P6 (mikroarchitektura) - P6 (microarchitecture)

P6
Obecná informace
Spuštěno 1. listopadu 1995 ; Před 25 lety ( 1. listopadu 1995 )
Výkon
Max. Taktovací frekvence CPU 233 MHz až 1,40 GHz
Rychlost FSB 66 MHz až 133 MHz
Mezipaměti
Mezipaměť L1 Pentium Pro: 16 KB na jádro (8 KB I mezipaměť + 8 KB D mezipaměť) Pentium II/3: 32 KB (16 KB I mezipaměť + 16 KB D mezipaměť)
Mezipaměť L2 128 KB až 512 KB
256 KB až 2048 KB (Xeon)
Architektura a klasifikace
Architektura P6 x86
Instrukce x86
Rozšíření
Fyzické specifikace
Tranzistory
Jádra
Zásuvka
Produkty, modely, varianty
Model (y)
Varianty
Dějiny
Předchůdce P5
Nástupce NetBurst , Intel Core

P6 mikroarchitektury je šestá generace Intel x86 mikroarchitektury , realizuje Pro Pentium mikroprocesor, který byl představen v listopadu 1995. To je často označován jako i686 . To bylo následováno mikroarchitekturou NetBurst v roce 2000, ale nakonec ožilo v řadě mikroprocesorů Pentium M. Nástupcem varianty Pentium M mikroarchitektury P6 je mikroarchitektura Core, která je také odvozena od mikroarchitektury P6.

Od Pentium Pro po Pentium III

Jádro P6 bylo šestou generací mikroprocesoru Intel v řadě x86. První implementací jádra P6 byl procesor Pentium Pro v roce 1995, bezprostřední nástupce původního designu Pentium (P5).

Procesory P6 dynamicky překládat IA-32 instrukce do sekvencí pufrovaného RISC-jako mikro-operace , a pak se analyzuje a přeřazovací mikro-operací, aby se odhalila paralelizovatelné operace, které mohou být vydány k více než jedné prováděcí jednotky najednou. Pentium Pro nebyl prvním čipem x86, který tuto techniku používal - používal jej také NexGen Nx586 , představený v roce 1994 - ale byl to první čip Intel x86, který tak učinil.

Některé techniky poprvé použité v prostoru x86 v jádru P6 zahrnují:

  • Spekulativní provádění a dokončování mimo pořadí (Intel to nazývá „dynamické provádění“), což vyžadovalo nové vyřazovací jednotky v jádru provádění. Toto zmenšilo zablokování potrubí a částečně umožnilo větší škálování rychlosti Pentium Pro a postupných generací CPU.
  • Superpipelining, který se zvýšil z 5stupňového potrubí Pentium na 14 Pentium Pro a raný model Pentium III (Coppermine), a nakonec se proměnil v méně než 10stupňové potrubí Pentium M pro vestavěný a mobilní trh kvůli energetické neefektivitě a problémy s vyšším napětím, které se vyskytly u předchůdce, a poté opět prodloužení 10- až 12stupňového potrubí zpět na Core 2 kvůli potížím se zvyšováním hodinové rychlosti při zlepšování výrobního procesu může nějakým způsobem negovat nějaký negativní dopad vyšší spotřeby energie na hlubší konstrukce potrubí.
  • PAE a širší 36bitová adresová sběrnice pro podporu 64 GB fyzické paměti (lineární adresový prostor procesu byl stále omezen na 4 GB).
  • Přejmenování registru , které umožnilo efektivnější provádění více instrukcí v kanálu.
  • Pokyny CMOV se hojně používají při optimalizaci kompilátoru .
  • Další nové pokyny: FCMOV, FCOMI/FCOMIP/FUCOMI/FUCOMIP, RDPMC, UD2.
  • Nové pokyny v jádru Pentium II Deschutes: MMX, FXSAVE, FXRSTOR.
  • Nové pokyny v Pentium III: SSE .

