Pentium III

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Intel Pentium III (Інтел Пентіум три) — x86-сумісний процесор архітектури Intel P6, анонсований 26 лютого 1999. Ядро Pentium III являє собою модифіковане ядро Deschutes (яке використовувалося в процесорах Pentium II). У порівнянні з попередником розширено набір команд (доданий набір інструкцій SSE) і оптимізована робота з пам'яттю. Це дозволило підвищити продуктивність як у нових програмах, що використовують розширення SSE, так і в існуючих (за рахунок зрослої швидкості роботи з пам'яттю). Також був введений 64-бітний серійний номер, унікальний для кожного процесора.

Загальні відомості[ред.ред. код]

Процесори Pentium III для настільних комп'ютерів випускалися в трьох варіантах корпусів: SECC2, FCPGA і FCPGA2.

Pentium III в корпусі SECC2 являє собою картридж, що містить процесорну плату («субстрат») з встановленим на ній ядром процесора (у всіх модифікаціях), а також мікросхемами кеш-пам'яті BSRAM і tag-RAM (в процесорах, заснованих на ядрі Katmai). Маркування знаходиться на картриджі. Процесор призначений для установки в 242-контактний щілинний роз'єм Slot 1. У процесорах, заснованих на ядрі Katmai, кеш-пам'ять другого рівня працює на половині частоти ядра, а в процесорах на ядрі Coppermine — на частоті ядра.

Pentium III в корпусі FCPGA являють собою підкладку з органічного матеріалу зеленого кольору з встановленим на ній відкритим кристалом на лицьовій стороні і контактами на зворотному. Також на зворотному боці корпусу (між контактами) розташовано кілька SMD-елементів. Маркування нанесено на наклейку, розташовану під кристалом. Кристал захищено від сколів спеціальним покриттям синього кольору, що знижує його крихкість. Однак, незважаючи на наявність цього покриття, при неакуратній установці радіатора (особливо недосвідченими користувачами) кристал отримував тріщини і відколи (процесори, що отримали такі пошкодження, на жаргоні називалися колотими). У деяких випадках процесор, що отримав істотні пошкодження кристала (відколи до 2-3 мм з кута), продовжував працювати без збоїв чи з рідкісними збоями.

Процесор призначений для установки в 370-контактний гніздовий роз'єм Socket 370. У корпусі FCPGA випускалися процесори на ядрі Coppermine.

Корпус FCPGA2 відрізняється від FCPGA наявністю теплорозподілювача (металева кришка, що закриває кристал процесора), що захищає кристал процесора від відколів (проте, його наявність знижує ефективність охолодження. Маркування нанесено на наклейки, розташовані зверху і знизу від теплорозподілювача. У корпусі FCPGA2 випускалися процесори на ядрі Tualatin, а також процесори на пізній версії ядра Coppermine (відомої як Coppermine-T).

Особливості архітектури[ред.ред. код]

Перші процесори архітектури P6 в момент виходу значно відрізнялися від існуючих процесорів. Процесор Pentium Pro відрізняло застосування технології динамічного виконання (зміни порядку виконання інструкцій), а також архітектура подвійної незалежної шини (англ. Dual Independent Bus), завдяки чому було знято багато обмежень на пропускну здатність пам'яті, характерні для попередників і конкурентів. Тактова частота першого процесора архітектури P6 становила 150 МГц, а останні представники цієї архітектури мали тактову частоту 1,4 ГГц. Процесори архітектури P6 мали 36-розрядну шину адреси, що дозволило їм адресувати до 64 ГБ пам'яті (при цьому лінійний адресний простір процесу обмежено 4 ГБ).

Суперскалярний механізм виконання інструкцій із зміною їх послідовності[ред.ред. код]

Принциповою відмінністю архітектури P6 від попередників є RISC-ядро, що працює не з інструкціями x86, а з простими внутрішніми мікроопераціями. Це дозволяє зняти безліч обмежень набору команд x86, таких як нерегулярне кодування команд, змінна довжина операндів і операції цілочислових пересилань регістр-пам'яті. Крім того, мікрооперації виконуються не в тій послідовності, яка передбачена програмою, а в оптимальній з точки зору продуктивності, і застосування триконвеєрної обробки дозволяє виконувати декілька інструкцій за один такт.

