Войти
| Общая информация | |
|---|---|
| Запущен | 1 ноября 1995 г. |
| Снято с производства | июнь 1998 г. |
| Обычный производитель (-ы) |
|
| Производительность | |
| Макс. CPU тактовая частота | от 150 МГц до 200 МГц |
| FSB скорости | от 60 МГц до 66 МГц |
| Архитектура и классификация | |
| Мин. размер элемента | от 0,35 мкм до 0,50 мкм |
| Микроархитектура | P6 |
| Набор команд | x86 |
| Физические характеристики | |
| Ядра |
|
| Разъем (а) | |
| История | |
| Преемник | Pentium II Xeon |
Pentium Pro - это микропроцессор x86 шестого поколения, разработанный и изготовленный Intel и представленный 1 ноября 1995 г. Он представил микроархитектуру P6 (иногда называемую i686) и изначально предназначался для замены исходного Pentium во всем диапазоне приложений. В то время как Pentium и Pentium MMX имели 3,1 и 4,5 миллиона транзисторов, соответственно, Pentium Pro содержал 5,5 миллиона транзисторов. Позже он был сокращен до более узкой роли сервера и высокопроизводительного настольного процессора и использовался в суперкомпьютерах, таких как ASCI Red, первом компьютере, достигающем терафлопс. знак эффективности. Pentium Pro мог работать как в двух-, так и в четырехпроцессорной конфигурации. Он был только в одном форм-факторе, относительно большой прямоугольной формы Socket 8. На смену Pentium Pro в 1998 году пришел Pentium II Xeon.
Pentium Pro 200 МГц с кэш-памятью L2 512 КБ в корпусе PGA 
200 МГц Pentium Pro с 1 МБ кэш-памяти второго уровня в пакете PPGA. 
Pentium Pro без ограничений 256 КБ 
Pentium II Overdrive со снятым радиатором. Слева находится ядро Flip-chip Deschutes. Кэш 512 КБ находится справа. Ведущим архитектором Pentium Pro был Фред Поллак, который специализировался на суперскалярности, а также работал ведущим инженером Intel iAPX 432.
Pentium Pro включает новую микроархитектуру, отличную от микроархитектуры Pentium P5. Он имеет развязанную 14-ступенчатую суперпайпайн-архитектуру, в которой используется пул инструкций. Pentium Pro (P6 ) обладал множеством передовых концепций, отсутствующих в Pentium, хотя он не был первым или единственным процессором x86, в котором они реализованы (см. NexGen Nx586 или Cyrix 6x86 ). В конвейере Pentium Pro были дополнительные этапы декодирования для динамического преобразования инструкций IA-32 в буферизованные последовательности микроопераций, которые затем можно было анализировать, переупорядочивать и переименовывать для обнаружения распараллеливаемых операций, которые могут быть выданы более чем одному исполнительному блоку одновременно. Pentium Pro, таким образом, отличался исполнением вне очереди, включая спекулятивное исполнение через переименование регистров. Он также имел более широкую 36-битную адресную шину (используемую PAE ), что позволяло ему получать доступ к 64 ГБ памяти.
Pentium Pro имеет 8-килобайтный кэш инструкций, из которого извлекается в каждом цикле и отправляется в декодеры инструкций . Есть три декодера инструкций. Возможности декодеров не равны: только один может декодировать любую инструкцию x86, а два других могут декодировать только простые инструкции x86. Это ограничивает способность Pentium Pro одновременно декодировать несколько инструкций, ограничивая суперскалярное выполнение. Инструкции x86 декодируются в 118-битные микрооперации (микрооперации). Микрооперации RISC -подобны; то есть они кодируют операцию, два источника и место назначения. Обычный декодер может генерировать до четырех микроопераций за цикл, тогда как простые декодеры могут генерировать по одной микрооперации за цикл. Таким образом, инструкции x86, которые работают с памятью (например, добавляют этот регистр в это место в памяти), могут обрабатываться только обычным декодером, так как эта операция требует минимум трех микроопераций. Точно так же простые декодеры ограничены инструкциями, которые могут быть переведены в одну микрооперацию. Инструкции, требующие большего количества микроопераций, чем четыре, транслируются с помощью секвенсора, который генерирует необходимые микрооперации за несколько тактовых циклов. Pentium Pro был первым процессором в семействе x86, который поддерживал обновляемый микрокод в BIOS и / или управление операционной системой.
