Pentium

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
<<   Pentium   >>
Центральный процессор
KL P1 Family.jpg
Семейство процессоров Intel Pentium
Производство: с 1993 по 1997 год
Производитель: Intel
Частота ЦП: 60—233 МГц
Частота FSB: 50—66 МГц
Технология производства:
800—280 нм
Наборы инструкций: IA-32, MMX
Разъёмы:
Ядра:
  • P5
  • P54C
  • P54CS
  • P55C
  • Tillamook

Pentium (произносится Пе́нтиум) — торговая марка нескольких поколений микропроцессоров семейства x86, выпускаемых корпорацией Intel с 22 марта 1993 года. Pentium является процессором Intel пятого поколения и пришёл на смену Intel 80486 (который часто называют просто 486).

История[править | править исходный текст]

Intel Pentium 60, первая модель Pentium

В июне 1989 года Винодом Дхамом (англ. Vinod Dham) были сделаны первые наброски процессора под кодовым названием P5. Винод Дхам широко известен на Западе как Отец чипа Pentium. В конце 1991 года была завершена разработка макета процессора, и инженеры смогли запустить на нём программное обеспечение. Начался этап оптимизации топологии и повышения эффективности работы. В феврале 1992 года проектирование в основном было завершено, началось всеобъемлющее тестирование опытной партии процессоров. В апреле 1992 года принято решение о начале промышленного производства, в качестве основной промышленной базы была выбрана орегонская фабрика № 5. Началось промышленное освоение производства и окончательная доводка технических характеристик.

В октябре 1992 года Intel объявила, что процессоры пятого поколения, ранее носившие кодовое имя P5, будут называться Pentium, а не 586, как предполагали многие. Это было вызвано тем, что многие фирмы, производящие процессоры, активно освоили производство «клонов» (и не только) процессоров 386 и 486. Intel собиралась зарегистрировать в качестве торговой марки название «586», чтобы больше никто не смог заниматься производством процессоров с таким названием, однако оказалось, что зарегистрировать цифры в качестве торговой марки нельзя, поэтому было принято решение назвать новые процессоры «Pentium» (за основу было взято др.-греч. πέντε «пять»), что также указывало на поколение данного процессора. 22 марта 1993 года состоялась презентация нового микропроцессора, через несколько месяцев появились и первые компьютеры на их основе.

Основные отличия от процессора 486[править | править исходный текст]

  • Суперскалярная архитектура. Благодаря использованию суперскалярной архитектуры процессор может выполнять 2 команды за 1 такт. Такая возможность существует благодаря наличию двух конвейеров — u- и v-. u-конвейер — основной, выполняет все операции над целыми и вещественными числами; v-конвейер — вспомогательный, выполняет только простые операции над целыми и частично над вещественными. Чтобы старые программы (для 486) в полной мере использовали возможности такой архитектуры, необходимо было их перекомпилировать. Pentium — первый CISC-процессор, использующий многоконвейерную архитектуру.
  • 64-битная шина данных позволяет процессору Pentium за один шинный цикл обмениваться вдвое большим объёмом данных с оперативной памятью, чем 486 (при одинаковой тактовой частоте).
  • Механизм предсказания адресов ветвления. Применяется для сокращения времени простоя конвейеров, вызванного задержками выборки команд при изменении счетчика адреса во время выполнения команд ветвления. Для этого в процессоре используется буфер адреса ветвления BTB (Branch Target Buffer), использующий алгоритмы предсказания адресов ветвления.
  • Раздельное кеширование программного кода и данных. В процессорах Pentium используется кеш-память первого уровня (кеш L1) объёмом 16 Кб, разделённая на 2 сегмента: 8 Кб для данных и 8 Кб для инструкций. Это улучшает производительность и позволяет делать двойное кеширование доступным чаще, чем это было возможно раньше. Кроме того, изменён механизм кеширования.
  • Улучшенный блок вычислений с плавающей точкой (FPU).
  • Симметричная многопроцессорная работа (SMP).

Модели[править | править исходный текст]

Intel Pentium 75

Первоначально (22 марта 1993 года) было представлено только две модели, основанные на ядре P5 с частотами 60 и 66 МГц. Позже были выпущены и более производительные процессоры Pentium, основанные на усовершенствованных ядрах. Кроме того, были представлены мобильные версии процессоров и процессоры Pentium OverDrive.

