L' Athlon include 3 decoders per istruzione x86. Questi decoders traducono le istruzioni x86 in macro operations (MacroOPs) a lunghezza fissa per un più alto rendimento nell'esecuzione dell'elaborazione. Invece di eseguire direttamente le istruzioni x86 che hanno lunghezza da 1 a 15 bytes, l'Athlon esegue le MacroOPs RISC-Like migliorando di molto le prestazioni delle altre unità di elaborazione ed ottimizzazione.

Una volta che le MacroOPs sono decodificate, fino a 3 MacroOPs sono inviate all' ICU, per ogni ciclo di clock. L'ICU è un Buffer Reorder per MacroOPs a 72 entry che gestisce lo smistamento delle istruzioni, esegue la rinominazione del registro per gli operandi, e gestisce tutti gli stati d'eccezione e le operazioni di ritiro. L' ICU invia le MacroOPs agli Schedulers delle numerose unità di esecuzione multiple presenti nel K7.

L' Athlon contiene uno scheduler a 18 entry per le istruzioni sui numeri interi e uno scheduler a 36 entry per l'FPU/3DNow. Questi schedulers distribuiscono le MacroOPs alle nove pipeline di esecuzione indipendenti:
3 per i calcoli sugli interi
3 per il calcolo degli indirizzi
3 per l'esecuzione delle Mmx, 3dnow! e istruzioni floating point x87

L' Athlon offre il più potente e avanzato motore di floating point per piattaforma x86. L'FPU dell' Athlon è basata su 3 unità di esecuzione completamente pipelined (contro le due unità del PIII). Queste 3 unità di esecuzione (FMUL, FAD e FSTORE) eseguono tutte le istruzioni x87, Mmx, Enhaced 3dnow.

I primi Athlon furono costruiti con tecnologia a 0.25 micron e interconnessioni in Alluminio ed erano posti in una cartuccia tipo Pentium II e inseriti in uno slot chiamato Slot A, simile concettualmente allo Slot I di Intel. Nella cartuccia era presente una L2 cache di 512KB funzionante tipicamente ad 1/2 o 1/3 della frequenza del core.

Qui di seguito trovate lo schema esplicativo del core di tutta la famiglia K7:

Fonte: Lithium