Micro-ops выходит из переупорядочить буфер (ROB) и ввести резервную станцию (RS), где они ожидают отправки в исполнительные единицы. В каждом тактовом цикле до пяти микроопераций могут быть отправлены на пять исполнительных устройств. Pentium Pro имеет в общей сложности шесть исполнительных блоков: два целочисленных блока, один блок с плавающей запятой (FPU), блок загрузки, блок адреса хранения и блок данных хранения. Один из целочисленных блоков использует те же порты, что и FPU, и поэтому Pentium Pro может отправлять только одну целочисленную микрооперацию и одну микрооперацию с плавающей запятой или две целочисленные микрооперации за цикл в дополнение к микрооперациям. операций для остальных трех исполнительных единиц. Из двух целочисленных единиц только тот, который разделяет путь с FPU на порту 0, имеет полный набор функций, таких как сдвигатель ствола, умножитель, делитель и поддержка инструкций LEA. Второй целочисленный блок, подключенный к порту 1, не имеет этих возможностей и ограничен простыми операциями, такими как сложение, вычитание и вычисление целевых адресов ветвления.
FPU выполняет операции с плавающей запятой.. Сложение и умножение являются конвейерными и имеют задержку в три и пять циклов соответственно. Деление и извлечение квадратного корня не конвейеризируются и выполняются в отдельных модулях, которые совместно используют порты FPU. Деление и извлечение квадратного корня имеют задержку 18–36 и 29–69 циклов соответственно. Наименьшее число предназначено для чисел с плавающей запятой одинарной точности (32-бит), а наибольшее - для чисел с увеличенной точностью (80-бит). Деление и извлечение квадратного корня могут работать одновременно со сложением и умножением, предотвращая их выполнение только тогда, когда результат должен быть сохранен в ROB.
После выпуска микропроцессора в модуле с плавающей запятой была обнаружена ошибка, обычно называемая «ошибкой FPU Pentium Pro и Pentium II», а корпорация Intel - «ошибкой флага». Ошибка возникает при некоторых обстоятельствах во время преобразования с плавающей запятой в целое число, когда число с плавающей запятой не помещается в меньший целочисленный формат, что приводит к отклонению FPU от задокументированного поведения. Ошибка считается незначительной и возникает при таких особых обстоятельствах, что затрагиваются очень немногие программы, если таковые имеются.
Микроархитектура Pentium Pro P6 в той или иной форме использовалась корпорацией Intel более десяти лет. Конвейер будет масштабироваться от начальных 150 МГц до 1,4 ГГц с «Tualatin» Pentium III. Различные черты дизайна сохранятся и после этого в производном ядре под названием «Banias » в Pentium M и Intel Core (Yonah ), которая сама по себе эволюционировала в микроархитектуру Core (Core 2 процессор) в 2006 году и позже.
Несмотря на то, что для того времени она была продвинутой, Архитектура переименования регистров Pentium Pro не по порядку имела проблемы с запуском 16-битного кода и смешанного кода (8/16-бит или 16/32-бит), поскольку использование частичных регистров вызывает частую очистку конвейера. Конкретное использование частичных регистров было обычной оптимизацией производительности в то время, поскольку не приводило к снижению производительности процессоров Intel до P6; Кроме того, доминирующими операционными системами на момент выпуска Pentium Pro были 16-битные DOS и смешанные 16/32-битные Windows 3.1x и Windows 95 <89.>(хотя для последнего требуется 32-разрядный процессор 80386, большая часть его кода по-прежнему 16-разрядная из соображений производительности, например USER.exe ). Это вместе с высокой стоимостью систем Pentium Pro вызывало в то время довольно слабый прием среди энтузиастов ПК. Чтобы в полной мере использовать преимущества микроархитектуры P6 Pentium Pro, необходима полностью 32-битная ОС, например Windows NT, Linux, Unix или OS / 2. Проблемы с производительностью унаследованного кода позже были частично устранены Intel с помощью Pentium II.
По сравнению с микропроцессорами RISC, Pentium Pro, когда был представлен, немного превосходил самые быстрые микропроцессоры RISC по целочисленной производительности при выполнении теста SPECint95, но производительность с плавающей запятой была значительно ниже, наполовину у некоторых микропроцессоров RISC. Превосходство Pentium Pro по целочисленной производительности быстро исчезло, сначала его обогнали MIPS Technologies R10000 в январе 1996 года, а затем - вариант EV56 от Digital Equipment Corporation. Alpha 21164.
