stringtranslate.com

Пентиум III

Бренд Pentium III [2] (продаваемый как процессор Intel Pentium III , неофициально PIII или P3 ) относится к 32-битным процессорам Intel x86 для настольных и мобильных ПК, основанным на микроархитектуре P6 шестого поколения , представленной 28 февраля 1999 года . Необходимо ] Первые процессоры этой марки были очень похожи на более ранние процессоры Pentium II . Наиболее заметными отличиями было добавление набора инструкций Streaming SIMD Extensions (SSE) (для ускорения вычислений с плавающей запятой и параллельных вычислений), а также введение спорного серийного номера, встроенного в чип во время производства. Pentium III также является одноядерным процессором.

Даже после выпуска Pentium 4 в конце 2000 года, Pentium III продолжал выпускаться с новыми моделями вплоть до начала 2003 года. Затем их производство было прекращено в апреле 2004 года для настольных компьютеров [3] и в мае 2007 года для мобильных устройств. [1]

Ядра процессора

Подобно Pentium II, который он заменил, Pentium III также сопровождался брендом Celeron для младших версий и Xeon для высокопроизводительных производных (серверов и рабочих станций). Pentium III в конечном итоге был заменен Pentium 4 , но его ядро ​​Tualatin также послужило основой для процессоров Pentium M , в которых использовались многие идеи микроархитектуры P6 . Впоследствии именно микроархитектура Pentium M процессоров марки Pentium M, а не NetBurst , присутствующая в процессорах Pentium 4 , легла в основу энергоэффективной микроархитектуры Core процессоров Intel Core 2 , Pentium Dual-Core , Celeron (Core). и Ксеон.

Катмай

Картридж Pentium III Katmai SECC2 со снятым радиатором.
Катмаи Die выстрел

Первым вариантом Pentium III был Katmai (код продукта Intel 80525). Это было дальнейшее развитие Deschutes Pentium II. В Pentium III количество транзисторов увеличилось на 2 миллиона по сравнению с Pentium II. Различия заключались в добавлении исполнительных блоков и поддержке инструкций SSE, а также в улучшенном контроллере кэша L1 ( контроллер кэша L2 остался без изменений, так как он в любом случае будет полностью переработан для Coppermine), что привело к незначительной производительности. улучшения по сравнению с Pentium II Deschutes. Впервые он был выпущен на частотах 450 и 500 МГц 28 февраля 1999 года. Были выпущены еще две версии: 550 МГц 17 мая 1999 года и 600 МГц 2 августа 1999 года. 27 сентября 1999 года Intel выпустила 533B и 600B работает на частоте 533 и 600 МГц соответственно. Суффикс «B» указывал на то, что он имел FSB со скоростью 133 МТ/с вместо FSB со скоростью 100 МТ/с у предыдущих моделей.

Katmai содержит 9,5 миллионов транзисторов, не считая кэша L2 объемом 512 Кбайт (который добавляет 25 миллионов транзисторов), и имеет размеры 12,3 мм на 10,4 мм (128 мм 2 ). Он изготовлен по технологии Intel P856.5, 250-нм комплементарной технологии металл-оксид-полупроводник ( КМОП ) с пятью уровнями алюминиевых межсоединений . [4] В Katmai использовалась та же конструкция на основе слотов, что и в Pentium II, но с более новым картриджем с односторонним контактом для слота 1 (SECC) 2, который обеспечивал прямой контакт ядра ЦП с радиатором. Было несколько ранних моделей Pentium III с частотой 450 и 500 МГц, упакованных в старый картридж SECC, предназначенный для производителей оригинального оборудования (OEM).

Заметным шагом для энтузиастов стал SL35D. Эта версия Katmai официально была рассчитана на частоту 450 МГц, но часто содержала чипы кэша для модели с частотой 600 МГц и поэтому обычно могла работать на частоте 600 МГц.

