Intel Pentium II микропроцессоры

Кіріспе

Intel микропроцессоры

Pentium II бренді 1997 жылдың 7 мамырында Intel компаниясының алтыншы буын микроархитектурасы ("P6") және x86 үйлесімді микропроцессорларын білдіреді. 7,5 миллион транзистордан тұратын (мобильді Dixon үшін 27,4 миллион, 256 КБ L2 кэшпен бірге), Pentium II, 5,5 миллион транзистордан тұратын Pentium Pro-ның бірінші P6 ұрпағының өзегінің жетілдірілген нұсқасы болды. Дегенмен, оның L2 кэш жүйесі Pentium Pro-мен салыстырғанда нашарлаған. Бұл бір ядролы микропроцессор. 1998 жылы Intel Pentium II отбасын кеңейтіп, Pentium II негізіндегі Celeron процессорларын төменгі деңгейдегі компьютерлер үшін және Pentium II Xeon процессорларын серверлер мен жұмыс станциялары үшін шығарды. Celeron процессорларында L2 кэш азайтылған немесе болмаған (кейбір жағдайларда болған, бірақ өшірілген) және 66 Мт/с FSB болды. Xeon процессорлары толық жылдамдықтағы L2 кэш диапазонымен (512 КБ-тан 2048 КБ-қа дейін), 100 Мт/с FSB, ерекше физикалық интерфейспен (Slot 2) және симметриялық мультипроцессорлық қолдауымен сипатталды. 1999 жылдың ақпанында Pentium II, жаңа SSE нұсқаулар жиынтығын қосқан, шамамен бірдей Pentium III процессорымен алмастырылды. Алайда, ескі отбасы жұмыс үстелдері үшін 2001 жылдың маусымына дейін, мобильді құрылғылар үшін 2001 жылдың қыркүйегіне дейін және кіріктірілген құрылғылар үшін 2003 жылдың соңына дейін өндіріле берді. Pentium II процессоры бұрынғы Pentium және Pentium Pro процессорларынан айырмашылығы, CPU сокеті емес, слотқа орнатылатын модульде шығарылды. Процессор және оған байланысты компоненттер пластикалық картриджге орнатылған, кеңейту тақтасына ұқсас қызыл тақтада орналастырылды. Бір жағында бекітілген немесе алынып тасталатын жылутаратушысы бар, кейде ол өз желдеткішін пайдаланған. Бұл үлкен конструкция Intel-ге екінші жадыны процессордан бөліп, оны тығыз байланысты артқы шинада сақтап қалуға мүмкіндік берді. L2 кэш процессордың тактылық жиілігінің жартысында жұмыс істеді, Pentium Pro-дан айырмашылығы, оның L2 кэші процессордың жиілігімен бірдей жұмыс істеді. Алайда, оның ассоциативтілігі 16 жолға дейін арттырылды (Pentium Pro-дағы 4 жолмен салыстырғанда) және оның көлемі әрқашан 512 КБ болды, бұл Pentium Pro-дағы ең кішкентай 256 КБ опциясынан екі есе көп. Пакеттен тыс кэш Pentium Pro-ның төмен өнімділік мәселесін шешіп, Intel-ге Pentium II-ді негізгі баға деңгейінде ұсынуға мүмкіндік берді. Intel Pentium II-де 16 биттік кодты орындау өнімділігін жақсартты, бұл Pentium Pro-ның елеулі кемшілігі болған, сегменттік регистрлер кэшін қосу арқылы. Көптеген тұтынушылық бағдарламалық жасақтамалар әлі де кем дегенде 16 биттік кодты қолданды, себебі әртүрлі факторлардың әсері болды. Ішінара тіркелімдермен байланысты мәселелер де шешілді, құбыржолдарды тазартуды болдырмау үшін ішкі флаг қосылды. L2 кэшінің баяу болуын өтеу үшін Pentium II 32 КБ L1 кэшін, Pentium Pro-дан екі есе көп, сондай-ақ 4 жазу буферін (Pentium Pro-да 2) ұсынды; оларды әрқайсысы бір құбыр желісіне бекітілместен, екі құбыр желісі де пайдалана алады. Pentium II сонымен қатар Pentium MMX-те енгізілген Intel MMX бүтін сандық SIMD нұсқаулар жиынтығын іске асыратын алғашқы P6 негізделген процессор болды. Барлық Klamath және кейбір ерте Deschutes Pentium II процессорлары 512 МБ кэшке орналасуға мүмкіндік беретін біріктірілген L2 кэш контроллері / тег RAM чипін қолданды; теорияда көбірек RAM орнатылуы мүмкін болса да, бұл өте баяу өнімділікке әкелетін еді. Бұл шектеу сол кездегі орташа үй пайдаланушысы үшін маңызды болмаса да, кейбір жұмыс станциялары немесе серверлер пайдаланушыларын алаңдататын еді. Intel бұл шектеуді Pentium II-ді 4 ГБ кэштік кеңістігі бар жоғары сатылы Pentium Pro желісінен ажырату үшін әдейі енгізген болуы мүмкін. Чиптің "82459AD" нұсқасы шамамен 333 МГц және барлық 350 МГц және одан жоғары жылдамдықтағы Pentium II процессорларында бұл шектеуді алып тастады және сонымен қатар 4 ГБ кэштелген аумақты ұсынды.

