Що таке пентіум. Радянське коріння процесора Intel Pentium. Atom: нетбуки, планшети, смартфони

• P54CS
• Tillamook

Pentium(вимовляється Пентіум) - торгова маркадекількох поколінь мікропроцесорів сімейства x86, що випускаються корпорацією Intel з 22 березня 1993 року. Pentium є процесором Intel п'ятого покоління і прийшов на зміну Intel 80486 (який часто називають просто 486).

Історія

моделі

Спочатку (22 березня 1993 роки) було представлено лише дві моделі, засновані на ядрі P5 з частотами 60 і 66 МГц. Пізніше були випущені і більш продуктивні процесори Pentium, засновані на вдосконалених ядрах. Крім того, були представлені мобільні версіїпроцесорів і процесори Pentium OverDrive.

P5

Єдині дві моделі процесорів Pentium першого покоління, з тактовою частотою ядра 60 і 66 МГц, були анонсовані 23 березня 1993 року.

Процесор випускався в 273-контактному корпусі CPGA, на материнську плату встановлювався в процесорний роз'єм Socket 4 і вимагав харчування напругою 5 В. Частота системної шини (FSB) дорівнювала частоті ядра, тобто множник ядра дорівнював 1,0.

Всі процесори Pentium відносяться до класу SL Enhanced - це значить, що в них передбачена система SMM, що забезпечує зниження енергоспоживання. Кеш другого рівня розміщувався на материнській платі і міг мати розмір до 1 Мб. Ранні варіанти процесорів, з частотами 60-100 МГц (ядра P5 і P54C), мали помилку в модулі математичного співпроцесора, яка в окремих випадках приводила до зменшення точності операції ділення. Цей дефект був виявлений в 1994 році і став відомий як «Pentium FDIV баг».

Процесори на ядрі P5 виготовлялися з використанням 800-нанометрового техпроцесу, по біполярної BiCMOS-технології. Процесор містить 3,1 млн транзисторів, а розмір кристала ядра складає 294 мм ². Pentium 66 споживає струм в 3,2 А і має потужність 16 Вт, що зажадало установки додаткового вентилятора. Виробництво таких процесорів виявилося дуже складним і відсоток виходу придатних кристалів виявився занадто малий. Багато фахівців, вказуючи на численні недоліки (див .: F0 0f c7 c8) процесорів Pentium першого покоління, не радили купувати дані моделі. Виробництво на час довелося зупинити. Однак незабаром почалося виробництво вдосконалених процесорів, заснованих на ядрі P54C.

P54C

В процесорах Pentiumдругого покоління використовується множення тактової частоти, він працює швидше системної шини. Для вказівки, у скільки разів тактова частота ядра процесора більше частоти системної шини, використовується множник. У всіх процесорах, заснованих на ядрі P54C, множник дорівнює 1,5.

P54CS

Перші процесори, засновані на даному ядрі, були випущені 27 березня 1995 року. По суті, це ядро ​​являє собою ядро ​​P54C, виготовлене з використанням 350-нанометровій біполярної BiCMOS-технології, що дозволило зменшити розмір кристала ядра до 91 мм² (процесори Pentium 120 і 133), проте незабаром, в результаті оптимізації ядра, його розмір вдалося зменшити до 83 мм² при тій же кількості транзисторів. При цьому Pentium 200 споживав ток в 4,6 А, а його максимальна розсіює енергія (тепловиділення) становило 15,5 Вт.

P55C

8 січня 1997 року було випущені процесори Pentium, засновані на ядрі P5 третього покоління (P55C). Центром розробок і досліджень Intel в Хайфі (Ізраїль) в ядро ​​P55C був доданий новий набір інструкцій, названий MMX (MultiMedia eXtension), істотно збільшує (від 10 до 60%, в залежності від оптимізації) продуктивність комп'ютера в мультимедіа-додатках. В результаті, ці процесори іменуються Pentium w / MMX technology (зазвичай скорочується до Pentium MMX). новий процесорвключає в себе пристрій MMX з конвеєрної обробкою команд, кеш L1 збільшений до 32 Кб (16 Кб для даних і 16 КБ для інструкцій). Складається новий процесор з 4,5 млн транзисторів і проводиться за вдосконаленою 280-нанометровій CMOS-технології з використанням кремнієвих напівпровідників, працює на напрузі 2,8 В. Максимальний споживаний струм дорівнює 6,5 А, тепловиділення дорівнює 17 Вт (для Pentium 233 MMX ). Площа кристала у процесорів Pentium MMX дорівнює 141 мм ². Процесори випускалися в 296-контактному корпусі типу CPGA або PPGA для Socket 7.

Pentium OverDrive

Було випущено кілька поколінь Pentium OverDrive.

• У 1995 році вийшов перший Pentium OverDrive (на ядрі P24T). Він був призначений для установки в гнізда типу Socket 2 або Socket 3 і працював з напругою живлення 5 В, тобто служив для модернізації систем, що використовують процесор 486 без заміни материнської плати. При цьому даний процесор мав всіма функціями процесора Pentium першого покоління (на ядрі P5). Було випущено дві моделі, що працюють на частотах 63 і 83 МГц, старша споживала струм в 2,8 А і володіла розсіюється потужністю 14 Вт. Через високу вартість цей процесор пішов, не встигнувши з'явитися. І хоча через деякий час (4 березеня 1996 роки) на зміну цим процесорам прийшли Pentium ODP5V з частотами 120 і 133 МГц, засновані на ядрі P5T (по суті, являє собою ядро ​​P54CS), вони також не стали популярні.
• 4 березня 1996 року виходить наступна версія Pentium OverDrive - Pentium ODP3V - на ядрі P54CT. Дане ядро ​​засноване на ядрі P54CS. Процесор випускався в 320-контактному корпусі CPGA для Socket 5 або Socket 7.
• 3 березня 1997 року виходять дві моделі Pentium ODPMT (з частотами 150 і 166 МГц), побудовані на ядрі P54CTB (аналог P55C). Пізніше, 4 серпня 1997 року, виходять ще дві моделі на тому ж ядрі (з частотами 180 і 200 МГц). Вони випускалися в 320-контактних корпусах CPGA і були призначені для Socket 5 або Socket 7 (Pentium ODPMT-200 MMX - тільки для Socket 7).

