AMD K6-III

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Blockdiagramm der Architektur des AMD K6-III.

Der K6-III ist ein x86-Mikroprozessor von AMD, der letzte und schnellste aller Super Sockel 7 Prozessoren. Bei seiner Einführung war der K6-III der schnellste x86-Prozessor am Markt, und er blieb auch lange Zeit danach konkurrenzfähig.

Der prinzipielle Entwurf war simpel: ein K6-2 mit einem zusätzlichen Cache Level auf der CPU (Level 2). Der originale K6-2 hatte 64 KiB primären Cache und einen wesentlich größeren Cache auf der Hauptplatine. Die konkurrierenden Intel-CPUs hatten 32 KiB primären Cache und entweder 128 KiB in die CPU integrierten sekundären Cache mit voller Geschwindigkeit, oder 512 KiB Cache mit halber Geschwindigkeit, der auf das Prozessor-Modul ausgelagert war (Pentium II, Pentium III). Der K6-III benutzte dagegen beide Methoden gleichzeitig: 64 KiB primärer Cache, 256 KiB sekundärer Cache mit voller Geschwindigkeit auf der CPU und tertiärer Cache in verschiedenen Größen auf der Sockel-7-Hauptplatine.

Die Herstellung war jedoch nicht ganz so einfach: mit 21,4 Millionen Transistoren war der K6-III für die Technologie von 1999 ein sehr großer Chip, und das Design vom K6 Core skalierte nicht gut jenseits von 500 MHz. Dessen ungeachtet verkaufte sich der K6-III 400 gut, und der K6-III 450 war der deutlich schnellste x86-Chip auf dem Markt. Da der Pentium II Nachfolger noch nicht verfügbar war, führte Intel in der Zwischenzeit eine leicht überarbeitete Version des Pentium II ein und vermarktete sie als Pentium III. Das grundlegende Design war unverändert (der zusätzliche SSE Befehlssatz hatte zu dieser Zeit noch keine signifikanten Auswirkungen auf die Performance), jedoch konnte durch neue Produktionsprozesse die Taktfrequenz wesentlich erhöht werden, was das sichere Urteil nun schwieriger machte, welche Firma die schnellere CPU herstellte. Im Allgemeinen wurden die Intel CPUs als überlegen bei Gleitkomma-Berechnungen eingeschätzt, während der K6-III schneller bei Integer-Berechnungen war. Grund hierfür war die Optimierung von AMD auf Integerberechnungen, da Gleitkommazahlen in üblichen Anwendungen (Office, Spiele …) kaum bis gar nicht genutzt wurde. AMD entschied sich für ein nicht gepipelintes FPU-Design dafür aber mit niedriger Latenz und geringem Die-Platzbedarf.

Beide Firmen versuchten angestrengt, eine deutliche Führung zu erringen, und beide hatten mit Problemen bei ihren höherfrequenten CPUs zu kämpfen. AMD entschied sich, keinen K6-III mit 500 MHz oder mehr herauszubringen und konzentrierte sich stattdessen auf den Athlon. Intel stellte mit gewissem Erfolg einen 550-MHz-Pentium-III, die 600-MHz-Variante hatte dagegen Probleme mit der Zuverlässigkeit und wurde schnell wieder vom Markt genommen, wobei Intel den Kaufpreis zurückerstattete.

Mit der Einführung des Athlon wurde der K6-III vernachlässigt. Während er nicht mehr das Spitzenmodell war, benötigte er doch signifikante Ressourcen für die Herstellung: mit 21,4 Millionen Transistoren war die Herstellung beinahe so teuer wie bei einem Athlon mit 22 Millionen – auf dieser Chipfläche könnte man mehr als zwei K6-2 mit 9,3 Millionen Transistoren unterbringen. Der K6-III wurde zu einem schwer erhältlichen Produkt mit niedriger Priorität.

Der originale K6-III wurde eingestellt, als Intel den Pentium III Coppermine vorstellte (eine wesentlich verbesserte CPU, die einen internen „on-die“-Cache wie der Celeron oder der K6-III aufwies). Zur gleichen Zeit wechselte Intel das Herstellungsverfahren, was mit großen Schwierigkeiten verbunden war und zu einer weltweiten Versorgungsknappheit für mehr als 12 Monate führte. Verbunden mit der guten Performance des Athlon, bewirkte dies, dass sogar viele frühere nur-Intel Hersteller begannen, Athlons zu bestellen, was AMDs Kapazitäten bis an die Grenzen auslastete. Dadurch war AMD gezwungen, den K6-III endgültig einzustellen.

Am Ende der weltweiten CPU-Knappheit entwickelte AMD noch überarbeitete Versionen der K6-Familie: den K6-2+ und den K6-III+. Im wesentlichen waren beide Prozessoren Varianten des K6-III (der K6-2+ mit 128 KiB Cache, der K6-III+ mit den vollen 256 KiB Cache), hergestellt in einem neuen Produktionsverfahren. Obwohl sie für Notebooks ausgelegt waren, wurden sie auch in Desktop-Systemen eingesetzt, wenn auch fast ausschließlich in OEM-Systemen fertig eingebaut. AMD konzentrierte das Marketing weiterhin auf den Athlon, und so waren die beiden CPUs nur bei Experten des Übertaktens bekannt. K6-III+/450 CPUs wurden oft bis zu 600 MHz übertaktet, bis an das Limit des Frontside-Bus der Hauptplatine, was auf weiteren Spielraum für Übertaktung hinwies, und die CPU sehr beliebt in diesem Marktsegment machte.

Besondere Beliebtheit bei Übertaktern und Aufrüstwilligen erfreuten sich die Versionen mit dem CXT-Kern. Diese waren in der Regel recht gut zu übertakten und bei älteren Hauptplatinen, die keine Multiplikatoren über 3.5x beherrschten, erwies sich der Umstand als günstig, dass der CXT einen eingestellten 2x Multiplikator als 6x interpretierte. Auch gab es spezielle CPU-Adapter-Sockel, die Spannung und Multiplikator anpassten, so dass z. B. ein K6-3 400 MHz in Pentium-1-Hauptplatinen mit Sockel 7 (und sogar Sockel 5) mit 66 MHz und dem Multiplikator 6 lief.

Auf dem Gebrauchtmarkt erzielten die CPUs K6-III, K6-2+ & K6-3+ lange Zeit hohe Preise, da der interne Cache die Schwäche vieler Hauptplatinen ausglich, einem Speicherausbau nur bis 64/128 MiB zu cachen. Der integrierte 2-Level-Cache dieser Prozessoren (welche den 2-Level-Cache der Boards zu 3-Level-Cache degradierten) puffert Speicher bis zur 32-Bit-Grenze, als 4 GiB (mehr als in jedes Socket-7-Board gesteckt werden kann, typischer Grenzwert: 768 MiB). Somit war der Einsatz eines K6-III die einzige Möglichkeit, solche Hauptplatinen bei einem erforderlichen Speicherausbau über 64/128 MiB sinnvoll weiter zu betreiben.