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Athlon 64Athlon 64 2800+
生産時期2004年から
生産者AMD
CPU周波数1.0 GHz から 3.2 GHz
HyperTransport帯域1600 MT/s から 2000 MT/s
プロセスルール130 nm から 65 nm
マイクロアーキテクチャK8マイクロアーキテクチャ
命令セットx86, AMD64
コア数1
ソケットSocket 754
Socket 939
Socket 940
Socket AM2
Socket AM2+
コードネームClawhammer
Newcastle
Winchester
Venice
San Diego
Orleans
Lima
Orleans
Huron
前世代プロセッサAthlon(K7)
次世代プロセッサPhenom(K10)(K9は中止,skip)
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Athlon 64（アスロン ろくじゅうよん）は、AMDのx86命令セット(インテル互換であることを意味する)に対応した64bitのマイクロプロセッサ。

Athlon 64は、Opteronと同じAMD64技術を搭載した。従来のAthlonシリーズはK7アーキテクチャであったのに対し、Athlon 64とその派生製品はK8アーキテクチャを採用した。

同じK8アーキテクチャを採用した上位モデルのAthlon 64 FXと、デュアルコアプロセッサーのAthlon 64 X2が存在する。
概要
Opteronとの相違

Opteronとの違いは、シングルプロセッサのみをサポートすること。それに伴ってCPU間接続が不要になり、HyperTransportがチップセット接続の為の1本に制限されている。しかしOpteron 100シリーズもHyperTransportは1に制限されている。また、レジスタードメモリを必要とするOpteronに対し、Athlon64はアンバッファードメモリで動作するという差異もある。

ハードウェアインターフェイスとして、シングルメモリチャネルのSocket 754、デュアルメモリチャネルのSocket 939、DDR2メモリー対応のSocket AM2を採用している。
Athlon XPからの改良点

アーキテクチャおよびCPUパッケージの改良点はOpteronとほぼ同一であるためそちらを参照されたい。

CPUコアを包むヒートスプレッダの採用は、従来のAthlonシリーズに於ける、ヒートシンク装着作業時のコア回路破損、いわゆる「コア欠け」の防止に役立っている。

メモリコントローラ内蔵により、アプリケーションの高速化が容易になった。一方、CPUとメモリの動作周波数の組み合わせが悪いと、自動的にメモリの動作周波数が規定値より低い状態になってしまう。これは、パフォーマンスより安定性を重視するために必要な処置であり、パフォーマンスを求めるのであれば正常に動作するメモリを選択すれば良いので、問題としては軽微である。

製造プロセス微細化により発熱問題が改善された。そのためオーバークロックの耐性が大きく上がり、コストパフォーマンスに優れるAthlon64が話題になった。同社から出ているOpteronプロセッサも話題を集め、2005年はAMDの話題年となった。

クロック自体の向上からクロックあたりの性能向上へ

Athlon 64を含めたK8シリーズの「実働クロック抑制、低発熱・省電力化」は、技術的な壁に突き当たり始めていた「クロック周波数による性能向上」というPC用プロセッサの流れに一石を投じ、「PC用プロセッサの性能イコールクロック周波数」という認識に変化をもたらした（ギガヘルツ神話の終焉）。リーク電流の抑制に失敗し高発熱化してしまったPentium 4から自作機ユーザの眼を惹き付けることにも成功した。

しかしそれは結果的にインテルの失敗を自社に有利に利用する為のもので、明確な意図があったものではないと言える。2000年3月6日、インテルが1GHzで動作するPentium IIIを3月8日に発表する情報を事前に察知したAMDは予定を前倒しして、x86系初の1GHzを超えるCPUとしてAthlon 1GHzを発表した。インテルがNetBurstマイクロアーキテクチャで最終的に10GHzにまで到達すると予告した直後に、AMDもK8アーキテクチャで10GHzを予定していると発表している。しかしAMD自身K7後半（Pentium 4普及直前頃）に既にAthlonXPでギガヘルツ路線を若干修正しており、さらにK8では「5年の歳月を経て求められるのはクロック周波数ではなく総合的な性能だ」として、クロックあたりの命令実行数 (IPC) に重点を置いた宣伝をするようになった。

なお、「ギガヘルツ神話」という言葉は、K7時代のクロック向上競争の時期に、高IPC低クロックCPUであるPowerPCを採用していた「アップルコンピュータ」の広告に登場したものである。
利点

Athlon 64の利点としては、プロセッサの大胆な性能向上に対してチップセットの改良を必須としない（従来、チップセットのノースブリッジが持っていた機能のほとんどをプロセッサ側にパッケージングしている為）ので、マザーボードの種類が豊富で、非常に安価なものからハイエンド用のものまで流通していた点が挙げられる。また、Athlon 64の最初の製品であるClawHammerの3200+から一貫してAMD64を搭載している（同系統のK8アーキテクチャのSempronでは、当初はAMD64を無効化していた）。

また、上位製品であるAMD Phenom及びAthlon X2の発売時点では、すでにCPUの大半が64ビット対応だったことからAthlon 64からAthlonに改称して販売を継続していた。AMD64が非搭載になったわけではない。
各世代についての詳細

以下のCPUコアの名称はAMD内部での開発コードネームである。
Athlon 64
Clawhammer（クローハマー）

リビジョン: SH-C0, SH-CG

製造プロセスルール: 130nm SOI

L1キャッシュ: 64 + 64 KiB

L2キャッシュ: 1024 KiB

拡張機能: MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit（SH-CGのみ）

対応ソケット: Socket 754またはSocket 939

HyperTransport（Socket 754版）: 800 MHz

HyperTransport（Socket 939版）: 1000 MHz

コア電圧: 1.50 V

TDP: 最大89W

リリース: 2003年9月23日

クロック周波数: 2000 - 2600 MHz

Socket 754版ではCool'n'Quietの最小クロック周波数と電圧が800MHz/1.3Vであったが、Socket 939版以降は、1000MHz/1.1Vに変更されている。
Newcastle（ニューキャッスル）

ClawhammerのL2キャッシュ容量を半分に削減し、ダイサイズの縮小を図ったものである。

リビジョン: DH-CG

製造プロセスルール: 130nm SOI

L1キャッシュ: 64 + 64 KiB

L2キャッシュ: 512 KiB

拡張機能: MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit

対応ソケット: Socket 754またはSocket 939

HyperTransport: 800 MHzまたは1000 MHz

コア電圧: 1.50 V

TDP: 最大89W

リリース: 2004年

クロック周波数: 1800 - 2400 MHz

Winchester（ウインチェスター）

90nm SOIで作成されたAthlon64プロセッサ。駆動電圧が1.4Vに低下するなど、130nm SOIに比べて更なる省電力化が図られている。また、WriteCombineキャッシュなどの改良も行われ、わずかではあるが処理性能が向上した。

リビジョン: DH-D0

製造プロセスルール: 90nm SOI

L1キャッシュ: 64 + 64 KiB

L2キャッシュ: 512 KiB

拡張機能: MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit