从技术角度看，Barton核心的L2缓存容量提升至了512KB，晶体管数量也由3700万提升至了5430万。

　　移动版 Athlon XP处理器同样也具有很强的超频能力，据说最高可超至3.1GHz稳定运行。

　　2003年2月10日，出现配备512KB二级缓存的Athlon XP 3000+处理器

　　在Athlon 64发布之前，为了抵挡Intel凶猛的攻势，AMD再次对Athlon XP处理器进行了改进，核心代号为“Barton”的Athlon XP处理器应运而生。新核心Athlon XP处理器二级缓存容量增加到原来的两倍，而其它设计基本没有变化。这样在不提高频率的情况下Athlon XP处理器的性能得到了进一步的提升，使得Athlon XP处理器又一次有了向Pentium 4挑战的实力。

　　2003年9月23日，第八代CPU(K8)——Athlon 64登场，首次支持64bit计算、并内置内存控制器。

　　如果你是AMD的忠实拥护者，这是你不能忽略的章节。AMD高调发布了第一款面向大众用户的Athlon 64系列处理器，这是第一款64位的处理器。此时，Intel还在忙于研究如何提升NetBurst架构的P4处理器的频率。正是凭借该处理器有效的运算架构和内置的内存控制器，使得AMD再次坐上了性能之王的宝座。

　　早期的Athlon 64基于Socket 754接口，不支持双通道内存。后来升级为Socket 940后才能支持双通道内存，但需要配备buffered内存，搭配服务器的主板才可以。

　　2004年8月，Socket 939接口Athlon 64出现，引入90纳米工艺，加速64bit计算普及

　　在当时已经逐步普及的64位技术，就是引导了新的消费需求才获得了巨大的成功。不过从频率提升以及制程技术上可以说并发展的那般迅猛，甚至在Intel平台——频率还出现了“倒退”，但在性能上却继续保持提高，那时芯片研发重新回到核心执行效能和多任务处理上来。处理器技术的快速发展已经远远超出了人们的想象，单核处理器也在当时沦落到了不及1G内存价格的境地。不过当Socket 939 Athlon 64到了后，为我们带来了双通道内存支持、 PCI-E支持，将性能王者显得更为平民化。

　　2005年4月， Athlon FX/Athlon 64 X2出现

　　虽然AMD在双核心处理器发布日期上稍稍落后，但凭借着Opteron、Athlon两条产品线的完整产品策略以及“真双核”的宣传口号，其这一波的声势丝毫不弱于Intel。通过早些时候的Athlon64以及现在的双核版本Athlon64 X2，AMD极力的塑造一个技术领先的形象。

　　那么，双核心Athlon64 FX60的每个核心有高达2.6GHz主频和1024KB容量的L2 Cache，其速度也远高于双核心Pentium中一个核心的即使在多核心无法充分发挥的单线程应用环境。当时AMD方面的计划，Athlon64 FX是主流应用的顶级产品，被直接宣传成“GAME CPU”，目标用户锁定在极限3D游戏玩家，成为当时高端玩家追逐的顶级产品。

　　2006年5月底，首款Socket AM2接口双核心Athlon 64 X2，支持双通道DDR2 800内存

　　为了保持桌面市场的统治地位，AMD推出了Athlon 64 X2系列处理器。Athlon 64 X2处理器拥有2个CPU核心，共享内置的内存控制器。该处理器内部数据链路的性能要优于Intel的双核心设计。X2系列处理器加入了对SSE3指令的支持，但是重要的是该系列处理器仍然使用的是Socket 939接口。虽然并不是所有的主板都能够支持，但是可以通过升级BIOS后都能支持Athlon 64 X2处理器。

　　2007年9月，桌面CPU规格最高的Athlon 64 X2 6000+出现，Athlon 64 X2 5000+黑盒版诞生

　　CPU之争多数是以主频为衡量标准，那么在2007年AMD推出了主频达到3G9 7 3 1 2 3 4 8 :