Tillamook

Процесори, засновані на даному ядрі, призначалися для портативних комп'ютерів, Використовувалися в т. Н. «Мобільному модулі» MMC-1 Mobile Module Connector з 280 пинами працювали разом з чіпсетом Intel 430 TX і маючи при цьому 512 КБ кеш-пам'яті на системній платі. Ядро Tillamook (названо на честь міста в штаті Орегон, США), являє собою ядро ​​P55C із зниженою напругою живлення - модель з частотою 300 МГц працювала з напругою 2,0 В, споживаючи при цьому струм в 4,5 А і володіла виділенням тепла в 8 , 4 Вт. Старші моделі (з частотою 233, 266 і 300 МГц) випускалися з використанням 250-нм техпроцесу і мали кристал площею 90 мм², також існували версії з 166 МГц частотою ядра Моделі 200 і 233 випускалися з серпня 1997 року, модель 266 з кінця січня 1998 , а старша в лінійці модель була представлена ​​в січні 1999 р

За трохи більше ніж 10 років свого існування процесори Pentium фірми Intelпройшли величезний шлях. Тільки тактова частота зросла більш ніж в 53 рази, з 60 МГц до 3200 МГц. Також Intel є автором багатьох розробок, які вже потім, використовували такі компанії як AMD і VIA.

Всього за ці 10 років були випущені наступні сімейства процесорів:

• 1993 рік - Intel Pentium
• 1995 рік - Intel Pentium PRO
• 1997 рік - Intel Pentium MMX
• 1997 рік - Intel Pentium II
• 1999 рік - Intel Pentium !!!
• 2000 рік - Intel Pentium 4

А тепер розглянемо кожне з них докладніше.

Все почалося 22-го березня 1993 року. Саме тоді Intel представляє перші процесори під торговою маркою Pentium, Яка на довгі роки стала синонімом слова процесор.

Це був перший процесор з двухконвейерную структурою. Носив кодове ім'я P5. Мав тактові частоти 60 і 66 МГц. Частота шини збігалася з тактовою частотою процесора. Процесори містили більш 3.1 млн. Транзисторів і випускалися за технологією 0.80 мкм, а пізніше - 0.60 мкм. Розмір кешу першого рівня L1 становив 16 Кб - 8 Кб на дані і 8 Кб на інструкції, в той час як кеш другого рівня розміщувався на материнській платі і міг мати обсяг до 1 Мб. Процесор випускався для роз'єму Socket 4.

Через рік, у березні 1994 року Intelвипускає друге покоління Pentium (ядро P54).

Процесор мав частоти від 75 до 200 МГц. Частота шини 50-66 МГц. Розмір кешу L1 залишився колишнім - 16 Кб (8 Кб на дані і 8 Кб на інструкції). Кеш другого рівня залишився на материнській платі, і міг мати обсяг до 1 Мб. При виробництві цього процесора Intelзастосовує більш досконалий техпроцес 0.50 мкм. Процесор містив більш 3.3 млн. Транзисторів. Випускався для роз'єму Socket 5, пізніше Socket 7.

Pentium PRO

1 листопада 1995 року, випуском процесора Pentium PRO (кодове ім'я P6), Почався відлік шостого покоління процесорів. Від попереднього покоління їх відрізняло застосування технології динамічного виконання - зміни порядку виконання інструкцій та архітектура подвійної незалежної шини. Додалася ще одна шина, яка з'єднує процесор з кешем другого рівня, який вбудований в ядро. В результаті цього вперше був застосований кеш L2, що працює на частоті процесора. Початковий розмір кешу L2 - 256 Кб; до 18-серпня 1997 року досяг 1024 Кб. Максимальний розмір - 2048 Кб. Кеш першого рівня залишився колишнім: 8 Кб + 8 Кб. Мав тактові частоти 150, 166, 180, 200 МГц.

Процесори Pentium PRO випускалися в корпусах SPGA (Staggered Pin Grid Array) з матрицею штирьковий висновків. В одному корпусі було встановлено два кристала - ядро ​​процесора і кеш другого рівня власного виготовлення. Встановлювався в Socket 8 з можливістю об'єднати до 4-х процесорів для симетричній мультипроцессорной обробки. Шина 60-66 МГц. При 32-бітних обчисленнях і багатозадачності значно перевершував по продуктивності Pentium, але в 16-бітних додатках програвав йому. Процесор 150 МГц проводився з використанням техпроцесу 0.60 мкм, більш старші моделі - 0.35 мкм. Pentium PRO складався з більш ніж 5.5 млн. Транзисторів, плюс від 15.5 до 31 млн. Включав кеш. Pentium MMX

8 січня 1997 року відбулося випуск процесора Pentium w / MMX technology(Кодове ім'я P55), Що є продовженням лінійки Pentium, в якому вперше був реалізований новий набір з 57 команд MMX (Multi Media eXtention), істотно збільшує продуктивність комп'ютера в мультимедіа-додатках (від 10 до 60%, в залежності від оптимізації).

Випускався з тактовою частотою 166, 200 і 233 МГц. Працював на 66 МГц шині. У порівнянні з Pentium, був удвічі збільшений розмір кеша першого рівня, який склав 32 Кб. як і в попередніх версіяхбув застосований роздільний кеш: 16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції. Варто сказати, що такий поділ (і розмір) кеша L1 стало своєрідним стандартом на довгі роки. Кеш другого рівня, як і у попередника, залишився на материнській платі, і міг мати обсяг до 1 Мб. Процесори випускалися по 0.35 мкм технології, і складалися з 4.5 млн. Транзисторів. Розрахований на Socket 7.

Pentium II

Перші процесори з назвою Pentium II з'явилися 7 травня 1997 року. Ці процесори об'єднують архітектуру Pentium PRO і технологію MMX. У порівнянні з Pentium Pro подвоєний розмір первинного кеша (16 Кб + 16 Кб). У процесорі використовується нова технологія корпусів - картридж з друкованим крайовим роз'ємом, на який виведена системна шина: S.E.C.C (Single Edge Contact Cartridge). Випускався в конструктиві Slot 1, що природно вимагало апгрейда старих системних плат. На картриджі розміром 14 x 6.2 x 1.6 см встановлена ​​мікросхема ядра процесора (CPU Core), кілька мікросхем, що реалізують вторинний кеш, і допоміжні дискретні елементи (резистори і конденсатори).

Такий підхід можна вважати кроком назад - у Intel вже була відпрацьована технологія вбудовування в ядро ​​кеша другого рівня. Але таким чином можна було використовувати мікросхеми пам'яті сторонніх виробників. Свого часу, Intel вважала такий підхід перспективним на найближчі 10 років, хоча через нетривалий час відмовляється від нього.

У той же час зберігається незалежність шини вторинної кеш-пам'яті, яка тісно пов'язана з ядром процесора власної локальної шиною. Частота цієї шини була вдвічі менше частоти ядра. Так що Pentium II мав великий кеш, що працює на половинній частоті процесора.

Перші процесори Pentium II (кодова назва Klamath), Що з'явилися 7 травня 1997 року, налічували близько 7.5 млн. Транзисторів тільки в процессорном ядріі виконувалися по технології 0.35 мкм. Вони мали тактові частоти ядра 233, 266 і 300 МГц при частоті системної шини 66 МГц. При цьому вторинний кеш працював на половинній частоті ядра і мав обсяг 512 Кб. Для цих процесорів був розроблений Slot 1, за складом сигналів сильно нагадує Socket 8 для Pentium Pro. Однак Slot 1 дозволяє об'єднувати лише пару процесорів для реалізації симетричною мультипроцесорної системи, або системи з надмірною контролем функціональності (FRC). Так що цей процесор є більш швидкий Pentium Pro з підтримкою MMX, але з урізаною підтримкою мультипроцессорности.

26 січня 1998 року вийшов процесор з лінійки Pentium II з назвою ядра - Deschutes. від Klamathвідрізнявся більш тонким технологічним процесом- 0.25 мкм і частотою шини 100 МГц. Мав тактові частоти 350, 400, 450 МГц. Випускався в конструктиві S.E.C.C, який в старших моделях був змінений на S.E.C.C.2 - кеш з одного боку від ядра, а не з двох, як в стандартному Deschutes і змінений кріплення кулера. Останнє ядро, офіційно застосовувалося в процесорах Pentium II, хоча останні моделі Pentium II 350-450 йшли з ядром, вже більше нагадував Katmai - тільки, природно, з обрізаним SSE. Залишилася підтримка MMX. Кеш першого рівня - все ті ж 32 Кб (16 + 16). Кеш другого рівня також не змінився - 512 Кб працюють на половинній частоті. Процесор складався з 7.5 млн. Транзисторів і випускався для роз'єму Slot 1.

Pentium II OverDrive- так називався процесор вийшов 11 серпня 1998 роки апгрейда Pentium PRO на старих материнських платах, і працює в роз'ємі Socket 8).

Носив кодове ім'я P6T. Мав частоту 333 МГц. Кеш першого рівня - 16 Кб на дані + 16 Кб на інструкції, кеш другого рівня мав розмір 512 Кб і був інтегрований в ядро. Працював на частоті процесора. Шина 66 МГц. Містив 7.5 млн. Транзисторів і вироблявся по техпроцесу 0.25 мкм. Підтримував набір інструкцій MMX.

Нової гілкою в напрямку технології мікропроцесорів для Intel був випуск паралельних основним, "полегшених" і здешевлених варіантів. Такою є серія Celeron. 15 квітня 1998 був представлений перший процесор, що носить назву Celeronі працює на тактовій частоті 266 МГц.

кодове ім'я Covington. Цей процесор є "обрізаним" Pentium II. Celeron побудований на базі ядра Deschutesбез кеша другого рівня. Що, звичайно ж, позначилося на його продуктивності. Зате розганявся він просто чудово (від півтора до двох разів). Якщо розгін Pentium II обмежувала максимальна частота кешу, то тут його просто не було!

Celeron працював на шині 66 МГц і повторював все основні характеристики свого предка - Pentium II Deschutes: кеш першого рівня - 16 Кб + 16 Кб, MMX, техпроцес 0.25 мкм. 7.5 млн. Транзисторів. Процесор випускався без захисного картриджа - конструктив - S.E.P.P (Single Edge Pin Package). Роз'єм - Slot 1.

Починаючи з частоти 300 МГц, з'явилися процесори Celeron з інтегрованим в ядро ​​кешем другого рівня, що працює на частоті процесора, розміром 128 Кб. Кодове ім'я - Mendocino. Сплив 8 серпня 1998. Завдяки полноскоростном кешу має високу продуктивність, Порівнянну з Pentium II (за умови однакової частоти системної шини). Випускалися з тактовою частотою від 300 до 533 МГц. 30 листопада 1998 року, вийшов варіант процесора з конструктивом P.P.G.A (Plastic Pin Grid Array), який працював в роз'ємі Socket 370.

До 433 МГц випускався в двох конструктивах: S.E.P.P і P.P.G.A. Деякий час паралельно існували Slot-1 (266 - 433 МГц) і Socket-370 (300A - 533 МГц) варіанти, в кінці кінців, перший був плавно витіснений останнім.

Новий Celeron був кроком до Pentium !!!, але так як працював на шині 66 МГц, не міг показати всі переваги інтегрованого високошвидкісного кеша. Так як кеш був інтегрований в ядро, значно збільшилася кількість транзисторів, з яких складається процесор - 19 млн. Техпроцесс залишився колишнім - 0.25 мкм.

Для потужних комп'ютерів призначене сімейство Xeon. Pentium II Xeon - серверний варіант процесора Pentium II, що прийшов на зміну Pentium PRO. Проводився на ядрі Deschutesі відрізнявся від Pentium II більш швидкої (полноскоростной) і більш ємною (є варіанти з 1 або 2 Мб) кеш-пам'яті другого рівня і конструктивом. Випускався в конструктиві S.E.C.C для Slot 2. Це теж крайової роз'єм, але з 330 контактами, регулятором напруги VRM, запам'ятовуючим пристроєм EEPROM. Здатний працювати в мультипроцесорних конфігураціях. Був випущений 29 червня 1998 року.

Кеш другого рівня, як і в Pentium PRO, полноскоростной. Тільки тут він знаходиться на одній платі з процесором, а не інтегрований в ядро. Кеш першого рівня - 16 Кб + 16 Кб. Частота шини - 100 МГц. Підтримував набір інструкцій MMX. Процесор працював на частотах 400 і 450 МГц. Випускався з застосуванням техпроцесу 0.25 мкм. і містив 7.5 млн. транзисторів.

На цьому розвиток лінійки Pentium II закінчується. Починаючи з Pentium II, Intel виділяє три основних напрямки у виробництві процесорів: Pentium- високопродуктивний процесор для робочих станцій і домашнього застосування, Celeron- бюджетний варіант пентіуму для офісу або будинку, Xeon- серверний варіант, що володіє підвищеною продуктивністю.

Pentium !!!

Перші процесори з назвою Pentium !!! мало чим відрізнялися від Pentium II. Вони працювали на такій же шині з частотою 100 МГц (пізніше, з 27 вересня 1999 року, з'явилися моделі, що працюють на шині 133 МГц), випускалися в конструктиві S.E.C.C. 2 і були розраховані на установку в Slot 1.

Кеш пам'ять залишилася колишньою: L1 - 16 Кб + 16 Кб. L2 - 512 Кб, розміщені на процесорній платі, і працюють на половинній частоті процесора. Головною відмінністю є розширення набору SIMD-інструкцій - SSE (Streaming SIMD Extensions). Також розширено набір команд MMX і вдосконалено механізм потокового доступу до пам'яті. Кодове ім'я ядра Katmai. Вийшов 26 лютого 1999 року. Процесор працював на частотах 450-600 МГц, містив 9.5 млн. Транзисторів. Також як попередник - Pentium II Deschutes, випускався з застосуванням техпроцесу 0.25 мкм.

Coppermine- так називалося наступне ядро ​​процесора Pentium !!!, яке прийшло на зміну Katmai 25 жовтня 1999 року. По суті, саме Coppermine є новим процесором, а не доопрацюванням Deschutes. Новий процесор мав полноскоростной інтегрований в ядро ​​кеш другого рівня розміром 256 Кб (Advanced Transfer Cache).

Випускався з використанням техпроцесу 0.18 мкм. Утоньшение технології з 0.25 до 0.18 мкм дозволило розмістити на ядрі більше число транзисторів і тепер їх стало 28 млн., Проти 9.5 млн. В старому Katmai. Правда, основна маса нововведених транзисторів відноситься до інтегрованого L2-кеша. L1 кеш залишився без змін. Підтримував набори команд MMX і SSE. Спочатку випускався в конструктиві S.E.C.C. 2, але так як кеш тепер вбудований в ядро ​​процесора, процесорна плата виявилася непотрібною, і тільки підвищувала вартість процесора. Тому незабаром процесори стали виходити в конструктиві FC-PGA (Flip-Chip PGA). Як і Celeron Mendocino, вони працювали в роз'ємі Socket 370.

Правда зі старими материнськими платами була обмежена сумісність. Так як тепер процесор працював на більш високих тактових частотах, ядро ​​було розташоване зверху, і мало безпосередній контакт з радіатором. Coppermine був останнім процесоромдля Slot 1. Працював на шині 100 і 133 МГц (в назві процесора 133-я шина позначалася літерою B, Наприклад - Pentium !!! 750B). Процесори з ядром Coppermine працювали на тактових частотах з 533 до 1200 МГц. Перші спроби випустити процесор на цьому ядрі з частотою 1113 МГц закінчилися невдачею, так як він в граничних режимах працював дуже нестабільно, і всі процесори з цією частотою були відкликані - цей інцидент сильно підмочив репутацію Intel.

ядро Tualatinприйшло на зміну Coppermine 21 червня 2001 року. У цей час на ринку вже присутні перші процесори Pentium 4, і новий процесор був призначений для випробування нової 0.13 мкм. технології, а також для того щоб заповнити нішу високопродуктивних процесорів, так як продуктивність перших Pentium 4 була досить низькою. Tualatin - це початкове назва глобального проекту Intel по переводу виробництва процесорів на 0.13-мікронних технологію. Самі процесори з новим ядром стали першими продуктами, що з'явилися в рамках цього проекту.

Змін в самому ядрі трохи - додалася тільки технологія "Data Prefetch Logic". Вона підвищує продуктивність, попередньо завантажуючи дані, необхідні додатку в кеш. Крім цього відмінність цих ядер полягає в використовуваної технології виробництва - Coppermine виготовляється за технологією 0.18 мкм, а Tualatin по 0.13 мкм. Роз'єм для нового процесора залишився колишнім - Socket 370, а ось конструктив змінився на FC-PGA 2, який використовувався в процесорах Pentium 4. Від старого FC-PGA він в першу чергу відрізняється тим, що ядро ​​покрите теплорассеівающей пластиною, яка також захищає його від пошкодження при установці радіатора.

З випуском Tualatin, лінійка Pentium !!! "Розпалася" на два класи - настільних і серверних процесорів. У перших обсяг L2-кеша так і залишився рівним 256 Кб, у других - подвоївся до 512 Кб; також у настільної версії нового P-III (так званого Desktop Tualatin) була відсутня підтримка SMP. Кеш першого рівня - 16 Кб + 16 Кб. Слід сказати, що Desktop Tualatin проіснував недовго: він поставлявся тільки великим збирачам ПК, і був вилучений з ринку, для того щоб не складати конкуренцію Pentium 4. А ось Pentium !!! - S, серверна версія процесора, повинен був зайняти нішу потужних серверних процесорів, так як продуктивності процесорів Xeon вже не вистачало, а Pentium 4 не мав підтримки SMP, та й взагалі показував досить низьку продуктивність.

