AMD wird gegründet: Meilensteine der CPU-Fertigung (PCGH-Retro, 01. Mai)

 

PCGH-Retro, 01. Mai [Quelle: siehe Bildergalerie]

8086 bis Am486: Die Anfänge
AMD wird im Jahre 1969 gegründet, ein Jahr nach Intel. Zunächst produziert die Firma Flash-Speicherchips; 1975 stellt das Unternehmen mit der Am2900-Familie erste Mikrochip-Bauteile vor, die sich zu Prozessoren kombinieren lassen. 1979 erwirbt AMD eine Lizenz von Intel zur Herstellung von 8086- und 8088-Prozessoren, um später als zweiter Chiplieferant für IBMs PC zu dienen. Es schließt sich ein Nachbau des 80286ers an, den AMD als Am286 verkauft, später folgen Kopien der Intel-Modelle 386 und 486 namens Am386 und Am486. Die ersten eigenen Prozessoren bringt AMD 1987 mit der Am29000-Reihe heraus, die jedoch als 32-Bit-RISC-Prozessoren für Unix-Workstations nichts mit Intels x86-Architektur zu tun haben.

 

AMD Am5x86 (1995) [Quelle: siehe Bildergalerie]

Am5x86 und K5: Erste eigene Schritte
Erste eigenständige Schritte wagt AMD erst 1995 mit dem Am5x86, einer Aufrüstmöglichkeit für 486-Besitzer. Eine vollständige Eigenentwicklung ist der Am5x86 aber auch nicht, sondern lediglich ein mit 133 MHz sehr hoch getakteter 80486. Die "5" im Namen deutet an, dass der Prozessor gegen den 80586 von Intel alias Pentium bestehen soll, doch obwohl der Prozessor mit 133 MHz deutlich höher getaktet ist als die ersten Pentiums (60 bis 75 MHz), kann er nicht mit diesen mithalten.

Verspätet kommt Anfang 1996 der K5 auf den Markt, zunächst mit fehlerhaftem Kern und unter dem Verkaufsnamen 5k86. Obwohl er intern noch auf dem Am29000 basiert, ist der K5 AMDs erster selbst entwickelter x86-Prozessor und passt in den Pentium-Sockel 5. Er enthält bereits Elemente, die bei Intel erst im Pentium Pro zu finden sein werden, darunter Out-of-Order-Execution und Speculative Execution; aus diesem Grund hat der K5 eine höhere Pro-Takt-Leistung als der Pentium. Um dies werbewirksam zu kommunizieren, bekommt er ein Performance-Rating: Ein K5 mit 100 MHz wird als "PR133" gegen den Pentium 133 positioniert.

Leider kommt der K5 zu spät, denn Intel liefert bereits die ersten Pentium-Prozessoren mit MMX-Erweiterung; außerdem gewinnen 3D-Spiele an Bedeutung, die nach Gleitkommaleistung, also nach einer schnellen FPU (Floating Point Unit) verlangen - die bietet der K5 nicht. Und während Intel den Pentium mittlerweile bis 200 MHz taktet, ist für den K5 bei 116 MHz (PR166) Schluss.

K6: Achtungserfolg
1996 übernimmt AMD den kleinen Chiphersteller Nexgen und dessen Nx686-Prozessor, der nach Anpassung an den Sockel 7 und Erweiterung um MMX im Jahr 1997 als AMD K6 auf den Markt kommt. Wie der K5 arbeitet auch der K6 intern mit RISC-ähnlichen Befehlen. Der K6 gilt als enorm effiziente CPU und erreicht deutlich höhere Taktraten als der K5, dank derer er dem Pentium in vielen Benchmarks ebenbürtig ist - doch auch der K6 liegt bei Gleitkomma-lastigen Spielen zurück, außerdem ist auch diese CPU anfangs wegen Produktionsschwierigkeiten kaum lieferbar.

Um Intels Pentium II etwas entgegenzusetzen, spendiert AMD dem K6 im Jahre 1998 die sogenannte 3DNow!-Einheit, die genau wie später Intels SSE nicht nur Integer-Zahlen bearbeiten kann, sondern auch Gleitkomma-Werte - der K6-2 ist geboren, anfangs noch als K6 3D bekannt. Für ihn führt AMD die Super-Sockel-7-Plattform ein, eine auf 100 MHz Systemtakt und AGP 2x aufgewertete Sockel-7-Infrastruktur, die jedoch unter unausgereiften Chipsätzen leidet.