Медная шахта

Coppermine FC-PGA Pentium III с частотой 900 МГц .
Коппермайн Die выстрел

Вторая версия под кодовым названием Coppermine (код продукта Intel: 80526) была выпущена 25 октября 1999 года и работала на частотах 500, 533, 550, 600, 650, 667, 700 и 733 МГц. С декабря 1999 по май 2000 года Intel выпустила процессоры Pentium III, работающие на частотах 750, 800, 850, 866, 900, 933 и 1000 МГц (1 ГГц). Были изготовлены модели FSB со скоростью 100 МТ/с и FSB со скоростью 133 МТ/с. Для моделей, которые уже были доступны с той же частотой, к названию модели добавлялась буква «E», обозначающая ядра, использующие новый производственный процесс 180 нм. Позже для обозначения моделей FSB с частотой 133 МГц была добавлена ​​​​дополнительная буква «B», в результате чего появился суффикс «EB». По общей производительности Coppermine имел небольшое преимущество перед Athlons Advanced Micro Devices (AMD) , против которых он был выпущен, но это было отменено, когда AMD применила собственное сокращение кристалла и добавила в Athlon встроенный кэш L2. Athlon имел преимущество в интенсивном коде с плавающей запятой, в то время как Coppermine мог работать лучше, когда использовалась оптимизация SSE, но с практической точки зрения разница в работе двух чипов в тактовой частоте была небольшой. Однако AMD смогла увеличить тактовую частоту Athlon, достигнув частоты 1,2 ГГц до запуска Pentium 4.

В плане производительности Coppermine, возможно, стал большим шагом вперед, чем Katmai, представив встроенный кэш L2, который Intel называет Advanced Transfer Cache (ATC). ATC работает на тактовой частоте ядра и имеет емкость 256 КБ, что в два раза превышает объем встроенной кэш-памяти, использовавшейся ранее на Mendocino Celeron. Он является восьмиканальным наборно-ассоциативным , и доступ к нему осуществляется через 256-битную шину Double Quad Word Wide , которая в четыре раза шире, чем у Katmai. Кроме того, задержка была снижена на четверть по сравнению с Katmai. Еще одним маркетинговым термином Intel было Advanced System Buffering , которое включало в себя улучшения, позволяющие лучше использовать преимущества системной шины со скоростью 133 МТ/с. К ним относятся 6 буферов заполнения (против 4 на Katmai), 8 записей очереди шины (против 4 на Katmai) и 4 буфера обратной записи (против 1 на Katmai). [5] Под давлением конкуренции со стороны AMD Athlon компания Intel переработала внутренние компоненты, наконец устранив некоторые известные остановки конвейера . [ нужна цитата ] В результате приложения, пострадавшие от зависаний, работали на Coppermine быстрее до 30%. [ нужна цитация ] Coppermine содержал 29 миллионов транзисторов и был изготовлен по 180-нм техпроцессу.

Coppermine был доступен в 370-контактном исполнении FC-PGA или FC-PGA2 для использования с Socket 370 или в SECC2 для слота 1 (все скорости, кроме 900 и 1100). Процессоры Coppermine FC-PGA и Slot 1 имеют открытый кристалл, однако большинство высокочастотных SKU, начиная с модели 866 МГц, также производились в вариантах FC-PGA2 со встроенным распределителем тепла (IHS). Само по себе это не улучшило теплопроводность, поскольку между кристаллом и радиатором добавился еще один слой металла и термопасты , но это значительно помогло удерживать радиатор ровно прижатым к кристаллу. Ранее компания Coppermines без IHS усложняла монтаж радиатора. [6] Если радиатор не располагался ровно напротив кристалла, эффективность теплопередачи значительно снижалась. Некоторые производители радиаторов начали снабжать свои продукты прокладками, подобными тому, что AMD сделала с Athlon «Thunderbird», чтобы гарантировать ровное расположение радиатора. Сообщество энтузиастов зашло так далеко, что создало прокладки, помогающие поддерживать плоский интерфейс. [7]

Версия 1,13 ГГц (S-Spec SL4HH) была выпущена в середине 2000 года, но о ней отозвали после того, как в результате сотрудничества между HardOCP и Tom's Hardware [8] были обнаружены различные нестабильности в работе нового класса скорости процессора. Ядро Coppermine не смогло надежно достичь частоты 1,13 ГГц без различных настроек микрокода процессора, эффективного охлаждения, более высокого напряжения (1,75 В против 1,65 В) и специально проверенных платформ. [8] Intel официально поддерживала процессор только на своей материнской плате VC820 на базе i820 , но даже эта материнская плата показала нестабильность в независимых тестах сайтов обзора оборудования. В стабильных тестах производительность оказалась ниже номинальной: процессор с частотой 1,13 ГГц соответствовал модели с частотой 1,0 ГГц. Компания Tom's Hardware объяснила этот дефицит производительности расслабленной настройкой процессора и материнской платы для повышения стабильности. [9] Intel потребовалось не менее шести месяцев, чтобы решить проблемы с использованием нового степпинга cD0 и перевыпустить версии с частотой 1,1 ГГц и 1,13 ГГц в 2001 году.