Як вже було сказано вище, процесори Tualatin випускалися з застосуванням більш досконалого 0.13 мкм. техпроцесу, працювали на шині з частотою 133 МГц і складалися з 44 млн. транзисторів. Підтримували набори інструкцій MMX і SSE. Процесор працював на частотах від 1 ГГц до 1.33 ГГц (Desktop Tualatin), і від 1.13 ГГц до 1.4 ГГц (серверний варіант).

Зовсім недавно я дізнався досить цікаву інформацію- виявляється Intel розробляла процесор, який повинен був бути продовженням лінійки Pentium !!!. Цей процесор був заснований на модернізованому ядрі Tualatin із застосуванням 0.13 мкм. техпроцесу. Основними його відмінностями від звичайного Tualatin, був збільшений до 1024 Кб. кеш другого рівня і системна шина з частотою 166 МГц! Частоти повинні були досягати як мінімум 2.0 ГГц. Але Intel, роблячи ставку на процесор Pentium 4, відмовляється від нового Tualatin. Адже якщо навіть Celeron Tualatin, будучи розігнаний до частот порядку 1.7 ГГц, з легкістю конкурує не тільки з Celeron Willamette, але і з Pentium 4, то новий Tualatin, оснащений величезним кешем і швидкою шиною не залишав би їм жодного шансу.

Після виходу процесорів Pentium !!!, Intel, щоб не втрачати позицій на ринку бюджетних процесорів, Продовжила випуск лінійки Celeron. Тепер це були абсолютно інші процесори - Intel повторює досвід створення перших процесорів з назвою Celeron: використовує ядро ​​процесора Pentium !!! з обрізаним до 128 кб кешем другого рівня і повільної шиною 66 МГц.

29 березня 2000 року з'являються перші процесори Celeron на ядрі Coppermine 128або Coppermine Lite.

Як видно з назви, процесор виконаний на ядрі Coppermine з вдвічі зменшеним кешем другого рівня. Як і старший брат - Pentium !!! Coppermine, новий Celeron, має набір додаткових команд SSE, швидку вбудовану кеш-пам'ять і проводиться по тій же технологічній нормі (0.18 мкм.), Відрізняючись тільки об'ємом кеша другого рівня - 128 Кб проти 256 Кб у Pentium !!! (Найобразливіше те, що кеш-то в процесорі фізично присутній, він просто відключений). Працює в тому ж роз'ємі Socket 370.

Перші процесори з'явилися з частотою 566 МГц і працювали на шині 66 МГц. Пізніше, 3 січня 2001 року, з виходом 800 МГц версії, Celeron переходить на більш швидку 100 МГц шину. Максимальна частота цих процесорів становила 1100 МГц. Кеш першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції). Процесор складався з 28.1 млн. Транзисторів.

Ще ніколи Celeron не був такий близький до процесора Pentium. Від Pentium !!! Desktop Tualatin він відрізнявся лише повільнішою 100 МГц шиною. Загалом, залишивши незмінним обсяг кеша другого рівня і знизивши частоту FSB до 100 МГц у ядра Tualatin для desktop застосування, Intel випустила "новий Celeron". Процесори випускалися з тактовою частотою від 900 МГц до 1400 МГц, складалися з 44 млн. Транзисторів, підтримували MMX, SSE. Техпроцес 0.13 мкм. Випускалися в конструктиві FC-PGA 2, для роз'єму Socket 370.

З виходом Pentium !!! Intel продовжує випускати серверні процесори на базі вже нового покоління Pentium. 17 березня 1999 вийшов перший процесор з лінійки Pentium !!! Xeon.

Кодова назва ядра Tanner. Був побудований на базі Pentium !!! Katmai. Містив 512, 1024 або 2048 Кб полноскоростной кеш пам'яті другого рівня. Кеш першого рівня - 16 Кб + 16 Кб. Випускався з частотами 500 і 550 МГц із застосуванням 0.25 мкм. техпроцесу, і складався з 9.5 млн. транзисторів. Працював на 100 МГц системної шини. Випускався в конструктиві S.E.C.C для Slot 2. Був призначений для використання в двох-, чотирьох-, восьмипроцесорних (і більше) серверах і робочих станціях.

З переходом Pentium !!! на нове ядро ​​25 жовтня 1999 року з'явилася і модифікація процесора Xeon з новим ядром Cascades. По суті, це було модернізоване ядро ​​Coppermine. Процесор мав від 256 КБ до 2048 Кб кеш пам'яті другого рівня, працював на частотах системної шини 100 і 133 МГц (в залежності від версії). Випускалися процесори з частотами від 600 до 900 МГц. Процесори з частотою 900 МГц з перших партій перегрівалися і їх поставки були тимчасово припинені. Як і попередник, Xeon Cascades був розрахований на установку в роз'єм Slot 2. Випускався з застосуванням 0.18 мкм. техпроцесу і складався з 28.1 млн. транзисторів. Міг працювати в двох-, чотирьох- і восьмипроцесорних серверах і робочих станціях.

На базі ядра Tualatinпроцесори Xeon не випускалися. Їх місце зайняв Pentium !!! - S, про який я розповідав вище. Процесори Xeonпідтримували набори команд MMX і SSE.

