Vida e morte do Sempron

Publicado em 13/12/2009 – 18:53
por Carlos Morimoto

Em junho de 2000 foi lançado o Duron, que finalmente substituiu os antigos K6-2 e K6-3 como processador de baixo custo da AMD. A versão inicial do Duron, baseada no core Spitfire, que foi um descendente direto do lendário Athlon Thunderbird. Ambos compartilham a mesma arquitetura (incluindo os 128 KB de cache L1), mas o Duron vinha com apenas 64 KB de cache L2:

O Duron foi possivelmente o primeiro processador da história a vir com mais cache L1 do que cache L2. Apesar de incomum, essa configuração de cache funcionava muito bem, graças ao sistema de cache exclusivo introduzido pela AMD no Thunderbird. Graças a ele, o Duron podia armazenar dados diferentes em ambos os caches, totalizando 192 KB de dados. O Celeron Coppermine, que era seu concorrente direto, possuía 32 KB L1 e 128 KB de cache L2 e utilizava o sistema inclusivo, onde o cache L1 armazenava cópias de dados já armazenados no cache L2. Isso fazia com que o Celeron fosse capaz de armazenar apenas 128 KB de informações em ambos os caches, um volume de dados consideravelmente menor.

Mais tarde, com o lançamento do Athlon 64 e da plataforma soquete 754, o Athlon XP se tornou um processador de baixo custo dentro da linha da AMD. O problema é que essa posição já era ocupada pelo Duron, o que fez com que o Athlon XP acabasse posicionado no meio, atrapalhando tanto as vendas do Athlon 64, quanto do Duron.

Para colocar ordem na casa, a AMD decidiu descontinuar tanto o Duron quanto o Athlon XP em 2004, dando origem ao Sempron soquete A:

Assim como na época do K6-2, a AMD manteve os Semprons soquete A por algum tempo no mercado após o lançamento do Athlon 64 e a linha de processadores soquete 754. Isso permitiu que a AMD se beneficiasse da grande oferta de placas-mãe soquete A de baixo custo.

Apesar de serem processadores completamente diferentes dos Semprons soquete A baseados no Barton, Thorton e Thoroughbred-B, a AMD continuou utilizando a marca "Sempron" ao lançar a linha de processadores de baixo custo, baseada na arquitetura K8.

Além da questão do cache menor, as versões iniciais do Sempron vinham sem suporte ao AMD64, ou seja, sem suporte às instruções de 64 bits, incluindo os registradores extra e as outras melhorias trazidas pela arquitetura. Embora fossem baseados na arquitetura K8, eles eram processadores de 32 bits, sem muitas das inovações trazidas por ela.

Outra diferença é que o índice de desempenho do Sempron era calculado com relação ao desempenho do Celeron D e não ao Pentium 4. Com isso, existia uma diferença significativa entre o desempenho de um Sempron "3000+" e de um Athlon 64 também "3000+".

Por exemplo, o Athlon 64 3000+ baseado no core Newcastle (2.0 GHz, soquete 754, com 512 KB de cache) tem um desempenho parecido com o de um Sempron de 2.2 GHz com 256 KB de cache, baseado no core Palermo. O problema é que o Palermo de 2.2 GHz recebeu o índice "3400+", 400 pontos acima do índice do Athlon 64 equivalente.

De volta aos modelos, primeira encarnação do Sempron K8 foi o core Paris, uma versão simplificada do ClawHammer, produzido em uma técnica de 0.13 micron, que possuía nativamente apenas 256 KB de cache e vinha sem suporte às instruções de 64 bits, ao Cool'n'Quiet e também às instruções SSE3. Ele foi lançado em julho de 2004 e foi vendido por pouco mais de um ano, em apenas duas versões:

Sempron 3100+: 1.8 GHz, 256 KB, soquete 754
Sempron 3000+: 1.8 GHz, 128 KB, soquete 754

Como pode ver, o 3000+ vinha com metade do cache desabilitado, o que resultava em um efeito muito maior sobre o desempenho que a diferença de apenas 100 pontos no índice sugeria. O Sempron com core Paris era um modelo a se evitar, mas entre os dois o 3000+ foi o pior.

A partir de 2005, o core Paris foi rapidamente substituído pelo Palermo, produzido usando uma técnica de 0.09 micron. Ele se tornou uma das versões mais vendidas do Sempron (especialmente no Brasil), equipando um sem número de PCs de baixo custo com placas soquete 754 tudo onboard e um único módulo de memória.

