La principal diferencia es el caché L2.
generalmente los sempron (socketA) tienen 256 de L2, desde el 2200+ hasta el ¿3100+?
a excepcion del Sempron 3000+ core Barton, que como dices tiene 512
los ultimos Athlon XP fueron los Barton, estos poseian 512 de L2 cache en todas sus versiones (desde ¿2500+ hasta 3200+?)
pero antes de estos, estaban los Palomino, T-b y T-a, ademas de los Thorton, todos estos poseian 256 de cache L2, todos ellos Athlon XP. estos fueron desde el 1600+ hasta el 2600+ creo recordar.
editado para retocar
es mala idea adquirir hoy en dia una cpu socketA, puesto que hay AMD64 por un poco mas, pero si tienes que hacerlo que sea el Sempron 3000+ core Barton, o bien cualquier Athlon XP Barton, ya a que todos poseen 512 L2 cache.