淘汰不乏经典 Intel奔腾技术发展回顾

从奔腾到奔腾III

Pentium是Intel处理器的重要品牌，它的发展可以说是PC技术发展的一个风向标，而近日国外朋友对它进行了一个不完全回顾，有兴趣的朋友不妨来了解一下。

Pentium是英特尔的第五代x86架构之微处理器，于1993年3月22日开始出货。他是486产品线的后代。Pentium本应命名为80586或 i586，后来命名为“Pentium”（通常认为“pentium”是希腊文“五（penta）”加拉丁文中代表名词的接尾语“ium”的造词）是因为阿拉伯数字无法被用作注册商标。i586被使用在英特尔竞争对手所制造的类80586的微处理器。

Pentium的由来

继承着80486大获成功的东风，赚大笔美金的Intel在1993年推出了全新一代的高性能处理器——Pentium。由于市场竞争越来越趋向于激烈化，Intel觉得不能再让AMD和其他公司用同样的名字来抢自己的饭碗了，于是提出了商标注册，由于在美国的法律里是不允许用阿拉伯数字注册的，于是Intel玩了个花样，用拉丁文去注册商标。“pentium”在拉丁文里面就是“五”的意思。Intel公司还替它起了一个相当好听的中文名字——奔腾。

 

 

从 486后的主要改变

超标量 (Superscalar) 架构 – Pentium 拥有两个资料路径 (管线, pipelines)，可以达到在一个时钟周期内完成一个以上的指令。一个管线 (称为”U”) 可以处理任何的指令，而另外一个 (称为”V”) 可以处理简单，最共同的指令。使用一个以上的管线是传统 RISC 处理器设计的特色，这也是在许多 x86 平台上第一个实作出来的，显示有将两种技术合并的可能性，创造出几乎“混合在一起”的处理器。 　　64位元 资料路径 – 这使得每一次从记忆体提取指令的资讯数量变成两倍。这并不表示 Pentium 可以执行所谓的 64 位元应用程式；他的主暂存器仍然是 32 位元宽度。

MMX 指令 (只有后期的型号) – 一种基本的 SIMD 指令集扩充，设计给 多媒体 应用程式使用。

Pentium MMX – top viewPentium 架构的晶片最多每个时钟周期提供约为 486 处理器的两倍效能。最快的 Intel 486 部分几乎与第一代的 Pentium 有相等的速度，少部分後期的 AMD 486 型号只大约等于 Pentium 75 MHz.

最早期推出的 Pentium 时脉速度为 66 MHz 和 60 MHz。后来 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166, 200, 和 233 MHz 的版本才逐渐地出现。Pentium OverDrive 处理器以 63 和 83 MHz 的频率推出，当作老旧 486 等级电脑的升级选像。

原本的 Pentium 微处理器有内部的代码称为 P5，是管线化(pipelined)的循序(in-order)超纯量(superscalar)微处理器，以 0.8 微米 制程技术制造。接著推出的是 P54，是把 P5 缩小到 0.6µm 制程，已经是可以作为双处理器以及拥有与前端汇流排不同的内部时脉速度 (要增加汇流排的速度要比增加内部时脉来得更困难)。P54 之後接著是 P54C，使用 .35µm 制程 – 纯粹 CMOS 制程，相对於在早期的 Pentium 是使用 Bipolar CMOS 制程。

    Pentium MMX

接着，P55C 也以 Pentium with MMX Technology 推出 (通常只称为 Pentium MMX)；他是以 P5 核心为基础，0.35 µm 制程也在这个系列中使用，但是拥有新的 57 个 “MMX” 指令集来增进多媒体工作的效率，像是媒体的编码跟解压缩。然而，软体必须明确地对於使用 MMX 做最佳化，以及 P55C 显示出速度增加的幻象主要是来自於内部快取(cache)的容量变成两倍为 32 KB。

早期的 60-100MHz Pentium 版本在浮点运算单元有一个问题，在极少数情况下，会导致除法运算的精确度降低。这个缺陷於 1994年 被发现，变成如今广为人知的 Pentium FDIV bug ，同时这一事件导致 Intel 陷入巨大的窘态，建立召回计画来回收有问题的处理器。60 和 66 MHz 0.8µm 版本的 Pentium 处理器也由于其功能上的脆弱以及产生高热量而被指责。

腾历史回顾——奔腾Pro/II

PentimuPro

初步占据了一部分CPU市场的INTEL并没有停下自己的脚步，在其他公司还在不断追赶自己的奔腾之际，又在1996年推出了最新一代的第六代X86系列CPU枣P6。P6只是它的研究代号，上市之后P6有了一个非常响亮的名字：PentimuPro。PentimuPro的内部含有高达550万个的晶体管，内部时钟频率为133MHZ，处理速度几乎是100MHZ的PENTIUM的2倍。PentimuPro的一级(片内)缓存为8KB指令和8KB数据。值得注意的是在PentimuPro的一个封装中除PentimuPro芯片外还包括有一个256KB的二级缓存芯片，两个芯片之间用高频宽的内部通讯总线互连，处理器与高速缓存的连接线路也被安置在该封装中，这样就使高速缓存能更容易地运行在更高的频率上。PentiumPro 200MHZ CPU的L2CACHE就是运行在200MHZ，也就是工作在与处理器相同的频率上。这样的设计领PentiumPro达到了最高的性能。而PentimuPro最引人注目的地方是它具有一项称为“动态执行”的创新技术，这是继PENTIUM在超标量体系结构上实现实破之后的又一次飞跃。PentimuPro系列的工作频率是150/166/180/200，一级缓存都是16KB，而前三者都有256KB的二级缓存，至于频率为200的CPU还分为三种版本，不同就在于他们的内置的缓存分别是256KB，512KB，1MB。