Процессоры Pentium для настольных компьютеров (desktop)
Кодовое имя ядра P5 P54C P54CS P55C
Техпроцесс, нм 800 600 350
Тактовая частота ядра, МГц 60 66 75 90 100 120 133 150 166 200 166 200 233
Анонсирован 23 марта 1993 10 октября 1993 7 марта 1994 27 марта 1995 12 июня 1995 4 января 1996 10 июня 1996 8 января 1997 2 июня 1997

P5[править | править исходный текст]

Единственные две модели процессоров Pentium первого поколения, с тактовой частотой ядра 60 и 66 МГц, были анонсированы 23 марта 1993 года.

Процессор выпускался в 273-контактном корпусе CPGA, на материнскую плату устанавливался в процессорный разъём Socket 4 и требовал питание напряжением 5 В. Частота системной шины (FSB) была равна частоте ядра, то есть множитель ядра был равен 1,0.

Все процессоры Pentium относятся к классу SL Enhanced — это значит, что в них предусмотрена система SMM, обеспечивающая снижение энергопотребления. Кеш второго уровня размещался на материнской плате и мог иметь размер до 1 Мб. Ранние варианты процессоров, с частотами 60—100 МГц (ядра P5 и P54C), имели ошибку в модуле математического сопроцессора, которая в редких случаях приводила к уменьшению точности операции деления. Этот дефект был обнаружен в 1994 году и стал известен как «Pentium FDIV баг».

Процессоры на ядре P5 изготавливались с использованием 800-нанометрового техпроцесса, по биполярной BiCMOS-технологии. Процессор содержит 3,1 млн транзисторов, а размер кристалла ядра составляет 294 мм². Pentium 66 потребляет ток в 3,2 А и имеет мощность 16 Вт, что потребовало установки дополнительного вентилятора. Производство таких процессоров оказалось очень сложным и процент выхода годных кристаллов оказался слишком мал. Многие специалисты, указывая на многочисленные недостатки (см.: F0 0f c7 c8) процессоров Pentium первого поколения, не советовали покупать данные модели. Производство на время пришлось остановить. Однако вскоре началось производство усовершенствованных процессоров, основанных на ядре P54C.

P54C[править | править исходный текст]

В октябре 1993 года были выпущены процессоры Pentium второго поколения. Изначально была выпущена модель с тактовой частотой 75 МГц. Процессоры производились по 600-нанометровой биполярной BiCMOS-технологии, что позволило уменьшить размер кристалла до 148 мм² (ядро содержало 3,2 млн транзисторов) и снизить потребляемую мощность до 10,1 Вт (для Pentium 100). Напряжение питания также было уменьшено до 3,3 В, ток, потребляемый процессором, составляет 3,25 А. Процессор выпускался в 296-контактном корпусе CPGA и устанавливался в Socket 5 или Socket 7 и был не совместим с Socket 4. В этих процессорах улучшена система SMM и добавлен усовершенствованный программируемый контроллер прерываний APIC.

В процессорах Pentium второго поколения используется умножение тактовой частоты, он работает быстрее системной шины. Для указания, во сколько раз тактовая частота ядра процессора больше частоты системной шины, используется множитель. Во всех процессорах, основанных на ядре P54C, множитель равен 1,5.

P54CS[править | править исходный текст]

Первые процессоры, основанные на данном ядре, были выпущены 27 марта 1995 года. По сути, это ядро представляет собой ядро P54C, изготовленное с использованием 350-нанометровой биполярной BiCMOS-технологии, что позволило уменьшить размер кристалла ядра до 91 мм² (процессоры Pentium 120 и 133), однако вскоре, в результате оптимизации ядра, его размер удалось уменьшить до 83 мм² при том же количестве транзисторов. При этом Pentium 200 потреблял ток в 4,6 А, а его максимальная рассеиваемая энергия (тепловыделение) составляло 15,5 Вт.

Множители процессора Pentium второго поколения
Множитель Процессор
1,5 Pentium 75, Pentium 90, Pentium 100
2,0 Pentium 120, Pentium 133
2,5 Pentium 150, Pentium 166
3,0 Pentium 200

P55C[править | править исходный текст]

Процессор Pentium MMX. Вид сверху

8 января 1997 года были выпущены процессоры Pentium, основанные на ядре P5 третьего поколения (P55C). Центром разработок и исследований Intel в Хайфе (Израиль) в ядро P55C был добавлен новый набор инструкций, названный MMX (MultiMedia eXtension), существенно увеличивающий (от 10 до 60 %, в зависимости от оптимизации) производительность компьютера в мультимедиа-приложениях. В результате, эти процессоры именуются Pentium w/MMX technology (обычно сокращается до Pentium MMX). Новый процессор включает в себя устройство MMX с конвейерной обработкой команд, кеш L1 увеличен до 32 Кб (16 Кб для данных и 16 Кб для инструкций). Состоит новый процессор из 4,5 млн транзисторов и производится по усовершенствованной 280-нанометровой CMOS-технологии с использованием кремниевых полупроводников, работает на напряжении 2,8 В. Максимальный потребляемый ток равен 6,5 А, тепловыделение равно 17 Вт (для Pentium 233 MMX). Площадь кристалла у процессоров Pentium MMX равна 141 мм². Процессоры выпускались в 296-контактном корпусе типа CPGA или PPGA для Socket 7.

