Микроархитектура Р6.

Р6 — шестое поколение х86 архитек­туры процессора Intel, первоначально осуществленной в дизайне Pentium Pro, представленного в 1995 г. в качестве пре­емника исходного Pentium P5. В нем были внедрены несколько архитектурных особенно­стей, которые никогда ранее не встречались в процессорах ПК:

• суперконвейерная обработка — 14 стадий (Pentium имел пять стадий);

• шина адреса на 36 бит, поддерживающая более 4 Гбайт па­мяти;

• спекулятивное выполнение и выполнение команд в изме­ненном порядке;

Pentium Pro: первый, способный работать с памятью объёмом больше 4 Гбайт

Pentium Pro, выпущенный в 1995 году, стал первым процессором x86, способным работать с объёмом памяти более 4 Гбайт благодаря расширению Physical Address Extension (PAE), то есть переходу на 36-битное адресное пространство, позволявшее адресовать 64 Гбайт ОЗУ. Что интересно, этот процессор оказался первым с архитектурой P6 (в принципе, в какой-то мере архитектура Core 2 наследована от неё) и также стал первым CPU x86, который содержал кэш L2 на процессоре, а не на материнской плате. По сути, кэш-память от 256 кбайт до 1 Мбайт располагалась рядом с CPU, в той же упаковке, но не на одном кристалле, и работала на той же частоте, что и CPU.

У процессора были некоторые проблемы с производительностью. Он прекрасно работал с 32-битными приложениями, но оказался намного медленнее с программным обеспечением, которое было написано в 16-битном коде (как некоторые части Windows 95). Причина была простая: доступ к 16-битным регистрам вызывал проблемы с управлением 32-битными регистрами, что отменяло преимущества внеочередной архитектуры Pentium Pro.

Площадь кристалла с кэшем составляла 202 мм² (256 кбайт на 500 нм), 242 мм2 (512 кбайт на 350 нм) или 484 мм2 (1 Мбайт на 350 нм). Число транзисторов в кэше составляло 15,5 млн. (256 кбайт), 31 млн. (512 кбайт) или 62 млн. (1 Мбайт).

Pentium II и III: близнецы-браться

Выпущенный в 1997, процессор Pentium II являлся адаптацией Pentium Pro для массового рынка. Он был очень похож на Pentium Pro, но кэш-память различалась. Вместо использования кэша на той же частоте, что и процессор (это было дорого), 512 кбайт кэша L2 работали на половинной частоте. Кроме того, Pentium II оставил классический сокет в пользу картриджа, содержащего процессор и кэш второго уровня, который теперь размещался в картридже, а не на материнской плате или упаковке процессора.

Среди новых функций по сравнению с Pentium Pro можно отметить поддержку MMX (SIMD) и удвоенный размер кэша L1. Первый Pentium III (Katmai) был очень похож на Pentium II. Выпущенный в 1999 году, он добавил поддержку инструкций SSE (SIMD), но в остальном остался идентичен.

Celeron и Xeon: Intel нацеливается на low-end и high-end

В конце 90-х годов Intel выпустила две широко известных марки процессоров: Celeron и Xeon. Первый был нацелен на "бюджетный" рынок, а последний – на серверы и рабочие станции. Первый Celeron (Covington) представлял собой Pentium II без кэша второго уровня и давал слишком низкую производительность, а Pentium II Xeon, напротив, оснащался кэшем большого объёма. Обе марки до сих пор существуют: Celeron для рынка начального уровня (как правило, со сниженным размером кэша и менее скоростной FSB) и Xeon для серверов (с быстрой FSB, иногда с большим кэшем и более высокими тактовыми частотами).

Intel быстро добавила к Celeron 128 кбайт кэша второго уровня в модели Mendocino. Celeron 300A славился своими прекрасными возможностями разгона, позволяя достигать прирост частоты 50% или больше по сравнению со штатной частотой - весьма немало в то время.

Подобно Pentium II, процессор Xeon обладал внешним кэшем L2 внутри картриджа процессора. Его ёмкость составляла от 512 кбайт до 2 Мбайт, а число транзисторов - от 31 до 124 млн.

Pentium III достигает 1 ГГц

Pentium III Coppermine стал первым серийным процессором x86, который смог достичь частоты 1 ГГц; была выпущена даже версия на 1,13 ГГц, но она быстро покинула рынок из-за проблем со стабильностью. Новая версия Pentium III отличалась улучшенным кэшем второго уровня - теперь он "поселился" на кристалл. Он был быстрее, чем 512 кбайт внешнего кэша на первой модели, и в то время рекламировался как функция, увеличивающая скорость работы в Интернете. Процессор был выпущен ещё в трёх версиях: серверной (Xeon), начального уровня (Celeron) и мобильной (с первым вариантом технологии SpeedStep).

В 2002 году появилась чуть более улучшенная версия Tualatin с большим кэшем L2 (512 кбайт) и 130-нм техпроцессом. Она позиционировалась на серверы (PIII-S) и мобильные устройства, и в компьютерах потребительского уровня встречалась нечасто.

Архитектура Р6 продержалась три поколения — от Pentium Pro до Pentium III — и характеризовалась малым энергопотреб­лением, хорошей общей производительностью и относительно высоким отношением «число команд/число циклов» (instructions per cycle — IPC).