Nativamente, o core Palermo possui 256 KB de cache e oferece suporte às extensões de 64 bits, Cool'n'Quiet e também às instruções SSE3. O problema é que, a fim de aproveitar o maior número possível de processadores saídos da linha de produção, a AMD passou a desativar não apenas metade do cache, como de praxe, mas também o suporte às instruções de 64 bits e ao SSE3 nos cores que eram produzidos com defeitos nos componentes relacionados a estes recursos, o que resultou em uma grande salada de modelos com índice de desempenho similar, mas com conjuntos muito diferentes de recursos.

A chave para diferenciar os Palermos é o código de identificação estampado sobre o spreader metálico. Os processadores cujo código termina com "BA" são os piores, pois não suportam nem instruções de 64 bits, nem SSE3. Os que terminam com "BO" suportam SSE3, mas ainda não suportam instruções de 64 bits, enquanto os terminados com "BX" são as versões completas, com ambos os recursos ativados.

Com exceção do 2500+, todos os modelos foram fabricados nas três versões, e a presença do suporte a 64 bits ou SSE3 não influenciava no índice de desempenho ou preço, o que tornava importante checar entes de comprar. A isto soma-se a questão do Cool'n'Quiet, que não era suportado pelo core Paris e está disponível apenas do Palermo 3100+ em diante.

Inicialmente o Palermo foi usado em 7 modelos:

Sempron 3400+: 2.0 GHz, 256 KB, soquete 754
Sempron 3300+: 2.0 GHz, 128 KB, soquete 754
Sempron 3100+: 1.8 GHz, 256 KB, soquete 754
Sempron 3000+: 1.8 GHz, 128 KB, soquete 754
Sempron 2800+: 1.6 GHz, 256 KB, soquete 754
Sempron 2600+: 1.6 GHz, 128 KB, soquete 754
Sempron 2500+: 1.4 GHz, 256 KB, soquete 754

Pouco depois, no final de 2005, foi lançada uma versão atualizada do Palermo, com suporte ao soquete 939 (e consequentemente a dual-channel). ela foi usada em 4 versões adicionais:

Sempron 3500+: 2.0 GHz, 256 KB, soquete 939
Sempron 3400+: 2.0 GHz, 128 KB, soquete 939
Sempron 3200+: 1.8 GHz, 256 KB, soquete 939
Sempron 3000+: 1.8 GHz, 128 KB, soquete 939

Estes 4 modelos suportavam SSE3, mas apenas as séries com final "BW" oferecem suporte às instruções de 64 bits. As séries com final "BP" vem com o suporte a 64 bits desabilitado, o que reduz bastante a utilidade nos dias de hoje.

A terceira geração foi o Sempron com core Manila, ainda fabricado usando a técnica de 0.09 micron, mas agora com suporte ao soquete AM2. Ao contrário dos Palermos, todos os Manilas incluem suporte às instruções de 64 bits e SSE3, mas o Cool'n'Quiet é suportado apenas nas versões 3200+ em diante. O Manila foi usado nos modelos a seguir:

Sempron 3800+: 2.2 GHz, 256 KB, soquete AM2
Sempron 3600+: 2.0 GHz, 256 KB, soquete AM2
Sempron 3500+: 2.0 GHz, 128 KB, soquete AM2
Sempron 3400+: 1.8 GHz, 256 KB, soquete AM2
Sempron 3200+: 1.8 GHz, 128 KB, soquete AM2
Sempron 3000+: 1.6 GHz, 256 KB, soquete AM2
Sempron 2800+: 1.6 GHz, 128 KB, soquete AM2

Como de praxe, as versões de 256 KB oferecem um desempenho sensivelmente superior na maior parte dos aplicativos, por isso eram a melhor escolha, mesmo quando existia uma pequena diferença no preço.
Essa confusão com relação aos modelos do Sempron e do Athlon 64 fez com que a AMD perdesse alguns potenciais compradores e permitiu que a Intel recuperasse parte do espaço anteriormente perdido, passando a oferecer versões do Celeron D a preços bastante competitivos.

No início de 2007, os Celeron D baseados no core Cedar Mill-512 (os modelos 347, 352, 356, 360 e 365) eram especialmente atraentes, pois possuíam 512 KB de cache, eram fabricados usando a técnica de 0.065 micron e suportavam overclocks generosos.

Continuando, em 2007 a AMD lançou o core Sparta, produzido usando uma técnica de 65 nm. Além de manter o suporte ao SSE e ao AMD64, a AMD aproveitou a atualização para ampliar o cache L2 de 256 para 512 KB, o que resultou em uma arquitetura virtualmente idêntica à usada no Athlon 64 com core Lima.

