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Pentium

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Pentium
中央处理器

Pentium logo, with MMX enhancement
製造日期: 由1993年到1999年
廠商: 英特爾
处理器速度: 60 MHz 到380 MHz
前端总线速度: 50 MHz 到66 MHz
製程:
(MOSFET通道長度)
0.8 µm 到0.25 µm
指令集架構: x86
微架構: P5
插座:
核心:
  • P5
  • P54
  • P54CS
  • P55C
  • Tillamook

Pentium英特爾的第五代 x86架構之微處理器,於1993年3月22日開始出貨。他是 486產品線的後代。Pentium 本应命名為80586或 i586,後來命名為“Pentium”(通常认為“pentium”是希腊文“五(penta)”加拉丁文中代表名词的接尾语“ium”的造词)是因為阿拉伯數字無法被用作註冊商標。i586被使用在英特爾競爭對手所製造的类80586的微處理器。

[编辑] 從 486 後的主要改變

  • 超标量 (Superscalar) 架構 - Pentium 擁有兩個資料路徑 (管線, pipelines),可以達到在一個時鐘週期內完成一個以上的指令。一個管線 (稱為"U") 可以處理任何的指令,而另外一個 (稱為"V") 可以處理簡單,最共同的指令。使用一個以上的管線是傳統 RISC 處理器設計的特色,這也是在許多 x86 平台上第一個實作出來的,顯示有將兩種技術合併的可能性,創造出幾乎“混合在一起”的處理器。
  • 64位元 資料路徑 - 這使得每一次從記憶體提取指令的資訊數量變成兩倍。這並不表示 Pentium 可以執行所謂的 64 位元應用程式;他的主暫存器仍然是 32 位元寬度。
  • MMX 指令 (只有後期的型號) - 一種基本的 SIMD 指令集擴充,設計給 多媒體 應用程式使用。
Pentium MMX - top view
Pentium MMX - top view

Pentium 架構的晶片最多每個時鐘週期提供約為 486 處理器的兩倍效能。最快的 Intel 486 部分幾乎與第一代的 Pentium 有相等的速度,少部分後期的 AMD 486 型號只大約等於 Pentium 75 MHz.

最早期推出的 Pentium 時脈速度為 66 MHz 和 60 MHz。後來 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166, 200, 和 233 MHz 的版本才逐漸地出現。Pentium OverDrive 處理器以 63 和 83 MHz 的頻率推出,當作老舊 486 等級電腦的升級選像。

原本的 Pentium 微處理器有內部的代碼稱為 P5,是管線化(pipelined)的循序(in-order)超純量(superscalar)微處理器,以 0.8 微米 製程技術製造。接著推出的是 P54,是把 P5 縮小到 0.6µm 製程,已經是可以作為雙處理器以及擁有與前端匯流排不同的內部時脈速度 (要增加匯流排的速度要比增加內部時脈來得更困難)。P54 之後接著是 P54C,使用 .35µm 製程 - 純粹 CMOS 製程,相對於在早期的 Pentium 是使用 Bipolar CMOS 製程。

Pentium MMX - bottom view
Pentium MMX - bottom view

接著,P55C 也以 Pentium with MMX Technology 推出 (通常只稱為 Pentium MMX);他是以 P5 核心為基礎,0.35 µm 製程也在這個系列中使用,但是擁有新的 57 個 "MMX" 指令集來增進多媒體工作的效率,像是媒體的編碼跟解壓縮。然而,軟體必須明確地對於使用 MMX 做最佳化,以及 P55C 顯示出速度增加的幻象主要是來自於內部快取(cache)的容量變成兩倍為 32 KB。

早期的 60-100MHz Pentium 版本在浮點運算單元有一個問題,在極少數情况下,會導致除法運算的精確度降低。這個缺陷於 1994年 被發現,變成如今廣為人知的 Pentium FDIV bug ,同時这一事件導致 Intel 陷入巨大的窘態,建立召回計畫來回收有問題的處理器。60 和 66 MHz 0.8µm 版本的 Pentium 處理器也由于其功能上的脆弱以及產生高热量而被指责。

Intel 已經保留 Pentium 商標名稱給後面世代的處理器架構,但是在內部其實與 Pentium 相當的不同:

在這些商標名稱上可以看到與這些 CPU 微架構的天性只有很鬆散的關聯。Pentium 品牌現今在桌上型部分使用,Celeron 品牌則使用在 "經濟型" 部分 (通常是低效能跟低價格),以及 Xeon 品牌使用在適合伺服器工作站之高效能的部分。同樣的微架構可能會在所有的品牌中使用,但是他們在實作上有不同的時脈速度,快取大小,以及封裝和插槽。而且,在不相關的微架構的晶片上使用相同的名稱。

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