Den K6-2 treibt AMD auf bis zu 500 MHz Taktfrequenz, doch je weiter der Kerntakt nach oben wandert, desto schlechter skaliert die Leistung in Relation zum Takt. Daher spendiert AMD dem K6-2 im Jahre 1999 256 KiByte L2-Cache direkt im Kern und nennt das Ergebnis K6-III. Der Cache auf dem Mainboard rutscht eine Stufe in der Hierarchie nach unten und dient ab sofort als L3-Zwischenspeicher. Der zusätzliche Cache beschleunigt enorm, allerdings ist Intel bereits beim Pentium III angekommen, gegen den auch der formidable K6-III auf dem Markt chancenlos ist.

 

AMD K7 (Athlon) für Slot A [Quelle: siehe Bildergalerie]

Athlon (K7): Meilenstein
Im Juni 1999 folgt AMDs großer Wurf: Der K7 alias Athlon. Er wurde maßgeblich vom späteren AMD-CEO Dirk Meyer entwickelt, der vom Chipentwickler DEC zu AMD gekommen war. Gleichzeitig kann AMD durch eine Kooperation mit Motorola erstmals Kupfer für die Halbleiterherstellung nutzen und damit endlich auch die Fertigungsprobleme in den Griff bekommen. AMD hatte aus der FPU-Schwäche der Vorgänger gelernt und spendierte dem K7 gleich drei FPU-Pipelines, hinzu kommen mehr L1-Cache und eine vom DEC Alpha entliehene Infrastruktur mit einem Frontside-Bus im Double-Data-Rate-Verfahren. Als Basis dient der neue Slot A; erstmals versucht AMD damit eine eigenständige, auf keinem Intel-Pendant basierende Plattform zu etablieren, für die es allerdings anfangs nur wenige Mainboards gibt. In Benchmarks jedoch macht der K7 mit Intels Pentium III "Katmai" kurzen Prozess

In dieser Konstellation machen sich AMD und Intel zum legendären Gigahertz-Rennen auf, das AMD im Jahr 2000 mit dem K75, der ersten Ausbaustufe des K7, für sich entscheidet. Dem Slot-A-Athlon folgt bald der Umstieg auf den billiger zu produzierenden Sockel A. Der L2-Cache - bis dahin als separater SRAM-Chip auf der Slot-Karte untergebracht - wandert dank eines Die-Shrinks wieder in den CPU-Kern: Der Thunderbird ist geboren. Damit ist die K7-Evolution noch nicht abgeschlossen: Da Intel mit dem Pentium 4 zulasten der Pro-Takt-Leistung auf hohe Taktfrequenzen setzt, greift AMD ab 2001 das Performance-Rating des K5 wieder auf und benennt die mit Data-Prefetching und SSE weiterentwickelten Athlon-XP-Prozessoren mit "Palomino"-Kern nach einem neuen Nummernschema, der Athlon XP mit 1.333 MHz etwa heißt "1500+".

Als Konkurrenten für Intels Billig-CPU Celeron bringt AMD im Jahr 2000 den Duron auf den Markt, der auf dem Athlon basiert und sich von diesem vor allem durch einen kleineren L2-Cache (nur 64 KiByte) und niedrigere Taktfrequenzen unterscheidet. Ihm folgt 2004 der ähnlich beschnittene Sempron.

 

AMD Sempron [Quelle: siehe Bildergalerie]

K8: Der Hammer
Trotz Die-Shrinks hat AMD 2002 immer mehr Probleme, mit dem Pentium 4 Schritt zu halten. Das K7-Design ist bei gut zwei GHz am Ende, während Intel an der 3-GHz-Marke kratzt. AMDs neuer K8 "Hammer" dagegen verzögert sich immer wieder. Als erste CPU der neuen K8-Architektur kommt im April 2003 der Opteron für Server und Workstations auf den Markt und wird im Gegensatz zum ähnlich ausgerichteten Athlon MP ein Erfolg. Der K8 ist ein Meilenstein: Er führt einen 64-Bit-Betriebsmodus ein, den Jahre später auch Intel übernimmt; den Speichercontroller verlegt AMD vom Chipsatz des Mainboards direkt in die CPU und eliminiert damit den Frontside-Bus-Flaschenhals. Dies verschafft dem K8 einen Leistungsschub, gegen den ins Stocken geratenden P4 hat AMD nun wieder die Oberhand gewonnen.

Nach einem Die-Shrink folgt Mitte 2005 der nächste größere Entwicklungsschritt, indem zwei K8-Kerne auf ein Die gepackt werden: Der Athlon 64 X2 mit zwei Kernen ist geboren, oft als K9 bezeichnet. Allerdings kommt Intel dem Konkurrenten mit dem ersten zweikernigen x86-Prozessor um einige Tage zuvor.