Игровая консоль Microsoft Xbox использует вариант семейства Pentium III/Mobile Celeron в форм-факторе Micro-PGA2 . Обозначение чипов sSpec — SL5Sx, что делает его более похожим на процессор Mobile Celeron Coppermine-128 . Он разделяет с Coppermine-128 Celeron кэш-память второго уровня объемом 128 КБ и техпроцесс 180 нм, но сохраняет 8-канальную ассоциативность кэша от Pentium III. [10]

Хотя его кодовое название могло создать впечатление, что в нем использовались медные межсоединения , на самом деле его межсоединения были алюминиевыми .

Коппермайн Т

Эта версия является промежуточным шагом между Coppermine и Tualatin, с поддержкой низковольтной системной логики, присутствующей в последней, но мощность ядра находится в пределах ранее определенных спецификаций напряжения первой, поэтому она может работать на старых системных платах.

Intel использовала новейшие версии Coppermines FC-PGA2 со степпингом cD0 и модифицировала их так, чтобы они работали с низким напряжением системной шины при 1,25 В AGTL , а также с обычными уровнями сигнала 1,5 В AGTL+ , а также автоматически обнаруживали дифференциальную или несимметричную синхронизацию. Эта модификация сделала их совместимыми с платами Socket 370 последнего поколения, поддерживающими процессоры Tualatin, сохраняя при этом совместимость со старыми платами Socket 370. Coppermine T также имел возможности двусторонней симметричной многопроцессорной обработки, но только на платах Tualatin.

Их можно отличить от процессоров Tualatin по номерам деталей, которые включают цифры «80533», например, артикул SL5QK 1133 МГц — RK80533PZ006256, а артикул SL5QJ 1000 МГц — RK80533PZ001256. [11]

Туалатин

Intel Pentium III-T FC-PGA2 Tualatin-256 с тактовой частотой 1,13 ГГц .
Туалатинский штампованный выстрел

Третья версия, Tualatin (80530), представляла собой испытание нового 130-нм техпроцесса Intel. Pentium III на базе Туалатина выпускались с 2001 по начало 2002 года на частотах 1,0, 1,13, 1,2, 1,26, 1,33 и 1,4 ГГц. Базовое сокращение Coppermine, никаких новых функций добавлено не было, за исключением добавленной логики предварительной выборки данных, аналогичной Pentium 4 и Athlon XP, для потенциально лучшего использования кэша L2, хотя его использование по сравнению с этими новыми процессорами ограничено из-за относительно меньшего размера FSB. полоса пропускания (FSB по-прежнему сохранялась на уровне 133 МГц). [12] Были произведены варианты с кэшем L2 объемом 256 и 512 КБ, последний получил название Pentium III-S; этот вариант в основном предназначался для серверов с низким энергопотреблением, а также имел исключительную поддержку SMP в линейке Tualatin.

Хотя обозначение Socket 370 было сохранено, использование сигнала 1,25 AGTL вместо 1,5 В AGTL+ делало предыдущие материнские платы несовместимыми. [12] Эта путаница перешла и в наименование набора микросхем, где только B-степпинг набора микросхем i815 был совместим с процессорами Tualatin. [13] Компания Intel также разработала новую директиву VRM версии 8.5, которая требовала более точных ступеней напряжения и вводила линию нагрузки Vcore (вместо фиксированного напряжения независимо от тока в версии 8.4). [14] [15] [16] Некоторые производители материнских плат отмечали изменения синими разъемами (вместо белых), а также часто были обратно совместимы с процессорами Coppermine.

Tualatin также лег в основу очень популярного мобильного процессора Pentium III-M, который стал передовым мобильным чипом Intel (Pentium 4 потреблял значительно больше энергии и поэтому не очень подходил для этой роли) на следующие два года. . Чип обеспечивает хороший баланс между энергопотреблением и производительностью, что позволяет найти место как в высокопроизводительных ноутбуках, так и в категории «тонких и легких».

Pentium III на базе Tualatin показал хорошие результаты в некоторых приложениях по сравнению с самым быстрым Pentium 4 на базе Willamette и даже с Athlon на базе Thunderbird. Несмотря на это, его привлекательность была ограничена из-за вышеупомянутой несовместимости с существующими системами, а единственный официально поддерживаемый чипсет Intel для Tualatins, i815, мог обрабатывать только 512 МБ ОЗУ, в отличие от 1 ГБ зарегистрированного ОЗУ со старым несовместимым набором микросхем 440BX. Тем не менее, сообщество энтузиастов нашло способ запустить Tualatins на тогдашних повсеместных платах на базе чипсета BX, хотя зачастую это была нетривиальная задача и требовала определенной степени технических навыков.

