Après des K6-2 et K6-3 dont le succès n'a pas été flagrant, le fondeur de Sunnyvalle a frappé un grand coup avec une architecture totalement dissociée de celle d'Intel, à savoir le K7. Doté d'un bus Alpha EV6, cette architecture se pare de 3 unités de calculs d'entiers (ALU) et de 3 unités de calculs de nombres à virgules flottantes (FPU). A ceci s'est ajouté, dès la sortie, le support des instructions MMX ainsi que des instructions de type 3DNow ! propres à AMD, mais aussi d'instructions supplémentaires correspondant à une partie du SSE d'Intel. Question communication, le bus EV6 est capable d'envoyer deux mots de 64 bits à chaque cycle d'horloge, ce qui explique la dénomination du FSB employé par les processeurs AMD correspondant au double de la fréquence du bus système (soit FSB200 pour un bus à 100 MHz).

Dans leurs premières déclinaisons, les Athlon étaient gravés en 0.25 microns et disponibles uniquement en Slot A, avec une mémoire cache de second niveau de 512 Ko fonctionnant à une fréquence inférieure à celle du processeur. Ont suivi des déclinaisons 0.18 microns parmi lesquelles est arrivé un nouveau support : le socket A ou socket 462. Celui-ci, toujours présent dans le marché des processeurs AMD, a également signé avec le core Thunderbird la baisse de la quantité de cache L2 (256 Ko) mais aussi une synchronisation de sa fréquence avec celle du processeur pour des performances en hausse. AMD en a profité pour décliner une version moins coûteuse de ses processeurs avec les Duron et leur core Spitfire, amputé de 192Ko de cache L2. Ces deux modèles ont fait carrière jusqu'à 1.4 GHz pour l'Athlon Thunderbird et 1.2 GHz pour le Duron Spitfire.

AMD a alors refondu son Athlon pour passer au core Palomino, qui ajoutait notamment l'intégralité des instructions SSE ainsi qu'une gestion améliorée du cache et une meilleure gestion de l'énergie. Ce core a également marqué le début du P-Rating pour AMD afin de contrer sur le plan marketing Intel et ses fréquences toujours en hausse. Lors de son passage à une gravure à 0.13 microns, ce même core a été décliné pour les Duron sous l'appellation Morgan, avec là encore un cache L2 de 64 Ko. Ont suivi pour les Athlon les core Thoroughbred, les premiers à disposer d'un FSB 333, puis les core Barton qui ont ajouté 256 Ko au cache L2 pour en totaliser 512 Ko. Reste que malgré les efforts d'AMD pour faire durer cette architecture K7, force est de constater qu'elle a atteint ses limites en termes de fréquence avec les 2.2 GHz du Barton 3200+ FSB400.

Mais le socket A n'est pas mort et a encore un certain temps à vivre avant de disparaître, notamment grâce aux Semprons qui ne sont que des Athlon XP Thoroughbred fonctionnant tous à un FSB333. Enfin, n'oublions pas les Athlon XP-M qui séduisent pas mal de personnes grâce à leur faible consommation et leur potentiel en overclocking. Le XP-M 2600+ inclus dans notre comparatif fonctionne à un FSB266 mais est basé sur le core Barton et embarque donc 512 Ko de cache L2.