Pentium — линейка микропроцессоров Intel¶
Pentium — линейка микропроцессоров компании Intel, впервые представленная в 1993 году и ставшая одним из самых узнаваемых брендов в истории персональных компьютеров. Процессоры Pentium основывались на архитектуре x86 и выпускались в нескольких поколениях, отличавшихся микроархитектурой, техпроцессом и набором команд. Бренд Pentium использовался Intel до середины 2000-х годов, после чего постепенно сменился обозначениями Core, Celeron и Pentium M/D.
¶История создания
Разработка Pentium началась в конце 1980-х годов под внутренним кодовым обозначением P5. Проект возглавлял инженер John H. Crawford. Целью было создать процессор с суперскалярной архитектурой — способностью выполнять несколько инструкций за такт, что стало бы существенным шагом вперёд относительно Intel 80486.
Первый процессор Pentium (модель P5, техпроцесс 800 нм) был анонсирован 22 марта 1993 года. Рабочие частоты первых моделей составляли 60 и 66 МГц. Процессор имел 3,1 млн транзисторов, два целочисленных конвейера и кэш первого уровня 8 КБ (по 8 КБ для инструкций и данных). Шина данных составляла 64 бита — вдвое шире, чем у 486.
¶Микроархитектура
Pentium стал первым массовым процессором Intel с суперскалярным исполнением: два параллельных конвейера (кодовые обозначения U и V) позволяли выполнять до двух инструкций за такт. Внутри применялся предсказатель переходов, объединённый кэш L1 и шина данных шириной 64 бита.
В 1995 году вышел Pentium Pro (P6) — процессор с полностью переработанной микроархитектурой, включавшей декомпозицию инструкций в микрооперации, out-of-order исполнение и кэш второго уровня 256 КБ на кристалле. Pentium Pro позиционировался для серверов и рабочих станций, но именно архитектура P6 легла в основу последующих массовых процессоров.
¶Основные поколения
| Поколение | Год | Техпроцесс | Примерная частота | Особенности |
|---|---|---|---|---|
| Pentium (P5) | 1993 | 800 нм | 60–66 МГц | Первый суперскалярный x86 |
| Pentium (P54C) | 1994 | 600 нм | 75–200 МГц | Более экономичное ядро |
| Pentium Pro | 1995 | 500 нм | 150–200 МГц | Архитектура P6, кэш L2 на кристалле |
| Pentium MMX | 1997 | 350 нм | 166–233 МГц | Расширение MMX для мультимедиа |
| Pentium II | 1999 | 250 нм | 233–450 МГц | Слотный корпус, кэш L2 на картридже |
| Pentium III | 1999 | 250 нм | 450–1400 МГц | Набор инструкций SSE |
| Pentium 4 | 2000 | 180 нм | 1,3–3,8 ГГц | Архитектура NetBurst, длинный конвейер |
| Pentium D | 2005 | 90 нм | 2,8–3,7 ГГц | Двухъядерный (два кристалла на кристалл-носителе) |
¶Pentium MMX
В январе 1997 года Intel выпустила Pentium с расширением MMX — набором из 57 новых инструкций, оптимизированных для обработки мультимедийных данных: аудио, видео, трёхмерной графики. MMX работал с пакетной обработкой данных (SIMD) по 64-битным регистрам. Для многих пользователей Pentium MMX стал первым процессором, способным комфортно воспроизводить видео и запускать игры с трёхмерной графикой.
¶Pentium II и Pentium III
Pentium II (1999) объединил ядро P6 с расширением MMX и использовал корпус Slot 1 — картридж, напоминающий картридж игровых приставок. Кэш L2 располагался на отдельной плате рядом с кристаллом и работал на половинной частоте.
Pentium III (1999) добавил набор инструкций SSE (Streaming SIMD Extensions) — 70 новых команд для обработки потоковых данных по 128 бит, а также 64-битный серийный номер процессора (Processor Serial Number), вызвавший критику со стороны защитников приватности. Позднее Pentium III перешёл на корпус Socket 370 и техпроцесс 130 нм (ядро Tualatin).
¶Pentium 4 и архитектура NetBurst
В ноябре 2000 года Intel представила Pentium 4 с архитектурой NetBurst, построенной вокруг глубокого конвейера (Pipeline) — до 20 стадий в ядре Willamette, позднее увеличенного до 31 стадии в Prescott. Глубокий конвейер позволял наращивать частоту, но снижал IPC (число инструкций за такт) и увеличивал тепловыделение. Модели на ядре Prescott (2004) с техпроцессом 90 нм известны высоким энергопотреблением и нагревом.
¶Pentium M и переход к Core
В 2003 году Intel выпустила Pentium M — мобильный процессор, созданный на основе доработанного ядра Pentium III (Tualatin) с увеличенным кэшем и оптимизацией энергопотребления. Серия Pentium M легла в основу новой микроархитектуры Core, на базе которой в 2006 году появились настольные процессоры Core 2 Duo. С этого момента бренд Pentium постепенно отошёл на второй план, сохраняясь лишь в бюджетной линейке.
¶Pentium в России
В России и СНГ процессоры Pentium стали символом перехода от 80286/80386 к современным ПК. В середине 1990-х годов сборки на базе Pentium были типовым решением для офисов и домашних компьютеров. В 1996–1998 годах в розничной торговле широко распространены были сборки на базе Pentium 133–200 МГц и Pentium MMX. Позднее Pentium II и Pentium III использовались в школьных компьютерных классах и интернет-кафе.
¶Наследие
Бренд Pentium остаётся в линейке Intel в качестве обозначения бюджетных процессоров — например, Pentium Gold и Pentium Silver (на базе архитектур Golden Cove и Gracemont). Название Pentium стало нарицательным обозначением процессора персонального компьютера в массовой культуре 1990-х годов.
Источники:
- Intel Corporation — официальная история процессоров Pentium
- Библиотека технической документации Intel (Intel Developer Zone)
- Hennessy, J. L., Patterson, D. A. — Computer Architecture: A Quantitative Approach
- Статьи журнала «PC Magazine» и «Byte», 1993–2001 гг.