2017. november 25., szombat

Az Intel Pentium felsőkategóriás életútja

  • (p)
Írta: Oliverda | Utoljára frissítve: 2014-08-25 09:55

A köztudatban a Pentium hosszú esztendőkig szinte az asztali számítógépek szinonimájának számított. A 90-es évek végén, illetve a 2000-es esztendők elején a laikusokat elsősorban az izgatta, hogy Pentium II, III vagy éppen Pentium 4 processzor lapul-e a gép belsejében. Az egyszerű számozásnak köszönhetően a kevésbé hozzáértők is könnyen be tudták határolni az adott masina teljesítményét, még ha ez valójában nem is volt ennyire egyszerű és kézenfekvő. A Pentium mint márkanév 1993-tól egészen 2006-ig tartó felsőkategóriás pozíciója számtalan sikertörténet mellett néhány fiaskót is magában foglal.

Az első Intel Pentium a 486-os leváltására született. Mivel a korábbi számozásos (286, 386, 486) elnevezést nem lehetett márkanévként levédetni, ezért az Intel úgy döntött, hogy az i586-os fejlesztést Pentium néven fogja forgalomba hozni, ahol is a "Pent" az ötös számra (mint 586) utal, mely kiegészítve az "ium" taggal akár a periódusos rendszer egyik kémiai elemeként is hangozhatna. Az 1993. március 22-én piacra került első modell a vadiúj név mellett néhány igen lényeges architekturális újítást hozott el. A Pentium volt az első szuperskalár x86-os processzor, mely így már két futószalaggal rendelkezett, ami addig csak a RISC processzorok jellemzője volt. A külső adatbusz szélessége a korábbi 32-ről 64 bitre nőtt, de a fixpontos regiszterek szélessége továbbra is 32 bites maradt. Egy másik fontos újítás az L1 cache felosztása volt, így már egy külön 8 kB-os tárba kerültek az utasítások (L1I), egy másikba pedig az adatok (L1D).

A 800(!) nanométeres csíkszélességen gyártott, P5 kódnevű, 3,1 millió tranzisztort tartalmazó Pentium 60 és 66 MHz-es órajelekkel került fel a boltok polcaira. Ezeket a már csupán 600 nanométeres gyártástechnológiát alkalmazó P54 követte 1994 októberétől 1995 márciusáig, amivel az Intel egészen 120 MHz-ig tudta felskálázni az üzemi frekvenciát. Ez idő tájt egy kisebb botrány rázta meg a Pentium addigi menetelését, ugyanis Thomas R. Nicely amerikai matematikus professzor munkája során egy, az FDIV műveletről elnevezett hibát talált, ami a 60 és 100 MHz közötti modellek FPU-ját, azaz a beépített matematikai koprocesszort érintette, és bizonyos osztási műveletekkel lehetett előcsalogatni. Ahogy az a legtöbb ilyen hiba (errata) során szokott lenni, ez a gyakorlatban csupán a vásárlók egy kis töredékét érintette, de a publicitás okán sok vásárló követelt cserét a vállalattól, ahol végül engedtek a nyomásnak. Mindez nem érintette túl kellemesen az Intel pénztárcáját, ugyanis az eset mindent egybevéve 475 millió dollárjába került a cégnek.

A következő nagyobb lépcső a P55C kódnevű, 350 nanométeres csíkszélességen készülő Pentium MMX volt. Itt két számottevő újítást vetett be az Intel. Az L1 cache kapacitását a korábbi 2 x 8 kB-ról megduplázták, illetve bevezették az első, széles körben is elérhető SIMD utasításkészlet-kiterjesztést, az MMX-et.

A P6 kódnevű Pentium Pro már sokkal inkább munkaállomásokba és kiszolgálókba készült, de mindenképpen említésre érdemes, hisz itt is találunk igen fontos újításokat. A legfőbb ilyen az out-of-order utasításvégrehajtás bevezetése. Ezen a ponton beszélhetünk az Intel azon stratégiájának kezdetéről, miszerint az x86-os programok végrehajtásának legcélravezetőbb módja azok egyszerű, RISC műveletekké bontása és ezek out-of-order (soron kívüli) végrehajtása. A másik számottevő újítás a gyorsítótárakat érintette, ugyanis itt először az L2 cache az alaplapról beköltözött a CPU tokozásába, amivel létrejött egy úgynevezett multi-chip module (MCM), bár a cache itt "csak" a CPU-lapka mellé (off-die), és nem egyenesen a CPU-lapkába került be. Ennek ellenére az így létrejött másodszintű gyorsítótár már a CPU magórajelén (full speed) üzemelt, ami igen jó hatással volt a végrehajtási tempóra.