Процессоры Pentium III на базе Tualatin обычно можно визуально отличить от процессоров на базе Coppermine по металлическому встроенному теплораспределителю (IHS), закрепленному в верхней части корпуса. Однако последние модели Coppermine Pentium III также имели IHS — встроенный распределитель тепла — это то, что отличает корпус FC-PGA2 от FC -PGA — оба предназначены для материнских плат с Socket 370. [17]

До добавления распределителя тепла иногда было сложно установить радиатор на Pentium III. Нужно было быть осторожным и не прикладывать силу к ядру под углом, потому что это могло привести к растрескиванию краев и углов ядра и разрушению процессора. Также иногда было трудно добиться плоского соприкосновения поверхностей процессора и радиатора, что является критически важным фактором для хорошей теплопередачи. С процессорами Socket 370 это становилось все более сложной задачей по сравнению с их предшественниками со слотом 1 из-за усилий, необходимых для установки кулера на базе сокета, и более узкого двустороннего механизма крепления (слот 1 имел 4-точечное крепление). Таким образом, а также поскольку 130-нм Tualatin имел еще меньшую площадь поверхности ядра, чем 180-нм Coppermine, Intel установила металлический теплоотвод на Tualatin и все будущие процессоры для настольных ПК.

Ядро Tualatin было названо в честь долины Туалатин и реки Туалатин в Орегоне , где Intel имеет крупные производственные и проектные мощности.

Реализация SSE в Pentium III

Слот 1. Процессор Pentium III, установленный на материнской плате.

Поскольку Katmai был построен по тому же 250-нм техпроцессу, что и Pentium II «Deschutes», ему пришлось реализовать потоковые расширения SIMD (SSE) с использованием минимального количества кремния. [18] Для достижения этой цели компания Intel реализовала 128-битную архитектуру путем двойного цикла существующих 64-битных каналов данных и объединения блока умножителя SIMD-FP со скалярным умножителем FPU x87 в один блок. Чтобы использовать существующие 64-битные каналы данных, Katmai выдает каждую инструкцию SIMD-FP как два микрооперации . Чтобы частично компенсировать реализацию только половины архитектурной ширины SSE, Katmai реализует сумматор SIMD-FP как отдельный блок на втором диспетчерском порту. Такая организация позволяет выполнять половину умножения SIMD и половину независимого сложения SIMD вместе, возвращая пиковую пропускную способность к четырем операциям с плавающей запятой за цикл — по крайней мере, для кода с равномерным распределением умножений и сложений. [4] [19]

Проблема заключалась в том, что аппаратная реализация Katmai противоречила модели параллелизма, подразумеваемой набором инструкций SSE. Программисты столкнулись с дилеммой планирования кода: «Должен ли SSE-код быть настроен для ограниченных ресурсов выполнения Katmai или его следует настроить для будущего процессора с большим количеством ресурсов?» Оптимизация SSE, специфичная для Katmai, дала максимально возможную производительность для семейства Pentium III, но была неоптимальной для более поздних версий Coppermine, а также для будущих процессоров Intel, таких как серии Pentium 4 и Core.

Основные характеристики

Сравнение размеров кристаллов Pentium III

Споры о вопросах конфиденциальности

Pentium III был первым процессором x86, который имел уникальный, легко извлекаемый идентификационный номер, называемый серийным номером процессора (PSN). PSN процессора Pentium III может быть прочитан программным обеспечением [20] с помощью инструкции CPUID , если эта функция не отключена в BIOS .

29 ноября 1999 года Комиссия Европейского парламента по оценке возможностей науки и технологий (STOA) после своего доклада о методах электронного наблюдения попросила членов парламентского комитета рассмотреть правовые меры, которые «предотвратили бы установку этих чипов в компьютеры европейских стран». граждане». [21]

В конечном итоге Intel удалила функцию PSN из Pentium III на базе Tualatin, и эта функция отсутствовала в Pentium 4 и Pentium M.