Рецензенты быстро отметили очень медленную запись в видеопамять как слабое место платформы P6, при этом производительность в таких тестах, как VIDSPEED, составляет всего 10% от системы Pentium с идентичной тактовой частотой. Способы обхода этого включали установку отрисовки VESA в системную память вместо видеопамяти в таких играх, как Quake, а позже появились такие утилиты, как FASTVID, которые могли удвоить производительность в некоторых играх, разрешив запись . объединение функций ЦП. MTRR устанавливаются автоматически видеодрайверами Windows, начиная с ~ 1997 г., и улучшенная подсистема кэш-памяти / памяти и производительность FPU заставили его превзойти Pentium по тактовой частоте в появляющихся 3D-играх середины-конца 1990-х, особенно при использовании NT4. Однако отсутствие реализации MMX снижает производительность мультимедийных приложений, которые использовали эти инструкции.
Вероятно, наиболее заметным дополнением Pentium Pro был встроенный в пакет кэш L2, размер которого варьировался от 256 КБ на момент введения до 1 МБ в 1997 году. технология производства не позволяла интегрировать большой кэш L2 в ядро процессора. Вместо этого Intel поместила кристалл (ы) L2 отдельно в корпус, что по-прежнему позволяло ему работать с той же тактовой частотой, что и ядро ЦП. Кроме того, в отличие от большинства схем кэширования на материнских платах, которые разделяют основную системную шину с ЦП, кэш Pentium Pro имел собственную заднюю шину (Intel называла двойной независимой шиной ). Из-за этого ЦП мог одновременно читать основную память и кэш, что значительно уменьшало традиционное узкое место. Кэш также был «неблокирующим», что означало, что процессор мог выдавать более одного запроса кеша за раз (до 4), уменьшая штрафы за промахи в кэше. (Это пример MLP, Параллелизм на уровне памяти.) Эти свойства в сочетании дают кэш L2, который был намного быстрее, чем кеш-память на материнской плате старых процессоров. Один только этот кеш давал ЦП преимущество в производительности ввода / вывода по сравнению со старыми ЦП x86. В многопроцессорных конфигурациях производительность встроенного кэша Pentium Pro резко возросла по сравнению с архитектурами, в которых каждый ЦП совместно использовал центральный кэш.
Однако этот гораздо более быстрый кэш L2 имел некоторые сложности. Устройство Pentium Pro «кэш на упаковке» было уникальным. Процессор и кэш находились на отдельных кристаллах в одном корпусе и были тесно связаны полноскоростной шиной. Две или три матрицы необходимо было склеить на раннем этапе производственного процесса, прежде чем стало возможным проведение испытаний. Это означало, что из-за одного крошечного дефекта в любой из кристаллов пришлось выбросить всю сборку, что было одной из причин относительно низкой производительности Pentium Pro и высокой стоимости. Все версии чипа были дорогими, особенно с 1024 КБ, так как для этого требовалось два кристалла кэш-памяти по 512 КБ, а также кристалл процессора.
Pentium Pro с тактовой частотой 150, 166, 180 или 200 МГц с тактовой частотой 60 или 66 МГц внешней шины. Некоторые пользователи решили разогнать свои чипы Pentium Pro, при этом версия 200 МГц часто работает на частоте 233 МГц, версия 180 МГц часто работает на частоте 200 МГц, а версия 150 МГц часто работает на частоте 166 МГц.. Микросхема была популярна в конфигурациях с симметричной многопроцессорной обработкой, где обычным явлением были двух- и четырехъядерные SMP-серверы и рабочие станции.
В схеме Intel «Семейство / Модель / Степпинг» Pentium Pro относится к семейству 6, модели 1, а его код продукта Intel - 80521.
| Clock | Bus | Кэш L2 | Макс.TDP |
|---|---|---|---|
| 150 МГц | 60 МГц | 256 КБ | 29,2 Вт |
| 166 МГц | 66 МГц | 512 Кбайт | 35 Вт |
| 180 МГц | 60 МГц | 256 Кбайт | 31,7 Вт |
| 200 МГц | 66 МГц | 256 КБ | 35 Вт |
| 200 МГц | 66 МГц | 512 КБ | 37,9 Вт |
| 200 МГц | 66 МГц | 1024 КБ | 44 Вт |
Процесс, используемый для Изготовить кристалл процессора Pentium Pro и изменить его отдельный кристалл кэш-памяти, что привело к сочетанию процессов, используемых в одном пакете:
Pentium Pro (до 512 КБ кэш-памяти) упакован в керамический многокристальный модуль (MCM). MCM содержит две полости на нижней стороне, в которых находится кристалл микропроцессора и сопутствующий кристалл кэш-памяти. Матрицы прикреплены к тепловому стержню, открытая верхняя часть которого помогает теплу от матриц более напрямую передаваться охлаждающему устройству, например радиатору. Матрицы соединяются с корпусом с помощью обычного проводного соединения. Полости закрывают керамической пластиной.