Diferente das famílias anteriores, que receberam tanto versões sem o Cool'n'Quiet quanto versões com ele ativo, todas as versões do Sparta oferecem suporte ao Cool'n'Quiet que, combinado com a técnica de 65 nm resultou em um consumo elétrico bastante baixo. Embora o TDP oficial seja de 45 watts em todos os modelos, o consumo real a 2.0 GHz é de pouco mais de 20 watts, caindo para apenas 6 watts quando o processador está ocioso.

O Sparta foi usado em 5 modelos da série LE:

Sempron LE-1300: 2.3 GHz, 512 KB, soquete AM2
Sempron LE-1250: 2.2 GHz, 512 KB, soquete AM2
Sempron LE-1200: 2.1 GHz, 512 KB, soquete AM2
Sempron LE-1150: 2.0 GHz, 256 KB, soquete AM2
Sempron LE-1100: 1.9 GHz, 256 KB, soquete AM2

Como de praxe, dois dos modelos possuem metade do cache desativado, o que permitiu à AMD aproveitar processadores com defeitos localizados, aumentando o número de processadores utilizáveis por waffer e reduzindo os custos. Como a diferença de preço entre os modelos do Sempron é pequena, é melhor evitar o 1150 e o 1100, já que a diferença de desempenho em relação aos modelos com 512 KB é muito grande.

Contrariando todas as expectativas, em 2008 a AMD lançou uma versão dual-core do Sempron, baseada no core Brisbane, de 65 nm. Ele é exatamente o mesmo usado nos Athlon X2 (SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, etc.), com a diferença de que no caso do Sempron metade do cache é desativado, resultando em apenas 256 KB por núcleo. Eles foram uma forma de aproveitar os núcleos com defeitos no cache que a AMD acumulou durante a fabricação do Athlon X2:

Sempron X2 2300: 2.2 GHz, 2x 256 KB, soquete AM2
Sempron X2 2200: 2.0 GHz, 2x 256 KB, soquete AM2
Sempron X2 2100: 1.8 GHz, 2x 256 KB, soquete AM2

Com o lançamento do Athlon II X2 e X4 a expectativa geral era de que a AMD abandonaria a produção de processadores single-core, descontinuando o Sempron. Afinal, os modelos mais lentos do Athlon X2 passaram a ser vendidos (nos EUA) abaixo da faixa dos 60 dólares, o que já é considerado um preço bastante baixo.

Entretanto, com a Intel ganhando terreno em várias frentes, a AMD não podia se dar o luxo de perder nenhuma oportunidade, o que levou à criação do core Sargas.

Diferente dos núcleos anteriores, sempre usados em várias versões o Sargas deu origem a uma única versão, o Sempron 140, de 2.7 GHz. Ele é um processador AM3, produzido usando uma técnica de 45 nm, com 1 MB de cache L2 e suporte às instruções SSE3, instruções de 64 bits e ao AMD-V, basicamente uma versão single-core do Athlon II X2 com core Regor:

Com um único core e o processamento de um único thread de cada vez, o desempenho em multitarefa não é dos melhores (não muito melhor que um Athlon 64 antigo em overclock) mas ele é ainda mais do que utilizável em tarefas leves e na maioria dos jogos.

O principal argumento de venda é mesmo o preço. No final de 2009 ele pode ser encontrado por menos de R$ 100 no Brasil (US$ 36 nos EUA), o que o tornou um processador bastante popular. Por ser um processador AM3 ele é uma espécia de curinga, que pode ser usado tanto em placas AM3 e AM2+ novas, quanto em placas AM2 antigas, fazendo par com memórias DDR ou DDR3 e mantendo aberta a possibilidade de upgrade para um Athlon II ou Phenom II substituindo apenas o processador.

O baixo custo explica o porque de a AMD ter lançado o processador em uma única versão, em vez de segmentá-lo em 3 ou 4 versões com clocks diferentes, como de praxe. O Sargas foi encaixado em uma faixa extremante baixa de preço, logo abaixo do Athlon II X2 215 (vendido por US$ 50 nos EUA).

Não faria sentido para a AMD vender versões com clock mais baixo do Sargas por preços ainda mais baixos (os US$ 36 já são um preço extraordinariamente baixo) e também não faria muito sentido produzir versões com clock maior, apenas para fazê-las competir com o X2 215 que está logo acima na pirâmide de preços.

Com a popularização do Athlon X2, que assumiu o posto do Sempron como processador de baixo custo, tudo indica que a AMD abandonará a fabricação de processadores single-core para desktop. O dual-core passará a ser o low-end, o quad-core o mainstream e os processadores com oito núcleos passarão a ser o novo high-end. Infelizmente este é um mundo sem lugar para o Sempron, que se juntará ao Duron nas páginas da história.