Суперконвеєризація[ред.ред. код]

Процесори архітектури P6 мають конвеєр глибиною 12 стадій. Це дозволяє досягати вищих тактових частот в порівнянні з процесорами, що мають більш короткий конвеєр при однаковій технології виробництва. Так, наприклад, максимальна тактова частота процесорів AMD K6 на ядрі (глибина конвеєра — 6 стадій, 180 нм технологія) становить 550 МГц, а процесори Pentium III на ядрі Coppermine здатні працювати на частоті, що перевищує 1000 МГц.

Для того, щоб запобігти ситуації очікування виконання інструкції (і, отже, простою конвеєра), від результатів якого залежить виконання або невиконання умовного переходу, в процесорах архітектури P6 використовується пророкування розгалужень. Для цього в процесорах архітектури P6 використовується поєднання статичного і динамічного передбачення: дворівневий адаптивний історичний алгоритм (англ. Bimodal branch prediction) застосовується в тому випадку, якщо буфер передбачення розгалужень містить історію переходів, в іншому випадку застосовується статичний алгоритм.

Подвійна незалежна шина[ред.ред. код]

З метою збільшення пропускної спроможності підсистеми пам'яті, в процесорах архітектури P6 застосовується подвійна незалежна шина. На відміну від попередніх процесорів, системна шина яких була спільною для декількох пристроїв, процесори архітектури P6 мають дві роздільні шини: Back side bus, що сполучає процесор з кеш-пам'яттю другого рівня, і Front side bus, що сполучає процесор з північним мостом набору мікросхем .

Katmai[ред.ред. код]

Intel Pentium III Katmai знизу

Перше ядро, використане в процесорах Pentium III, є еволюційним продовженням ядра Deschutes, на якому були засновані процесори Pentium II останніх ревізій.

У новому ядрі розширено набір SIMD-розширень (додано блок дійсночислених SIMD-інструкцій SSE), удосконалено механізм потокового доступу до пам'яті (новий механізм передбачення дозволяє зменшити затримки при послідовному доступі до пам'яті), а також введено унікальний серійний номер процесора, доступний для зчитування програмним забезпеченням (за допомогою інструкції cpuid).

Останнє нововведення викликало невдоволення у користувачів (серійний номер міг бути лічений віддалено, що могло поставити під загрозу приватність роботи в Інтернеті), тому компанія Intel була змушена випустити утиліту, що блокує доступ до серійного номеру.

Кеш другого рівня об'ємом 512 Кб працює на половині частоти ядра і виконаний у вигляді двох мікросхем BSRAM (виробництва Toshiba і NEC), розташованих один над одним праворуч від кристала процесора. В якості tag-RAM використовується мікросхема Intel 82459AD, розташована на зворотному боці процесорної плати під мікросхемами кеш-пам'яті.

Pentium III на ядрі Katmai містили 9,5 млн транзисторів, площа кристала становила 128 мм ².

Перші процесори на ядрі Katmai працювали із зовнішньою частотою (частотою системної шини) 100 МГц. 27 вересня 1999 були анонсовані процесори із зовнішньою частотою 133 МГц. Для того щоб відрізняти процесори, що працюють на однаковій частоті, але мають різну зовнішню частоту, в кінці назви процесорів, що мають зовнішню частоту 133 МГц, додавалася літера «B» (від англ. Bus — шина).

Процесори Pentium III на ядрі Katmai випускалися в корпусі SECC2.