Architektura P6 trvala tři generace od Pentium Pro po Pentium III a byla široce známá pro nízkou spotřebu energie, vynikající celočíselný výkon a relativně vysoké instrukce na cyklus (IPC). Řada procesorových jader P6 byla následována architekturou NetBurst (P68), která se objevila se zavedením Pentium 4 . Jednalo se o zcela odlišný design založený na použití velmi dlouhých potrubí, která upřednostňovala vysokou rychlost hodin za cenu nižšího IPC a vyšší spotřeby energie.

Čipy na bázi P6

P6 Varianta Pentium M

P6 Pentium M
Pentium M.jpg
Obecná informace
Spuštěno 12. března 2003
Výkon
Max. Taktovací frekvence CPU 600 MHz až 2,26 GHz
Rychlost FSB 400 MT/s až 533 MT/s
Mezipaměti
Mezipaměť L1 64 kB (32 kB mezipaměti I + 32 kB mezipaměti D)
Mezipaměť L2 512 KB až 2048 KB
Architektura a klasifikace
Architektura P6 x86
Instrukce MMX
Rozšíření
Fyzické specifikace
Tranzistory
Zásuvka
Produkty, modely, varianty
Model (y)
Dějiny
Předchůdce NetBurst
Nástupce Vylepšené Pentium M

Po vydání Pentium 4-M a Mobile Pentium 4 bylo rychle zjištěno, že nové mobilní procesory NetBurst nejsou ideální pro mobilní počítače. Procesory založené na Netburstu jednoduše nebyly tak účinné na hodiny nebo na watt ve srovnání s jejich předchůdci P6. Mobilní procesory Pentium 4 běžely mnohem tepleji než procesory Pentium III-M a nenabízely významné výkonnostní výhody. Jeho neefektivita ovlivnila nejen složitost chladicího systému, ale také důležitou životnost baterie.

Intel si uvědomil, že jejich nová mikroarchitektura není pro mobilní prostor tou nejlepší volbou, a proto se Intel vrátil na rýsovací prkno a navrhl design, který by byl optimálně vhodný pro tento segment trhu. Výsledkem byl modernizovaný design P6 s názvem Pentium M :

Přehled designu

  • Čtyřpumpovaný přední autobus. S počátečním jádrem Banias Intel přijal FSB 400  MT/s, který byl poprvé použit v Pentiu 4. Dothanské jádro se po vývoji Pentia 4 přesunulo na FSB 533 MT/s.
  • Větší mezipaměť L1/L2 . Mezipaměť L1 se u všech modelů zvýšila z 32 kB předchůdce na současných 64 kB. Zpočátku 1 MB L2 cache v jádru Banias, poté 2 MB v jádru Dothan. Aktivace dynamické mezipaměti kvadrantovým voličem ze spánkových stavů.
  • SSE2 Streaming SIMD (Single Instruction, Multiple Data) Extensions 2 support.
  • 10 nebo 12stupňový vylepšený instrukční kanál, který umožňuje vyšší rychlosti hodin bez prodlužování stupně potrubí, snížený ze 14 stupňů na Pentium Pro/II/III.
  • Specializovaná správa zásobníku registrů.
  • Přidání globální historie, nepřímé predikce a predikce smyčky do tabulky predikce větví. Odstranění místní predikce.
  • Mikrooperace Fúze určitých dílčích instrukcí zprostředkovaných dekódovacími jednotkami. Příkazy x86 mohou mít za následek menší počet mikrooperací RISC, a proto k dokončení vyžadují méně cyklů procesoru.

Pentium M byl několik let energeticky nejefektivnějším procesorem x86 pro notebooky, přičemž spotřeboval maximálně 27 wattů při maximálním zatížení a 4-5 wattů při nečinnosti. Zvýšení efektivity zpracování, které přinesla jeho modernizace, jí umožnilo soupeřit s mobilním Pentiem 4 s taktem vyšším o 1 GHz (nejrychleji taktovaným mobilním Pentiem 4 ve srovnání s nejrychleji taktovaným Pentiem M) a vybaveno mnohem větší pamětí a šířkou pásma sběrnice. První procesory rodiny Pentium M („Banias“) interně podporují PAE, ale v informacích o CPUID nezobrazují příznak podpory PAE; to způsobuje, že některé operační systémy (primárně distribuce Linuxu) odmítají zavést takové procesory, protože v jejich jádrech je vyžadována podpora PAE.