Pentium Pro с кэш-памятью 1 МБ использует пластиковый MCM. Вместо двух полостей есть только одна, в которой находятся три матрицы, прикрепленные к корпусу вместо теплового стержня. Полости залиты эпоксидной смолой.
MCM имеет 387 контактов, из которых примерно половина расположена в матрице сетки выводов (PGA), а половина - в матрице сетки промежуточных выводов (IPGA). Упаковка была разработана для Socket 8.
В 1998 году был выпущен процессор Pentium II Overdrive 300/333 МГц для Socket 8. Обладая 512 КБ полноскоростной кэш-памяти, он был произведен Intel в качестве дополнительного варианта обновления для владельцев систем Pentium Pro. Однако он поддерживал только двустороннюю бесклеевую многопроцессорную обработку, а не четырехпроцессорную или выше, что не делало ее пригодной для использования в обновлении для четырехпроцессорных систем. Эти специально упакованные процессоры Pentium II Xeon использовались для обновления ASCI Red, который стал первым компьютером, достигшим отметки производительности в терафлопс с процессором Pentium Pro, а затем первым, который превысил 2 терафлопс после обновления до Pentium II. Процессоры Xeon.
По мере того, как материнские платы слот 1 стали преобладающими, несколько производителей выпустили адаптеры с разъемом , например Tyan M2020, Asus C-P6S1, Tekram P6SL1 и Abit KP6. Слоты позволяли использовать процессоры Pentium Pro с материнскими платами Slot 1. Чипсет Intel 440FX явно поддерживает процессоры Pentium Pro и Pentium II, но чипсеты Intel 440BX и более поздние Slot 1 не поддерживают Pentium Pro, поэтому слоты для Socket 8 не поддерживают увидеть широкое применение. Разъемы - в виде адаптеров Socket 370 - Slot 1 - вновь стали популярными, когда Intel представила процессоры Socket 370 Celeron и Pentium III.
Pentium Pro ru ed GTL + сигнализация на своей передней шине. Pentium Pro может использоваться сам по себе с четырьмя процессорами. Также были построены восьмиядерные компьютеры Pentium Pro, но они использовали несколько шин.
На конструкцию шины Pentium Pro повлияли Futurebus, Intel iAPX 432 шина, и элементы шины Intel i960. Futurebus задумывался как усовершенствованная шина для замены VMEbus, использовавшейся с Motorola 68000 с конца 1970-х годов, но в комитете по стандартизации она оставалась в застое более десяти лет, если учесть все нюансы. и получается. Инициатива Intel iAPX 432 также потерпела коммерческую неудачу, но в процессе они узнали, как построить шину с разделенными транзакциями для поддержки многопроцессорной системы без кеша. В i960 была усовершенствована шина iAPX 432 с разделенными транзакциями, чтобы включить протокол когерентности кэша, в результате чего был получен набор функций, очень напоминающий первоначальные амбиции Futurebus.
Ведущим архитектором i960 был специалист по суперскалярности Фред Поллак. также был ведущим инженером Intel iAPX 432 и ведущим архитектором чипа i686 Pentium Pro. Без сомнения, он был хорошо знаком со всей этой историей. Pentium Pro был разработан, чтобы включить 4-стороннюю SMP-шину с когерентной кэш-памятью с разделением транзакций в качестве обязательной функции каждого производимого чипа. Это также послужило препятствием для конкуренции в доступе к сокету для производства клонированных процессоров.
Хотя Pentium Pro не был успешным в качестве машины для массового потребителя, из-за плохой поддержки 16-битной версии Windows 95 он стал очень популярным. Успешный на рынке файловых серверов благодаря своей усовершенствованной интегрированной конструкции шины, предлагающей множество расширенных функций, которые ранее были доступны только в сегменте дорогих рабочих станций на рынке товаров широкого потребления.
