Pentium

Z Wikipedii

Ten artykuł wymaga dopracowania zgodnie z zaleceniami edycyjnymi.
Należy w nim poprawić: podzielić na sekcje.
Po naprawieniu wszystkich błędów można usunąć tę wiadomość.

Pentium MMX

Pentium - mikroprocesor zaprojektowany i wytwarzany przez firmę Intel, ukazał się na rynku 22 marca 1993 jako następca serii 486. Pentium miał się oryginalnie nazywać 80586 lub i586, jednak ponieważ Intel nie mógł zarejestrować samych cyfr jako znaku towarowego, wybrano nazwę "Pentium". Niemniej w pierwszych programach powstałych w tym czasie i w ich dokumentacji używano często nazwy "i586".

Główne zmiany w porównaniu z 486:

Architektura superskalarna – Pentium został pierwszym procesorem CISC, w którym użyto typowego dla konkurencyjnej architektury RISC rozwiązania zwanego "potokami" (ang. "pipelines"). Jeden potok "U" potrafiący wykonać każdą instrukcję, a drugi – "V" potrafiący wykonywać jedynie najprostsze, najczęściej używane komendy, co pozwalało Pentium na wykonywanie więcej niż jednej instrukcji w czasie pojedynczego cyklu. Pierwsze połączenie architektury x86 i RISC sygnalizowało, że jest możliwe połączenie tych dwóch rozwiązań tworząc procesory "hybrydowe". De facto Pentium był logicznie dwoma i486 korzystającymi ze wspólnego zestawu rejestrów i magistrali, wykonującymi pojedynczy program. Czasy wykonania większości operacji były podobne z i486 (większość instrukcji w 1 takt), jednak procesor był w stanie wykonywać efektywnie 2 instrukcje równocześnie, o ile nie były one złożone i od siebie zależne. W praktyce działo się tak przez 20-30% czasu przy niezoptymalizowanym kodzie.
64-bitowa szyna danych. Wszystkie główne rejestry pozostały 32-bitowe, ale podwojono ilość informacji pobieranej z RAM-u.
Zestaw instrukcji MMX (dodane w późniejszych modelach) – prosty zestaw instrukcji SIMD pomocny w obróbce aplikacji multimedialnych.
Rozdzielenie cache na cache instrukcji i danych i podwojenie jego wielkości (2x 8kB i 2x 16kB w wersji MMX).
Bufory zapisu zwiększające prędkość współpracy z cache i magistralą (dodatkowo podwojone w wersji MMX).
Dodatkowe 4 linie adresowe (praktycznie nieużywane); dopiero w Pentium Pro pojawiły się skuteczne mechanizmy adresowania z ich użyciem.
Jednostka branch prediction do przewidywania skoków (80% skuteczność, z powodu błędu; w Pentium MMX zmieniona na jednostkę z Pentium Pro z 90% skutecznością).
Wyższa częstotliwość taktowania szyny (początkowo 60 i 66MHz).
Przeprojektowany koprocesor (5-6x wydajniejszy niż w i486).
Przy włączonym stronicowaniu dostępne były, obok 4kB, także strony o rozmiarze 4MB.
Wsparcie dla maszyn wieloprocesorowych:
- umożliwienie tworzenie maszyn dwuprocesorowych,
- APIC dla maszyn z większą liczbą procesorów.

Nowa architektura Pentium oferowała mniej więcej dwukrotnie większą moc obliczeniową w porównaniu z intelowskimi 486. Najszybsze modele 486 produkowane później miały prawie taką samą wydajność jak Pentium pierwszej generacji, a niektóre zaawansowane klony 486 produkowane przez AMD równały się wydajnością z Pentium 75.

Pentium MMX 200MHz
Widok z dołu

Dwa pierwsze modele Pentium miały częstotliwość taktowania 60 i 66 MHz. Były one kompatybilne z gniazdem Socket 4. Później pojawiły się wersje 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166, 200 i 233 MHz oraz 266MHz (233 tylko w wersji MMX, 266 tylko w wersji MMX Mobile), dla których stworzono gniazdo Socket 5, a później Socket 7. Później pojawiły sie wersje socketowe procesorów Pentium o częstotliwości 300MHz, jednakze były to jedynie 266-MHz procesory, które dzięki odpowiedniemu opakowaniu (stop metali był ponoć wynalazkiem rosyjskim) mogły działać z wyższą prędkością. Na bazie Pentium powstały także procesory Pentium OverDrive służące do upgrade'u systemów 486, miały one prędkości 63 i 83 MHz i 2x większy cache (2x 16kB) z uwagi na problemy z wydajnością spowodowane wolniejszą i węższą szyną.