 

Pentium II  

 

为英特尔推出的一枚X86架构的处理器，基于PentiumPro使用的P6微处理架构，但另一方面它的16位元处理能力获得优化，并加入MMX指令集：

第一代PentiumII核心代号为Klamath，使用350纳米制程，以及，就当时而言，制造出一个非常高的热量。推出时，时脉只有233及266MHz，使用66MHz前端总线，后期另推出时脉300MHz的版本

第二代PentiumII核心代号为Deschutes，运行时脉为333MHz，于1998年1月推出，使用250纳米制程，而且温度亦有效的减低。支援100MHz前端总线，英特尔于1998年另外推出了时脉为266、330、350、400、450的PentiumII处理器。

基于PentiumII的电脑系统亦加入了新世代的内存标准——SDRAM〔替代EDORAM〕，以及AGP显卡。

与Pentium及PentiumPro处理器不同，PentiumII使用一种插槽式设计。处理器芯片与其他相关芯片皆在一块类似子卡的电路板上，而电路板上有一块塑胶盖，有时亦有一风扇。PentiumII亦把L2放到这电路板上，但只运行处理器时脉一半的速度。此举增加处理器的良率，从而减低制作成本。

这个方法亦可更容易改变PentiumII处理器的L2，可以使英特尔用相同的芯片，但可制作廉价低效能处理器，也可制贵价高效能处理器。

PentiumII的入门级处理器，为减少了L2〔甚至取消L2〕的Celeron。由于它低效能，所以一般的专业人士都不使用Celeron处理器，但因为它的可超性〔L2比处理器芯片对时脉敏感〕，它亦有一定的市场。

PentiumII的高阶处理器，为PentiumIIXeon。它针对服务器设计，而且有一个全速的L2。它分别有512KB、1MB、2MB的版本。

PentiumII亦有流动版处理器，有256KBL2，但是内置在芯片内，为最快的PentiumII。

PentiumII于1999年被PentiumIII取代。

奔腾历史回顾——奔腾 III

Pentium III

Pentium III是英特尔的x86（更准确地说是i686）架构之微处理器，于1999年2月26日推出。刚推出的版本与早期的Pentium II非常相似，最值得注意的不同是SSE指令的扩充，以及在每个芯片制造的过程加入了有争议的序号。与Pentium II相同，也有低阶的Celeron版本和高阶的Xeon版本。Pentium III最后被Pentium 4所取代，Pentium III的改进设计就是现在的Pentium M。

Pentium III 核心介绍

◆ Katmai

原先的版本Katmai与Pentium II非常相似（均使用0.25μm制程），唯一的差别是加入了SSE，以及改进一级缓存控制器（导致比后来Pentium II好的稍微效能改进），依旧使用半速512K二级缓存。首次推出的速度是450和500MHz。两个更多的版本是：550 MHz于1999年5月17日推出；600MHz于1999年8月2日推出。在1999年9月27日，Intel推出533B和600B的版本，分别是533/600MHz，但是使用的是133MHz前端总线，而先前的其它是使用100MHz。Katmai使用与Pentium II相同的插槽设计（Slot1)。

◆ Coppermine

从第二个版本Coppermine（铜矿）开始普遍采用了新的Socket 370（FC-PGA）接口，由于使用了0.18μm制程，INTEL能够在CPU芯片内集成了低延迟性全速256KB第二级缓存，在AMD Athlon处理器的竞争压力下，Intel重作芯片内部的设计，最后修正了广知的指令管线拖延问题。这个结果是使处理指令的效能增加了卓越的30%， 相比Katmai的效能有了极大的进步。

初期Pentium III Copermine执行速度为500、533、550、600、650、667、600和733MHz，于1999年10月25日推出。从1999年12月到2000年5月，英特尔共推出了速度为750、800、850、866、900、933、1000MHz（1GHz）的Pentium III。其中一些版本使用了性能更好的133MHz外频。为了区别于外频100MHz的Pentium III，外频133MHz的版本后缀为EB。

在频率大战中首度落后的INTEL，于2000年中期推出1.13GHz的版本，但是被发现存在严重的设计缺陷，最终全部召回。设计缺陷是由于整合到内部的缓存无法在1GHz以上的速度运作引起某些应用锁死。这让英特尔花费了至少6个月来解决，于2001年推出1.1和1.13GHz的版本。 Pentium III Copermine 1.13G 也因此被人们戏称作“铜渣”。

◆ Coppermine-T

FC-PGA2封装的Coppermine CPU针脚与Coppermine不同，因此无法与FC-PGA主板兼容。

◆ Tualatin

最后一个版本Tualatin只是实际上英特尔的0.13μm制程试验。这时的INTEL已经树立起Pentium 4的主流市场地位。这使得Tualatin成为了一现的昙花。

Pentium III Tualatin是在2001年至2002年早期推出，主频分别为1.0、1.13、1.2、1.26、1.33和1.4 GHz，同样采用了256K二级缓存。但由于使用FC-PGA2封装而无法与之前的主板兼容。

但INTEL随即发现Pentium III Tualatin拥有较同主频Pentium 4更为优秀的性能。为了不重蹈先前低端的Celeron与主流的Pentium II 相抗衡的覆辙，因此Tualatin的最高主频止步于1.4 GHz，也就是Pentium 4刚推出的频率。但后来使用相同架构的Pentium M主频达到了1.7GHz。

针对桌面市场的Tualatin产量很少，大部分Tualatin特别是512KB二级缓存的衍生版本（称为 Pentium III-S）用于服务器市场。

Tualatin核心是以俄勒冈地区的Tualatin谷和Tualatin河来命名的。