Pentium 4

Зіткнувшись з безліччю проблем при спробі збільшити частоту процесора Pentium !!! на ядрі Coppermine вище 1 ГГц, інженери Intel зрозуміли, що стара архітектура процесорів, яка не мінялася з часів Pentium Pro, вимагає радикальних змін. І хоча перехід виробництва на 0.13 мкм допоможе Pentium !!! ще близько року цілком гідно виконувати свою роботу, потенціал цієї архітектури вже практично вичерпаний і компанія для своїх нових 32-х розрядних процесорів розробила нову архітектуру, яку назвала Intel NetBurst Micro-Architecture. Для того щоб процесори могли працювати на частотах порядку декількох гігагерц, Intel збільшує довжину конвеєра Pentium 4 до 20 ступенів (Hyper Pipelined Technology) за рахунок чого вдалося навіть при технологічних нормах 0,18 мкм домогтися роботи процесора на частоті в 2 ГГц. Однак через такого збільшення довжини конвеєра час виконання однієї команди в процесорних тактах також сильно збільшується. Тому компанія сильно попрацювала над алгоритмами передбачення переходів (Advanced Dynamic Execution).

Кеш 1-го рівня в процесорі зазнав значних змін. На відміну від Pentium !!!, кеш якого міг зберігати команди і дані, Pentium 4 має всього 8 КБ кеш даних. Команди, зберігаються в так званому Trace Cache. Там вони зберігаються вже в декодованому вигляді, тобто у вигляді послідовності мікрооперацій, що надходять для виконання у виконавчі пристрої процесора. Ємність цього кеша складає 12000 мікрооперацій.

Також в новому процесорі був розширений набір команд - SSE2. До 70 інструкцій SSE, що додалися ще 144 нові інструкції. Однією з безлічі інновацій була абсолютно нова 100 МГц шина, що передає по 4 пакети даних за такт - QPB (Q uad P umped B us), що дає результуючу частоту 400 МГц.

Першим з лінійки Pentium 4 був процесор з ядром Willamette 423.

З'явившись 20 листопада 2000 року зі частотами 1.4 і 1.5 ГГц, ці процесори, виготовлені із застосуванням техпроцесу 0.18 мкм, досягли частоти 2 ГГц. Процесор встановлювався в новий роз'єм Socket 423 і випускався в конструктиві FC-PGA 2. Складався з 42 млн. Транзисторів.

Кеш 2-го рівня залишився колишнього обсягу - 256 Кб. Ширина шини кеша L2 складає 256 біт, але латентність кеша зменшилася в два рази, що дозволило добитися пропускну здатність кешу в 48 Гб при частоті 1.5 ГГц.

Так як архітектура нового процесора була орієнтована в першу чергу на зростання частоти, то не дивно, що перші процесори Pentium 4 показують вкрай низьку продуктивність. У більшості завдань 1.4 ГГц процесор поступався Pentium !!! Coppermine, що працює на частоті 1000 МГц.

Пізніше, 27 серпня 2001 року, з'явилися процесори з ядром Willametteпризначені для установки в новий роз'єм - Socket 478. Процесор повторював все характеристики свого предка, за винятком конструктиву - mPGA і роз'єму Socket 478.

Попередній форм-фактор Socket 423 був "перехідним" і Intel надалі не збирається його підтримувати. Розміри процесора зменшилися завдяки тому, що тепер висновки зроблені безпосередньо під ядром процесора. Цей процесор, як і попередник, працював на частотах від 1.4 до 2.0 ГГц.

Northwood- так називається наступне ядро, на якому й донині, випускаються процесори Pentium 4.

Перехід на 0.13 мкм. техпроцес дозволив ще більше нарощувати тактову частоту, І збільшити кеш другого рівня до 512 Кб. Збільшилася і кількість транзисторів, які складають процесор - тепер їх стало 55 млн. Природно, що залишилася підтримка наборів інструкцій MMX, SSE і SSE2.

Перші процесори на ядрі Northwood з'явилися 7 серпня 2001 року із частотою 2.0 ГГц і частотою системної шини 400 МГц (4 * 100 МГц). На сьогоднішній день, процесори Northwood, працюють на частотах від 1.6 до 3.2 ГГц. Щоб не виникало плутанини з процесорами, що працюють на однакових частотах, але з різним ядром Intelзнову застосовує буквену маркування. Наприклад, Pentium 1.8 A, Де буква Aвказує на нове ядро ​​і збільшений кеш другого рівня.

6-го травня 2002 року, Intel випускає процесор на базі ядра Northwood з частотою системної шини 533 МГц (4 * 133 МГц) і тактовою частотою 2.26 ГГц. Так як моделі з частотою шини 400 МГц випускалися з частотами до 2.6 ГГц, то і тут була застосована буквена маркування. Як і в процесорах Pentium !!! наявність 133 МГц шини позначалося буквою B. Наприклад, Pentium 4 2.4 B.

Але Intel не зупиняється на досягнутому, і 14 квітня 2003 року випускає процесор на все тому ж ядрі Northwood, але вже з частотою системної шини 800 МГц (4 * 200 МГц) і тактовою частотою 3.0 ГГц. Пізніше, процесори з 800 МГц системною шиною стали випускатися з меншими частотами - від 2.4 ГГц. Для позначення нової шини в маркуванні процесора з'являється буква C. Наприклад, Pentium 4 2.4 C. (Таким чином, є три модифікації процесора 2.4 ГГц з різними частотами шини, які відрізняються в 2 рази!)

Всі процесори з частотою системної шини 800 МГц підтримують нову технологію HT, Що розшифровується як Hyper-Threading.

Pentium 4 HT

14 листопада 2002 року був випущений процесор Pentium 4 з частотою 3.06 ГГц і частотою системної шини 533 МГц з підтримкою нової технології Hyper-Threading.

Один фізичний процесор з Hyper-Threading бачиться системою як два, що дозволяє оптимізувати завантаження його ресурсів і підвищити продуктивність. Принцип дії Hyper-Threading ґрунтується на тому, що в кожен момент часу тільки частина ресурсів процесора використовується при виконанні програмного коду. Невикористані ресурси також можна завантажити роботою - наприклад, задіяти для паралельного виконання ще однієї програми (або іншого потоку цього ж додатка).

