64-Bit-Verarbeitung: Der Athlon 64 ist der erste x86-64-Prozessor von AMD, der 64-Bit-Speicheradressierung und 64-Bit-Berechnungen unterstützt. Dadurch kann der Athlon 64 größere Datenmengen bewältigen und schneller verarbeiten als der XP, der auf 32-Bit-Verarbeitung beschränkt ist.
Erweiterter Speichercontroller: Der Athlon 64 verfügt über einen verbesserten Speichercontroller, der Dual-Channel-DDR-Speicher unterstützt. Dadurch kann der Athlon 64 schneller auf Daten im Speicher zugreifen, was zu einer schnelleren Gesamtleistung führt.
HyperTransport-Technologie: Der Athlon 64 nutzt die HyperTransport-Technologie, um eine Verbindung zum Motherboard und anderen Geräten herzustellen. HyperTransport ist eine Hochgeschwindigkeitsverbindung, die deutlich mehr Bandbreite bietet als die vom XP verwendeten AGP- oder PCI-Busse.
Größerer L2-Cache: Der Athlon 64 verfügt über einen größeren L2-Cache (512 KB) als der XP (256 KB). Dadurch kann der Athlon 64 häufiger verwendete Daten näher am Prozessor speichern, wodurch die Notwendigkeit verringert wird, auf den langsameren Hauptspeicher zuzugreifen.
Insgesamt bietet der Athlon 64 aufgrund seiner 64-Bit-Architektur, des verbesserten Speichercontrollers, der HyperTransport-Technologie und des größeren L2-Cache erhebliche Leistungsvorteile gegenüber dem XP.