Во многом эквивалентная функция — защищенный идентификационный номер процессора (PPIN) — позже была добавлена ​​к процессорам x86 без особого внимания общественности, начиная с архитектуры Intel Ivy Bridge и совместимых процессоров AMD Zen 2. Он реализован как набор регистров, специфичных для модели , и полезен для обработки исключений при проверке машины . [22]

Pentium III RNG (генератор случайных чисел)

В Pentium III была добавлена ​​новая функция: аппаратный генератор случайных чисел . [23] [24] Это было описано как «несколько генераторов объединяют свои выходные сигналы, и эта нечетная форма сигнала дискретизируется асинхронно». [25]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ab «Уведомление об изменении продукта № 104109-00» (PDF) . Интел. 14 мая 2004 г. Архивировано из оригинала (PDF) 19 июля 2004 г. . Проверено 14 октября 2019 г.
  2. ↑ Зал славы микропроцессоров, Intel Corporation , заархивировано из оригинала 6 апреля 2008 г. , получено 11 августа 2007 г.
  3. ^ «Уведомление об изменении продукта № 102839-00» (PDF) . Интел. 14 октября 2002 г. Архивировано из оригинала (PDF) 22 марта 2003 г. . Проверено 14 октября 2019 г.
  4. ^ аб Дифендорф, Кейт (8 марта 1999 г.). «Pentium III = Pentium II + SSE: архитектура SSE в Интернете повышает производительность мультимедиа» (PDF) . Отчет микропроцессора . 13 (3) . Проверено 1 сентября 2017 г.
  5. ↑ Пабст, Томас (25 октября 1999 г.). «Новые улучшения Коппермайна» . Проверено 1 сентября 2017 г.
  6. ^ «Обзор кулеров Alpha FC-PAL35T и POP66T» . Технозона . 12 апреля 2000 г. Архивировано из оригинала 27 июня 2006 г.
  7. ↑ Вербист, Тим (3 декабря 2000 г.). «Медные шайбы». Оверклокеры онлайн .
  8. ^ Аб Пабст, Томас (28 августа 2000 г.). «Intel признает проблемы с Pentium III 1,13 ГГц: производство и поставки остановлены». Аппаратное обеспечение Тома .
  9. ↑ Пабст, Томас (28 августа 2000 г.). «Последнее обновление процессора Intel Pentium III с тактовой частотой 1,13 ГГц». Аппаратное обеспечение Тома .
  10. ^ «VHJ: Больше о процессоре Xbox» . Журнал аппаратного обеспечения Вана .
  11. ^ Ядро Intel Pentium III Coppermine-T , получено 8 июля 2010 г.
  12. ^ аб Шимпи, Ананд Лал (30 июля 2001 г.). «Intel Pentium III 1,2 ГГц, 0,13 микрон Tualatin: Celeron будущего». Анандтех . Проверено 5 апреля 2018 г.
  13. ^ «B-Stepping с I815 / Solano - последний проходной маневр: Tualatin 1266 с 512 КБ по сравнению с Athlon и P4» . Аппаратное обеспечение Тома . 19 сентября 2001 года . Проверено 5 апреля 2018 г.
  14. ^ "Обзор процессора Tualatin сервера" . iXBT Labs . Проверено 5 апреля 2018 г.
  15. ^ «Обзор iXBT Labs — Intel Celeron 1,2 ГГц на базе Tualatin для Socket 370» . iXBT Labs . Проверено 5 апреля 2018 г.
  16. ^ Рекомендации по проектированию преобразователя постоянного тока VRM 8.5. Интел . Июль 2001 года.
  17. ^ Лал Шимпи, Ананд. Intel Pentium III 1,2 ГГц 0,13 микрон Tualatin: Celeron будущего, Anandtech, 30 июля 2001 г.
  18. ^ Джаганнатх Кешава, Владимир Пентковский (1999). «Компромиссы при реализации процессора Pentium III» (PDF) . Журнал технологий Intel . Проверено 1 сентября 2017 г.
  19. ^ «Оптимизация архитектуры Intel® — Справочное руководство» (PDF) . 1999 . Проверено 1 сентября 2017 г.
  20. ^ "Страница отказа от поддержки серийного номера P3" .
  21. ^ «Консультативная группа просит ЕС рассмотреть вопрос о запрете Pentium III» . CNN . 29 ноября 1999 г.
  22. ↑ Ларабель, Майкл (19 марта 2020 г.). «Поддержка AMD Plumbing Linux для считывания защищенного идентификационного номера процессора (PPIN)» . Фороникс . Проверено 20 марта 2020 г.
  23. ↑ Роберт Московиц (12 июля 1999 г.). «Случайная природа конфиденциальности». Сетевые вычисления .
  24. ^ «Аппаратная безопасность». Проводной . Январь 1999 года.
  25. ↑ Терри Риттер (21 января 1999 г.). «Пентиум III RNG».

Внешние ссылки

Таблицы данных Intel