A szintén P6 kódnevű Pentium II gyakorlatilag a Pentium Pro asztali verziójának volt tekinthető, bár néhány kisebb-nagyobb módosítást ebben az esetben is találhatunk. Első pillantásra a tokozás kialakítása a legszembetűnőbb, ugyanis maga a processzor egy méretes NYÁK-ra került, ennek köszönhetően viszonylag egyszerűen mellé lehetett helyezni az L2 cache-t, de ez a Pentium Pro magórajelen ketyegő gyorsítótárával ellentétben csak a mindenkori üzemi frekvencia felén üzemelhetett. A tervezők növelték a 16 bites végrehajtási tempót, ami nem tartozott a Pentium Pro erősségei közé, illetve a Pentium MMX-hez hasonlóan 2 x 16 kB-ra emelték az L1 gyorsítótárak méretét, valamint már itt is felütötte fejét az MMX utasításkészlet.

Az 1999-ben megjelent Pentium III továbbra is P6-os alapokra épült. A korábban említett 64 bites MMX SIMD mellé megjelent a 128 bites SSE utasításkészlet. A 250 nanométeres, Katmai kódnevű első variáns még a Pentium II kártyás kialakítását kapta, így az L2 cache továbbra is a NYÁK-on kapott helyet, ami ezúttal is a mindenkori magórajel felén üzemelt. A 180 nanométeres Coppermine már a lapka szerves részeként tartalmazta a 256 kB-os L2 gyorsítótárat, ami így a Pentium Próhoz hasonlóan ismét magórajelen üzemelhetett, ráadásul az alacsonyabb csíkszélesség okán meglehetősen magas, akár 1 GHz körüli órajelen. A Pentium III család utolsó variánsa a Tualatin kódnevű megoldás volt viszonylag magas, maximum 1,4 GHz-es órajelével, illetve megduplázott, legfeljebb 512 kB-os L2 gyorsítótárával. Ez a maga idejében igen tisztességes számítási teljesítményt nyújtott, amivel bizonyos esetekben még a házon belüli Pentium 4-et is maga mögé utasította.

A P6 nyugdíjazását az alapoktól újrarajzolt, magas órajelre tervezett, úgynevezett "speedracer" NetBurst mikroarchitektúrára bízta az Intel, amitől a gyártástechnológia folyamatos fejlesztésével a jövőben 10 GHz-es órajelet reméltek. A 2000 novemberében megjelent első, Willamette kódnevű Pentium 4-gyel debütált az SSE2 utasításkészlet, ami a Socket 423 platformmal együtt elhozta a meglehetősen drága RDRAM-ot is. Ezzel együtt nem aratott túl nagy sikert az első P4, amin a bő 1 évvel később megjelent Northwood a jóval magasabb, legfeljebb 3 GHz körüli órajele, illetve a Xeon családból átvett Hyper-Threading technológiának hála szépíteni tudott. A Prescott a Willamette-hez hasonló fiaskó volt, ugyanis az Intel jó darabig nem tudott zöld ágra vergődni a 90 nm-es gyártástechnológiával, és a problémán még az új SSE3 utasításkészlet sem tudott segíteni. A Prescott azonos órajelen csak speciális esetekben tudta túlszárnyalni a Northwoodot, ráadásul a gyártástechnológia miatt az órajelen sem tudtak kellőképpen emelni, emellé ráadásként magas fogyasztás, ezzel együtt pedig nagymértékű hőtermelés társult. Érdekesség, hogy eközben a Pentium M típusú mobil processzoroknál (Banias, Dothan) az Intel visszalépett a P6 architektúrára.

A többmagos érába a még szintén Netburst-alapú, Pentium D elnevezésű családdal lépett be az Intel, ahol két egymagos lapkából állították össze a kétmagos modelleket. A 2005-ben debütált Smithfield még 90 nm-es gyártástechnológián készült, míg a 2006-ban érkezett Presler már 65 nm-en került le a gyártósorokról.

Végül, szűk 14 év után, a Core márkanév és egy új mikroarchitektúra bevezetésével az Intel 2006 második felében lefokozta a Netburst problémáival megtépázott Pentiumot, így az attól kezdve már csak az alsó-középkategóriában kaphatott szerepet. A Pentium mint termék persze azóta is fellelhető az Intel palettáján, hisz bő 20 év során sok-sok dollármilliót költöttek rá, amivel talán mind a mai napig az egyik legismertebb márkanévnek számít a számítástechnika világában.

Ha pontatlanságot találsz a cikkben, kérjük, írd meg a szerzőnek!
A bejegyzés utolsó frissítésének időpontja: 2014-08-25 09:55

Hi​rd​e​té​s

Hir​d​et​és

Copyright © 2000-2017 PROHARDVER Informatikai Kft.