Pentium OverDrive[править | править исходный текст]

Было выпущено несколько поколений Pentium OverDrive.

  • В 1995 году вышел первый Pentium OverDrive (на ядре P24T). Он был предназначен для установки в гнёзда типа Socket 2 или Socket 3 и работал с напряжением питания 5 В, то есть служил для модернизации систем, использующих процессор 486 без замены материнской платы. При этом данный процессор обладал всеми функциями процессора Pentium первого поколения (на ядре P5). Было выпущено две модели, работающие на частотах 63 и 83 МГц, старшая потребляла ток в 2,8 А и обладала рассеиваемой мощностью 14 Вт. Из-за высокой стоимости данный процессор ушёл, не успев появиться. И хотя через некоторое время (4 марта 1996 года) на смену этим процессорам пришли Pentium ODP5V с частотами 120 и 133 МГц, основанные на ядре P5T (по сути, представляет собой ядро P54CS), они также не стали популярны.
  • 4 марта 1996 года выходит следующая версия Pentium OverDrive — Pentium ODP3V — на ядре P54CT. Данное ядро основано на ядре P54CS. Процессор выпускался в 320-контактном корпусе CPGA для Socket 5 или Socket 7.
  • 3 марта 1997 года выходят две модели Pentium ODPMT (с частотами 150 и 166 МГц), построенные на ядре P54CTB (аналог P55C). Позже, 4 августа 1997 года, выходят ещё две модели на том же ядре (с частотами 180 и 200 МГц). Они выпускались в 320-контактных корпусах CPGA и были предназначены для Socket 5 или Socket 7 (Pentium ODPMT-200 MMX — только для Socket 7).

Tillamook[править | править исходный текст]

Процессоры, основанные на данном ядре, предназначались для портативных компьютеров, использовались в т.н. "мобильном модуле" MMC-1 Mobile Module Connector с 280 пинами работали вместе с чипсетом Intel 430 TX и имея при этом 512 КБ кэш-памяти на системной плате. Ядро Tillamook (названо в честь города в штате Орегон, США), представляет собой ядро P55C с пониженным напряжением питания — модель с частотой 300 МГц работала с напряжением 2,0 В, потребляя при этом ток в 4,5 А и обладала тепловыделением в 8,4 Вт. Старшие модели (с частотой 233, 266 и 300 МГц) выпускались с использованием 250-нм техпроцесса и имели кристалл площадью 90 мм², также существовали версии со 166 МГц частотой ядра Модели 200 и 233 выпускались с августа 1997 г., модель 266 с января 1998, а старшая в линейке модель была представлена в январе 1999 г.

Другие процессоры, использующие марку Pentium[править | править исходный текст]

Процессоры Intel Pentium пользовались огромной популярностью, и Intel решила не отказываться от марки Pentium, называя так и последующие процессоры, хотя они сильно отличались от первых Pentium’ов и не относились к пятому поколению. Таковыми являются:

Технические характеристики различных ядер[править | править исходный текст]

P5 P54C P54CS P55C
Дата анонса первой модели 23 марта 1993 7 марта 1994 27 марта 1995 8 января 1997
Тактовые частоты, МГц 60, 66 75, 90, 100 120, 133, 150, 166, 200 166, 200, 233
Частота системной шины (FSB), МГц 60, 66 50, 60, 66 60, 66 66
Кеш L1, Кбайт 8 (для данных)+8 (для инструкций) 16+16
Кеш L2, Кбайт внешний до 2 Мбайт
Напряжение питания, В 5 3,3 2,8/3,3
Количество транзисторов, млн 3,1 3,2 3,3 4,5
Площадь кристалла, мм² 294 148 90 141
Максимальное тепловыделение, Вт 16 10,1 15,5 16
Техпроцесс, нм 800 600 350 280
Разъём Socket 4 Socket 5, Socket 7 Socket 5, Socket 7 (150—200 — только Socket 7) Socket 7
Корпус 273-контактный PGA 296-контактный CPGA 296-контактный CPGA/PPGA
Адресуемая память 4 Гбайт
Разрядность регистров 32
Разрядность внешней шины 64
Разрядность шины адреса 32

Ссылки[править | править исходный текст]