Coppermine[ред.ред. код]

Pentium III 733 МГц (SECC2)
Celeron_Coppermine-128_600 (FCPGA)

25 жовтня 1999 корпорація Intel анонсувала процесор Pentium III, побудований на новому ядрі, що носить кодове ім'я Coppermine. Процесори на ядрі Coppermine випускалися за 180 нм технологією, мали інтегровану кеш-пам'ять другого рівня, що працює на частоті ядра. Крім того, кеш-пам'ять має 256-бітну шину (на відміну від процесорів на ядрі Katmai, що мали 64-бітну шину кеш-пам'яті), що значно підвищує її швидкодію. За рахунок інтегрованої кеш-пам'яті число транзисторів зросла до 28,1 млн.

Напругу живлення було знижено до 1,6 — 1,75 В, що дозволило знизити тепловиділення. У поєднанні з 180 нм технологією це дозволило підняти максимальну частоту до 1 ГГц (Pentium III з частотою 1 ГГц був анонсований 8 березня 2000, однак налагодити випуск таких процесорів вдалося значно пізніше). У липні 2000 року компанія Intel анонсувала Pentium III на ядрі Coppermine з частотою 1,13 ГГц, проте в серпні він був відкликаний через нестабільну роботу. Випуск моделей, що працюють на частотах 1,1 і 1,13 ГГц, виявився можливим лише в 2001 році після поновлення ядра Coppermine (ревізія D0).

По ходу випуску в процесори вносилися зміни, спрямовані на виправлення помилок, а також на зменшення площі кристала процесора (що дозволило підняти ефективність виробництва) і зниження тепловиділення (так як процесори з високою тактовою частотою мали більш низьку напругу живлення). Процесори ревізії A2 мали площу кристала 106 мм ², ревізії B0 — 104 мм ², ревізії C0 — 90 мм ², ревізії D0 — 95 мм ² .

Процесори працювали із зовнішньою частотою 100 і 133 МГц. Для розрізнення рівночастотних процесорів з різною зовнішньою частотою і раніше використовувалася літера «B» в кінці назви. Крім того, для розрізнення рівночастотних процесорів на ядрах Katmai і Coppermine використовувалася літера «E» (від англ. Enhanced — покращений). Можливо також поєднання літер «B» і «E» (так, наприклад, процесор Pentium III 600 заснований на ядрі Katmai і працює з зовнішньою частотою 100 МГц, а Pentium III 600EB — це Coppermine із зовнішньою частотою 133 МГц).

Процесори Pentium III на ядрі Coppermine випускалися в трьох варіантах корпусів:

  • SECC2 — призначені для установки в системні плати з роз'ємом Slot 1. У даному корпусі випускалися процесори ревізій A2, B0 і C0.
  • FCPGA — призначені для установки в системні плати з роз'ємом Socket 370. У даному корпусі випускалися процесори всіх ревізій.
  • FCPGA2 — призначені для установки в системні плати з роз'ємом Socket 370. У даному корпусі випускалися деякі процесори ревізії D0.

Процесори, призначені для установки в роз'єм Socket 370, могли також встановлюватися в системні плати з роз'ємом Slot 1 за допомогою перехідника Socket 370 — Slot 1 (Slot-to-FCPGA або Slot-to-FCPGA2).

Mobile Pentium III[ред.ред. код]

Процесори Mobile Pentium III, призначені для установки в ноутбуки, базувалися на модифікованих ядрах Coppermine і Tualatin. Ці процесори відрізнялися пониженою до 0,95-1,7 В напругою живлення і підтримкою технології Intel SpeedStep, яка динамічно знижувала частоту ядра процесора. У режимі енергозбереження також знижувалося напруга живлення. Існували моделі Mobile Pentium III Ultra-Low Voltage (ULV) і Mobile Pentium III Low Voltage (LV), які мали знижену напругу живлення і низьке тепловиділення. Призначалися такі процесори для установки в компактні ноутбуки.

Процесори випускалися в декількох варіантах корпусів:

  • mBGA2 і mFCBGA — призначалися для установки в компактні ноутбуки, для яких були критичні габарити процесора. Висота процесора в даному корпусі становила близько 2,5 мм. Можливість заміни процесора в таких системах відсутня.
  • mPGA2 — призначалися для установки в ноутбуки з можливістю заміни процесора.

Див. також[ред.ред. код]