HT - це не справжня многопроцессорность, адже кількість блоків безпосередньо виконують команди не змінилося. Підвищився лише ККД їх використання. Тому, чим краще оптимізована конкретна програма під HT, тим вище буде виграш в продуктивності. За даними Intel, перевага від HT може досягати 30%, в той час як блоки, її реалізують, займають менше 5% загальної площі кристала Pentium 4. Втім, навіть ідеально оптимізовані додатки можуть, наприклад, звертатися до даних, яких немає в кеш -пам'яті процесора, змушуючи його простоювати. Якщо сама архітектура NetBurst була розрахована на підвищення кількості мегагерц, то Hyper-Threading навпаки, розрахований на підвищення виконуваної роботи за один такт.

Однією з причин досить пізнє подання Hyper-Threading в Pentium 4 (підтримка існує не тільки в ядрі Northwood, але навіть в Willamette, проте була заблокована) була відносно невелика поширеність Windows XP - єдиною ОС сімейства Windows, повноцінно підтримує нову технологію. Також технологію повинен підтримувати чіпсет і BIOS системної плати.

На сьогоднішній день технологію Hyper-Threading підтримує процесор Pentium 4 3.06 ГГц з частотою системної шини 533 МГц, а також всі процесори з частотою шини 800 МГц.

Після випуску Pentium 4 Willamette для роз'єму Socket 478, з метою витіснення з ринку процесорів для Socket 370, а також, бажаючи зайняти нішу бюджетних процесорів (де до цього був Celeron Tualatin), Intel випускає Celeron на базі ядра Willamette 128.

Ядро Willamette 128 архітектурно нічим не відрізняється від ядра Pentium 4 Willamette. Організація кеша і алгоритми його роботи не змінилися, єдина відмінність полягає в розмірі - 128 Кб кеша другого рівня замість 256 Кб в оригінальному Pentium 4 Willamette.

Природно, збережений і форм-фактор Socket 478, який Intel збирається використовувати ще довго. Таким чином, Intel переводить свої процесори на одну платформу, так що при подальшому апгрейді не знадобиться міняти разом з процесором і материнську плату.

15 травня 2002 року з'являється перший процесор з назвою Celeron, побудований на базі Pentium 4, з частотою 1.7 ГГц. Пізніше, 12 червня 2002 року з'являється версія на 1.8 ГГц.

Новий Celeron, як і раніше, використовує 100 МГц системну шину, правда тепер вже з передачею 4-х сигналів за такт. Учетверенное 100 МГц системна шина нарешті вирішує стару проблему Celeron - недолік пропускної здатності FSB.

Як і Pentium 4 Willamette, новий Celeron виконаний із застосуванням 0.18 мкм. техпроцесу. Складається з 42 млн. Транзисторів. Випускається з частотами 1.7 і 1.8 ГГц.

Наступне і останнє на сьогоднішній день ядро процесора Celeron, це Northwood(Природно з урізаним до 128 Кб кешем другого рівня). Першим процесором на цьому ядрі був Celeron 2.0 ГГц, який вийшов 18 вересня 2002 року. Він, як і Celeron Willamette 128, повністю повторює характеристики старшого брата Pentium 4 Northwood, за винятком шини розрахованої виключно на 400 МГц (4 * 100 МГц) і кеша другого рівня розміром 128 Кб.

Застосування 0.13 мкм. техпроцесу дає перевагу у вигляді гарної разгоняемости. У ядра Northwood хороший частотний потенціал (на сьогоднішній день до 3.2 ГГц), тому запас для розгону є.

З моменту першого випуску Intel Pentium II Xeon пройшло трохи менше трьох років. І Intel, 21 травня 2001 року, продовжуючи свій курс по сегментації своїх процесорів, анонсує процесор Xeon наступного покоління, який базується на ядрі Pentium 4 Willamette. Процесор називається по-старому, Intel Xeon, І випускається в трьох варіантах: 1.4 ГГц, 1.5 ГГц і 1.7 ГГц. Ядро процесора майже повністю ідентично звичайної (desktop) версії Pentium 4 за винятком незначних деталей. Це означає, що новий Xeon має все те, що є в Pentium 4 - як переваги нової архітектури, так і її недоліки.

Перші моделі Xeon випускалися із застосуванням 0.18 мкм. техпроцесу, з ядром, практично повністю повторював Pentium 4 Willamette і носив кодове ім'я Foster. Процесор випускався з тактовою частотою до 2,0 ГГц. Складався з 42 млн. Транзисторів.

Кеш пам'ять першого рівня, як і у всіх процесорів лінійки Pentium 4, з архітектурою NetBurst, 8 Кб кеш даних. Кеш другого рівня - 256 Кб з поліпшеною передачею даних (256 Кб Advanced Transfer Cache). Також як в Pentium 4 Willamette, в новому Xeon застосована 400 МГц системна шина (4 * 100 МГц) яка синхронно працює з двома каналами пам'яті на частоті 400 МГц.

Історично, лінійки процесорів Intel Xeon (тобто Pentium II Xeon, Pentium III Xeon) завжди використовували відмінний від звичайних версій процесора конструктив. У той час як процесори Pentium II і Pentium III випускалися в 242-контактному Slot1 варіанті, то їх Xeon версії використовували 330-контактний роз'єм Slot-2. Більшість додаткових ніжок використовувалося для постачання чіпа додатковою енергією. З двома мегабайтами L2 кеша Pentium III Xeon споживав більше енергії, ніж його 256-кілобайтний побратим. Аналогічна ситуація сталася і з новим Xeon. Якщо перші процесори Pentium 4 Willamette, використовують 423-контактний роз'єм, то в Xeon застосовується 603-контактний інтерфейс, призначений для використання в роз'ємі Socket 603. Процесор може працювати тільки в одно- або двопроцесорних конфігураціях.

9 січня 2002 року з'являються процесори Xeon, зроблені на базі ядра Northwood із застосуванням 0.13 мкм. техпроцесу, і оснащені 512 Кб кеш пам'яті другого рівня. Кодова назва ядра - Prestonia. Від свого попередника - Xeon Foster, відрізняється тільки збільшеним кешем і більш досконалим техпроцесом. Процесори працюють на частотах від 1.8 ГГц, до 3.0 ГГц. Складаються з 55 млн. Транзисторів. У процесорах з ядром Prestonia вперше з'явилася підтримка Hyper-Threading.

