multi-Tasking e nei Server (modello Athlon MP).

- Introduzione del Data Prefetch: Si tratta di un meccanismo di previsione dei dati che verranno utilizzati dal flusso di istruzioni in esecuzione; la predizione permette di caricare in cache anticipatamente i dati necessari aumentando il rendimento nell'accesso alla memoria esterna. I maggiori benefici si hanno in architetture ad elevata banda e alta latenza quindi quelle tipiche del Pentium 4 (che infatti ha un suo meccanismo avanzato di pre-fetch) e dell'Athlon con memoria DDR. La vera novità è comunque rappresentata dalla possibilità di controllare via software il Prefetch.

- Compatibilità con le SSE: AMD ha introdotto nel set 3DNow 52 nuove istruzioni che rendono di fatto l'Athlon completamente compatibile con la tecnologia SSE di Intel. Ai puristi questo può sembrare un controsenso ma permetterà agli sviluppatori di uniformare lo sviluppo del codice sia per Athlon che per Pentium. L'implementazione del set di istruzioni SSE2 (presenti nel P4) sarà appannaggio della futura architettura x86-64 di AMD.

- Tecnologia PowerNow!: La tecnologia di riduzione del consumo permette all'Athlon un utilizzo proficuo nel settore Mobile (modello Athlon 4). PowerNow! consente di variare tensione e frequenza del core in funzione dell'impiego del processore. Sono previsti fino a 32 step a partire da 500MHz - 1.2V fino alla frequenza massima del processore. La tensione del core alla frequenza nominale si è molto ridotta passando dagli 1.7V a 1.4V (per frequenze intorno al GHz).AMD ha pensato bene di inserire anche un diodo di rilevamento termico (analogamente al PIII e PIV) per garantire una maggiore protezione del core da eventuali stress termici. La riduzione dei consumi è al minimo del 20% (grazie alla tensione del core), mentre la tecnologia PowerNow! permette di estendere l'autonomia delle batterie di un portatile di fascia media fino a 3 - 3,5 ore.