Varianta Banias/Dothan

P6 Variant Enhanced Pentium M

P6 Enhanced Pentium M
Obecná informace
Spuštěno 2006
Výkon
Max. Taktovací frekvence CPU 1,06 GHz až 2,33 GHz
Rychlost FSB 533 MT/s až 667 MT/s
Mezipaměti
Mezipaměť L1 64 kB
Mezipaměť L2 1 MB až 2 MB
2 MB (Xeon)
Architektura a klasifikace
Architektura P6 x86
Instrukce MMX
Rozšíření
Fyzické specifikace
Tranzistory
Zásuvka
Produkty, modely, varianty
Model (y)
Dějiny
Předchůdce Pentium M
Nástupce Intel Core

Procesor Yonah byl uveden na trh v lednu 2006 pod značkou Core . Jedno a dvoujádrové mobilní verze byly prodávány pod značkami Core Solo, Core Duo a Pentium Dual-Core a serverová verze byla vydána jako Xeon LV . Tyto procesory poskytly částečná řešení některých nedostatků Pentia M přidáním:

  • Podpora SSE3
  • Jedno- a dvoujádrová technologie se 2 MB sdílené mezipaměti L2 (organizace restrukturalizačního procesoru)
  • Zvýšená rychlost FSB s FSB běžící na 533 MT/s nebo 667 MT/s.
  • 12stupňový instrukční kanál.

Výsledkem byla prozatímní mikroarchitektura pro nízkonapěťové CPU, částečně mezi P6 a následující mikroarchitekturou Core.

Varianta Yonah

Plán


Nástupce

27. července 2006 byla spuštěna mikroarchitektura Core , derivát P6, ve formě procesoru Core 2 . Následně bylo vydáno více procesorů s mikroarchitekturou Core pod značkami Core 2, Xeon , Pentium a Celeron . Mikroarchitektura Core je poslední hlavní řadou procesorů společnosti Intel, která využívá FSB , se všemi pozdějšími procesory Intel založenými na Nehalem a novějších mikroarchitekturách Intel s integrovaným řadičem paměti a sběrnicí QPI nebo DMI pro komunikaci se zbytkem systému. Vylepšení ve srovnání s procesory Intel Core byla:

  • 14stupňový instrukční kanál, který umožňuje vyšší rychlosti hodin.
  • Podpora SSE4.1 pro všechny modely Core 2 vyrobené na 45 nm litografii.
  • Podpora 64bitové architektury x86-64 , kterou dříve nabízely pouze procesory Prescott, poslední architektonická splátka Pentium 4 .
  • Zvýšená rychlost FSB v rozmezí od 533 MT/s do 1600 MT/s.
  • Vyšší velikost mezipaměti L2 s velikostí mezipaměti L2 v rozmezí od 1 MB do 12 MB (procesory Core 2 Duo používají sdílenou mezipaměť L2, zatímco procesory Core 2 Quad s polovinou celkové mezipaměti sdílí každý pár jader)
  • Dynamic Front Side Bus Throttling (některé mobilní modely), kde se rychlost FSB sníží na polovinu, což v důsledku sníží rychlost procesoru na polovinu. Procesor se tak přepne do režimu nízké spotřeby energie, který se nazývá Super Low Frequency Mode, což pomáhá prodloužit životnost baterie.
  • Technologie Dynamic Acceleration pro některé mobilní procesory Core 2 Duo a technologie Dual Dynamic Acceleration pro mobilní procesory Core 2 Quad. Technologie Dynamic Acceleration Technology umožňuje CPU přetaktovat jedno jádro procesoru a vypnout ho. V technologii Dual Dynamic Acceleration Technology jsou dvě jádra deaktivována a dvě jádra jsou přetaktována. Tato funkce se spustí, když aplikace používá pouze jedno jádro pro Core 2 Duo nebo až dvě jádra pro Core 2 Quad. Přetaktování se provádí zvýšením násobiče hodin o 1.

Zatímco všechny tyto čipy jsou technicky deriváty Pentium Pro, architektura od svého vzniku prošla několika radikálními změnami.

Viz také

Reference