Auch am unteren Ende der Leistungsskala tut sich etwas: 2003 übernimmt AMD die Geode-Serie von National Semiconductor, die für den Embedded-Markt gedacht ist und auf dem 5x86 von Cyrix basiert. Die Geode-Abteilung wird jedoch schon 2006 wieder geschlossen.

 

AMD Phenom 2 Black Edition [Quelle: siehe Bildergalerie]

K10: Vier Kerne und anfängliche Schönheitsfehler
Bis Mitte 2006 sind die K8-Varianten Intels Desktop-CPUs mit Netburst-Technik überlegen - bis Intel den Core 2 einführt, gegen den Athlon-64-CPUs alt aussehen. Doch AMD arbeitet längst am K10-Prozessor mit vier CPU-Kernen auf einem Die, integriertem L3-Cache und etlichen Verbesserungen wie abermals größeren TLBs, besserer SSE-Einheit und schnelleren HT-Links (HT3). Doch als AMD den K10 nach der obligatorischen Verspätung im Jahre 2007 veröffentlicht, erreicht der Phenom genannte Chip nicht die notwendige Taktfrequenz - zumindest nicht ohne die Verlustleistung ausufern zu lassen, die beim Topmodell 140 Watt erreicht. Zudem hat sich ausgerechnet in die überarbeiteten TLBs ein Bug geschlichen, der AMD mehr als ein Quartal Zeit für das Bugfixing und jede Menge Image-Punkte kostet.

Erst Anfang 2009 werden AMDs Desktop-Prozessoren wieder konkurrenzfähig: der überarbeitete Phenom II mit Deneb-Kern in 45-Nanometer-Technik, größerem L3-Cache und später auch mit DDR3-RAM-Interface ist sparsamer als der erste Phenom und kommt auf höhere Taktfrequenzen. Erstmals seit Jahren ist AMD wieder auf Augenhöhe mit Intel - pünktlich zum 40. Geburtstag. Lesen Sie dazu auch den Artikel Phenom II X4 955 BE: Neue AMD-CPU im Test plus AM3-Launch. Seit Ende 2010 hat AMD auch bereits seinen Sechskerner Phenom II X6 im Handel - nur sechs Wochen nach Intel.

Llano und Brazos: Fusion (HSA)
Um die Jahreswende 2011/2012 kam AMD mit dem ersten Fusion-Prozessor, welcher AMD-CPU und Ati/AMD-GPU-Technik vereinte auf den Markt. Brazos war der Codename dieser kleinen Rechenknechte, welche vor allem Intels Atom-CPUs in kleinen und leichten Netbooks das Leben schwer machen sollten und die neben einer DX11-fähigen Radeon-GPU zwei abgespeckte x86-Kerne ("Bobcat") aufweisen. Mitte des Jahres kam mit Llano die Mittelklasse hinzu, welche potentere Grafikkerne, die weiterhin auf VLIW5-Radeon-IP basieren mit bis zu vier CPU-Kernen ("Husky") verheiraten. Dies war auch AMDs Langzeitziel, welches man mit der Übernahme von Ati ankurbelte: Die Fusion von CPU und GPU auf einem Chip, welches später in gemeinsam programmierbare, heterogene Prozessoren münden soll (HSA).

Bulldozer: Viele Kerne, Modulkonzept, aber auch zukunftsweisende Architektur?
Im Herbst 2011 war es nach vielen Monaten überbrodelnder Gerüchteküche so weit: AMDs neue CPU-Generation auf Basis der Bulldozer-Architektur kommt auf den Markt. Die Technik dahinter sieht auf dem Papier gut aus: CPUs sind modulweise skalierbar und jedes Modul beherbergt zwei Integer-Kerne, die sich die Floating-Point-Einheit sowie einige Bereiche des Frontends teilen. Das spart Transistoren, sorgt aber für einen hohen Durchsatz, wie er in Serverumgebungen von Nöten ist. Allerdings liegt hier auch die Crux der ersten Bulldozer-Generation: Die für den Desktop-Einsatz nach wie vor wichtige Single-Thread-Leistung oder IPC fällt im Vergleich zur Konkurrenz - auch aus eigenem Hause in Form der Phenom-II-CPUs - nicht gerade überzeugend aus. Die CPUs muss AMD also mit hohem Takt an den Mann bringen, was sich wiederum negativ auf die Leistungsaufnahme auswirkt. Insgesamt kann Bulldozer - ähnlich wie schon die erste Phenom-Generation - in seiner Erstausgabe nicht überzeugen.

Weitere Wallaper zu AMD finden Sie in AMD CPU-Wallpaper Pack zum Phenom I und Phenom II und Wallpaper: Die-Shots und Wafer von AMD-CPUs.