Pierwsze Pentium (nazwa kodowa P5) były produkowane używając technologii 0,8 mikrometra. Następny model, P54, używał już technologii 0,6 µm i prędkość rdzenia procesora różniła się od szybkości magistrali FSB. Kolejna generacja, P54C, zbudowany był przy użyciu technologii 0.35 µm i całkowicie przy użyciu procesu produkcji CMOS (do tej pory używana była technologia Bipolar CMOS).

P55C, jak się nazywała następna wersja Pentium, została nazwana "Pentium with MMX Technology" (zazwyczaj nazywane po prostu "Pentium MMX") i bazowała na rdzeniu P5 zbudowanym z użyciem technologii 0.35 µm, ale z dodatkowymi 57 nowymi instrukcjami MMX. Jednak aby procesor mógł skorzystać z tych instrukcji, potrzebne były programy specjalnie dla nich napisane i niewielka różnica w wydajności w porównaniu z rdzeniem P5 spowodowana była powiększeniem wielkości cache z 16 kiB na 32 kiB, zastosowaniem jednostki przewidywania skoków z Pentium Pro i zwiększeniem (z 2 do 4) buforów zapisu do pamięci, a nie dodatkowymi instrukcjami.

Wczesne wersje Pentium taktowane 60, 66 i 90 MHz (P5 5V) miały problem z jednostką zmiennoprzecinkową, co w rzadkich okolicznościach zmniejszało dokładność niektórych obliczeń. Problem ten, odkryty w 1994 roku, był poważnym źródłem zakłopotania dla Intela, który w końcu zgodził się wymienić wszystkie wadliwe chipy na poprawione wersje. Pomimo bardzo negatywnej prasy (do czego przyczynił się między innymi fakt, że Intel wiedział o problemie, ale go zatuszował do czasu aż stał się on powszechnie znany), bardzo wiele osób skorzystało z oferty Intela, jako że wada ta w normalnym użyciu komputera nie powodowała żadnych problemów. Pierwsze wersje Pentium, taktowane zegarem 60 i 66 MHz i budowane w technologii 0.8 µm, były bardzo delikatne i, jak na tamte czasy, wydzielały z siebie bardzo dużo ciepła.

Po sukcesie Pentium i znacznych sumach pieniędzy wydanych na promocję tego procesora, sama nazwa "Pentium" stała się na tyle znana, że Intel postanowił pozostawić ją dla następnych generacji procesorów x86, pomimo że wiele z nich nie ma prawie nic wspólnego z pierwszym Pentium. Aż do czasów premiery Core 2 Duo(2006) chipy "Pentium" stanowiły główną część produkcji i używane były w komputerach stacjonarnych i przenośnych, procesory Celeron stanowiły "niskobudżetową" część oferty Intela – mają mniejszą cenę, ale i mniejsza wydajność, a procesory Xeon były przeznaczone do pracy w serwerach. W ramach jednej generacji wszystkie modele i odmiany Pentium miały zazwyczaj tę samą podstawową mikroarchitekturę, ale różniły się zazwyczaj szybkością taktowania, wielkością cache i obudową. Zdarzają się jednak przypadki, że jedyną cechą łączną jest nazwa, bo same chipy nie mają prawie żadnych innych cech wspólnych – tak jak pierwsze Pentium i Pentium Pro lub Pentium 4 i Pentium M.

Po premierze procesorów z rodziny Core 2 Duo Intel zaprzestał stosowania nazwy Pentium dla swoich flagowych produktów. Pod marką Pentium są dziś (aktualne na maj 2008)sprzedawane budżetowe wersje dwurdzeniowych procesorów opartych na mikroarchitekturze Core (patrz: Pentium Dual Core), a nazwa Celeron zarezerwowana jest dla rozwiązań jednordzeniowych.