История процессоров Intel. Pentium и все-все-все

В 1989 году, через четыре года после 80386, дебютировал процессор i486, который был дальнейшим развитием 32-разрядной архитектуры Intel. Он отличался от предшественника наличием встроенной кеш-памяти для данных и кода, оптимизированным конвейером и усовершенствованным модулем управления памятью. Кроме того, i486 стал первым процессором Intel с интегрированным блоком вычислений над числами с плавающей точкой (FPU), который «сидел» на своей собственной выделенной шине. За счёт всех этих улучшений даже самый медленный i486DX с тактовой частотой 20 МГц был производительнее самой быстрой связки из процессора 80386DX и математического сопроцессора 80387, работающей на частоте 33 МГц.

Работа над процессором x86 пятого поколения началась ещё до выхода на рынок i486. Ключевыми отличиями этого чипа, который разрабатывался под кодовым именем P5, стали:

• суперскалярная архитектура. P5 оснащался двумя вычислительными конвейерами, один из которых мог выполнять все инструкции, а второй - только самые распространённые. В определённых ситуациях возможно выполнение двух операций за такт;
• хотя шина адреса по-прежнему имела разрядность 32 бита, ширина шины данных была увеличена до 64 бит, что позволило вдвое ускорить работу с памятью;
• процессор получил блок предсказания ветвления. Это значительно сократило время простоя конвейера при выполнении инструкций условного перехода;
• раздельная кеш-память первого уровня для кода и данных, что ускорило работу с кешем и снизило количество конфликтов;
• но самым главным усовершенствованием стал модуль FPU, который на некоторых операциях был в десятки раз быстрее, чем FPU в i486.

При разработке процессора ставилась задача получить производительность 100 миллионов инструкций в секунду (MIPS) при тактовой частоте процессора 60 МГц; в реальных задачах производительность процессора P5 с тактовой частотой 75 МГц составляла порядка 120 MIPS. При одинаковой тактовой частоте P5 демонстрировал вдвое более высокую производительность, чем 486. Ранние версии чипа содержали 3.1 млн транзисторов.

Выбор имени и выход на рынок

Изначально планировалось, что новый процессор получит имя 586 или i586. Однако Intel, наученная опытом борьбы с производителями процессоров-клонов, хотела зарегистрировать имя нового процессора в качестве торговой марки. Оказалось, что торговая марка не может состоять исключительно из цифр, поэтому компания наняла компанию Lexicon Branding, чтобы та придумала имя для нового процессора. В результате и родилось имя Pentium — его произвели от греческого слова pente (пять), а суффикс -ium должен был наводить англоязычных потребителей на ассоциации с элементами периодической таблицы Менделеева.

Первые процессоры Pentium с тактовой частотой 60 и 66 МГц были анонсированы 22 марта 1992 года. Их выход на рынок был омрачён несколькими обстоятельствами: во-первых, они имели очень высокое для своего времени тепловыделение, за что получили прозвище «подставка для подогрева кофе» (coffee warmer); во-вторых, в первой ревизии Pentium присутствовала ошибка, которая в определённых обстоятельствах приводила к получению неверного результата при операциях деления. Однако уже вторая ревизия чипа (P54C) устранила обе проблемы, а переход на более тонкий техпроцесс в третьей ревизии Pentium позволил повысить тактовую частоту до 200 МГц.

Развитие линейки

В 1996 году был выпущен процессор Pentium с технологией MMX, который обычно в литературе называется просто «Pentium MMX». Он получил набор из 57 дополнительных инструкций, предназначенных специально для обработки мультимедийных данных. Кроме того, в процессорах Pentium MMX был удвоен объём кеша первого уровня и уcовершенствован механизм предсказания ветвлений, что привело к повышению производительности на 15-20% по сравнению с обычным Pentium при той же тактовой частоте (даже без использования новых инструкций). Настольный Pentium MMX выпускался с тактовой частотой от 166 до 233 МГц.

Мобильная версия Pentium MMX под кодовым именем Tillamook поставлялась в виде специальных модулей, содержащих сам процессор, чипсет Intel 430TX и 512 КБ кеш-памяти второго уровня. Максимальная частота мобильного Pentium MMX составляла 300 МГц.

Интересно, что процессоры Pentium Pro и Pentium II, которые пришли на смену Pentium, архитектурно имели с ним мало общего. Но это уже совсем другой разговор...