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Athlon 64のハイグレード版。
まずOpteronのSocket 940に対応した製品として登場した。その後Socket 939対応品も登場し、やがてSocket AM2に対応するようになった。
パワーユーザーなどを対象としたAthlon 64シリーズ最上位の製品と位置付けられ、バンド幅6.4Gバイト/秒のDDR400(Registeredタイプ)対応128ビットメモリーコントローラーを搭載し、高いパフォーマンスが確保された。その他、2次キャッシュ容量が1Miバイト、HyperTransportのバンド幅が12.8Gバイト/秒などとなっている。
その後Athlon 64自体の高性能化に伴い64と64 FXの境界が曖昧になってしまった(2次キャッシュ1MiバイトのAthlon 64の登場など)が、Socket 939環境に於いては、原則として2次キャッシュ1Miバイト搭載品はAthlon 64 FXとなり、512Kiバイト搭載製品がAthlon 64となることになった。
姉妹品にAthlon 64がある。プラットフォームはOpteronと同様にSocket 940やSocket 939で、デュアルチャンネル対応などの機能を持つ。
2003(平成15)年9月23日にAthlon 64と同時発表され、最初の製品Athlon 64 FX-51は動作速度2.2GHzであった。
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