12 березня 2002 року, виходить процесор Xeon MP. Виготовлений із застосуванням 0.18 мкм. і оснащений 256 Кб кеш пам'яті другого рівня. Основна відмінність від процесорів Xeon Foster - можливість працювати в багатопроцесорних системах. Працюють на частотах від 1.4 до 1.6 ГГц. Також в цих процесорах здійснена підтримка технології Hyper-Threading.

4 листопада 2002 року з'являються процесори Xeon MP, виготовлені із застосуванням 0.13 мкм. техпроцесу. Ці процесори, що працюють на частотах 1.5 ГГц, 1.9 ГГц і 2.0 ГГц відрізняються від свого побратима Xeon Prestonia, не тільки можливістю роботи в багатопроцесорних конфігураціях, але і наявністю інтегрованого кеша третього рівня розміром 1 або 2 Мб. Завдяки цьому збільшилася кількість транзисторів, що становлять процесор до 108 млн.!

18 листопада 2002 року з'явилися процесори Xeon працюють на 533 МГц (4 * 133 МГц) системної шини. Ці процесори зроблені на ядрі Prestonia, із застосуванням 0.13 мкм. техпроцесу і складаються з 108 млн. транзисторів. Кеш пам'ять другого рівня - 512 Кб. Кеш третього рівня 1 Мб. Процесори Xeon на 533 МГц шині випускаються з тактовою частотою від 2.0 ГГц до 3.06 ГГц (вийшов 10 березня 2003 року). Також недавно був анонсований 3.2 ГГц процесор.

В кінці 2003 року, Intel представить нове ядро ​​для своїх процесорів - Prescott. Ці процесори будуть виготовлятися із застосуванням 0.09 мкм. (90 нм) технології. Ядро Prescott буде складатися з 125 млн. Транзисторів, і містити 1 Мб кеш другого рівня. Також, можливо буде нарешті збільшений кеш першого рівня до 32 Кб. Природно, що нове ядро ​​буде мати підтримку технології Hyper-Threading. Тільки це вже буде Hyper-Threading 2, подальший розвиток«Многопроцессорности» в одному чіпі. У чому буде полягати їхня відмінність поки не відомо, але є припущення (ніким не підтверджені) що новинка дозволяє в одному фізичному процесорі бачити не два, а кілька віртуальних процесорів.

Також буде додано новий набір інструкцій (або розширений вже присутній), що включає 15 нових інструкцій по переводу чисел з плаваючою комою в цілі, арифметику комплексних чисел, спеціальні команди для декодування відео, SIMD-інструкції для формату з плаваючою комою і процес синхронізації потоків.

Перші процесори з цим ядром буде працювати на частотах 3.2 і 3.4 ГГц. Їх корпусу будуть сумісні з використовуваними зараз в процесорах Pentium 4 Northwood. Надалі процесори Prescott будуть переведені в нову упаковку LGA 775, що містить 775 висновків, для якої потрібні і нові Материнські платиз роз'ємом Socket T.

На базі нового ядра буде також продовжено випуск процесорів лінійки Celeron. Тільки тепер це вже зовсім не той Celeron, що був раніше. Чіпи Celeron на ядрі Prescott будуть швидше попередників на Northwood не тільки за рахунок зрослої тактової частоти ядра. Вони будуть підтримувати системну шину з частотою 533 МГц, а обсяг їх кешу збільшиться з 128 до 256 кб. Перші Celeron на ядрі Prescott матимуть частоти 2.8 і 3.06 ГГц. Не встигнувши випустити процесори по 90-нм технології, Intel вже у всю розвиває наступне поколіннятехнології виробництва чіпів - з нормами 65 нм. Також ведуться розробки, і є працюючі чіпи виготовлені із застосуванням не тільки 0.065 мкм. техпроцесу, але і 45 нм, 32 нм і навіть 22 нм.

За Prescott піде ядро Tejasз шиною 1066 МГц. На його основі будуть представлені вісім різних процесорів з тактовою частотою від 6 до 9.2 ГГц. Поява у продажу першого з них заплановано на кінець 2004 року. Після цього компанія представить ядро Nehalem, Що використовує системну шину 1200 МГц і дозволяє отримати робочу частоту понад 10 ГГц. Nehalem буде заснований на абсолютно новій архітектурі. Це буде не модернізований Pentium 4, як Prescott і Tejas. У ньому буде застосована система апаратного захисту LaGrande, і за деякими даними, використана більш досконала технологія багатопотокового обробки. Число транзисторів в чіпі складе близько 150-250 мільйонів. З'явитися Pentium Nehalem повинні в 2005 році.

Також нещодавно був оголошений новий процесор з лінійки Pentium 4 - Intel Pentium 4 Extreme Edition .

він оснащений технологією Hyper-Threading, Працює на системній шині 800 МГц, має тактову частоту ядра 3.2 ГГц. Але головним його відмінністю від попередніх Pentium 4 стало наявність інтегрованої в кристал кеш-пам'яті третього рівня L3 об'ємом 2 Мб! Ця кеш-пам'ять доповнює стандартний кеш L2 512 кбайт і працює також на частоті ядра процесора (правда, з набагато більшою латентністю, оскільки вона асинхронна і покликана прискорювати роботу з даними з найбільш часто використовуваних областей системної пам'яті). Таким чином, всього новий Pentium 4 Extreme Edition має кеш-пам'ять об'ємом 2.5 Мб! А також є єдиним desktop процесором з кешем третього рівня, інтегрованим в ядро.

Процесор Pentium 4 Extreme Edition позиціонується Intel головним чином для ігрового ринку, хоча не виключено і його застосування в продуктивних робочих станціях. Новий процесор використовує ядро ​​від націнок Xeon MP з інтегрованою кеш-пам'яттю L3. Його трохи змінили з метою підтримки системної шини 800 МГц, зменшення енергоспоживання та ін. І упакували в стандартний корпус від Pentium 4.

При написанні даного матеріалу було використано інформацію з Інтернет сайтів