The Pentium II brand refers to Intel's sixth generation microarchitecture ("P6") and x86 compatible microprocessors introduced on May 7, 1997. Containing 7.5 million transistors (27.4 million in the case of the mobile Dixon with 256 KB on die L2 cache), the Pentium II featured an improved version of the first P6 generation core of the Pentium Pro, which contained 5.5 million transistors. However, its L2 cache subsystem was a downgrade when compared to the Pentium Pros. It is a single core microprocessor. In 1998, Intel stratified the Pentium II family by releasing the Pentium II based Celeron line of processors for low end computers and the Pentium II Xeon line for servers and workstations. The Celeron was characterized by a reduced or omitted (in some cases present but disabled) on die full speed L2 cache and a 66 MT/s FSB. The Xeon was characterized by a range of full speed L2 cache (from 512 KB to 2048 KB), a 100 MT/s FSB, a different physical interface (Slot 2), and support for symmetric multiprocessing. In February 1999, the Pentium II was replaced by the nearly identical Pentium III, which only added the then new SSE instruction set. However, the older family would continue to be produced until June 2001 for desktop units, September 2001 for mobile units, and the end of 2003 for embedded devices. Unlike previous Pentium and Pentium Pro processors, the Pentium II CPU was packaged in a slot based module rather than a CPU socket. The processor and associated components were carried on a daughterboard similar to a typical expansion board within a plastic cartridge. A fixed or removable heatsink was carried on one side, sometimes using its own fan. This larger package was a compromise allowing Intel to separate the secondary cache from the processor while still keeping it on a closely coupled back side bus. The L2 cache ran at half the processor's clock frequency, unlike the Pentium Pro, whose off die L2 cache ran at the same frequency as the processor. However, its associativity was increased to 16 way (compared to 4 way on the Pentium Pro) and its size was always 512 KB, twice of the smallest option of 256 KB on the Pentium Pro. Off package cache solved the Pentium Pro's low yield issues, allowing Intel to introduce the Pentium II at a mainstream price level. Intel improved 16 bit code execution performance on the Pentium II, an area in which the Pentium Pro was at a notable handicap, by adding segment register caches. Most consumer software of the day was still using at least some 16 bit code, because of a variety of factors. The issues with partial registers was also addressed by adding an internal flag to skip pipeline flushes whenever possible. To compensate for the slower L2 cache, the Pentium II featured 32 KB of L1 cache, double that of the Pentium Pro, as well as 4 write buffers (vs. 2 on the Pentium Pro); these can also be used by either pipeline, instead of each one being fixed to one pipeline. The Pentium II was also the first P6 based CPU to implement the Intel MMX integer SIMD instruction set which had already been introduced on the Pentium MMX. All Klamath and some early Deschutes Pentium IIs use a combined L2 cache controller / tag RAM chip that only allows for 512 MB to be cached; while more RAM could be installed in theory, this would result in very slow performance. While this limit was practically irrelevant for the average home user at the time, it was a concern for some workstation or server users. Presumably, Intel put this limitation deliberately in place to distinguish the Pentium II from the more upmarket Pentium Pro line, which has a full 4 GB cacheable area. The '82459AD' revision of the chip on some 333 MHz and all 350 MHz and faster Pentium IIs lifted this restriction and also offered a full 4 GB cacheable area.

Кламат

Klamath Pentium II бастапқы микропроцессоры (Intel өнім коды 80522) 233, 266 және 300 МГц жиілікте жұмыс істеді және 0,35 мкм технологиясымен өндірілді. Дегенмен, 300 МГц нұсқасы 1997 жылдың соңында ғана көптеп қолжетімді болды. Intel 440LX Balboa чипсетін пайдаланған Pentium II негізіндегі жүйелер SDRAM-ды кеңінен танымал етті (ол EDO RAM-ның орнын басты және 430VX арқылы бұрыннан енгізілген болатын), сондай-ақ AGP графикалық шинасын да пайдаланды. 1997 жылдың 14 шілдесінде Intel, бастапқы деңгейдегі серверлер үшін 2 × 72 битті ECC L2 кэшпен жабдықталған Pentium II Klamath нұсқасын ұсынды, бұл әдеттегі модельдердегі 2 × 64 битті ECC емес L2 кэштен ерекшеленеді. Қосымша биттер аппараттық деңгейде қателерді түзету мүмкіндігін қамтамасыз етеді, бұл өнімділікке әсер етпейді. Бұл нұсқаны процессордың бөлік нөмірі арқылы анықтауға болады. Intel-дің "Отбасы/Модель/Ревизия" жүйесінде Klamath процессорлары 6-отбасы, 3-модель болып саналады.

Құрамында су бар

1998 жылдың қаңтарында 333 МГц жиілікпен ұсынылған Deschutes Pentium II (80523) ядросы 0,25 мкм технологиясымен өндірілді және айтарлықтай төмен қуат тұтынуға ие болды. Оның өмірлік циклының соңына таяу, Intel салқындату және жобалау талаптарына сәйкес 500 МГц жиілікке жетуге қабілетті Deschutes чиптері жасалды. Бірақ, олар сатылымға шығарылмады. Бұрыннан-ақ көбейтілгіші құлыпталған чиптерді жоюдың орнына, сынақтан өткізіліп, көбейтілгіші 5-ке орнатылған Deschutes чиптері 333 МГц ретінде сатылды. Бұл 100 МГц шина опциясын өшіру арқылы іске асырылды. Осы туралы білген оверклокерлер аталған чиптерді сатып алып, 500 МГц-тен асып түсетін жиіліктерде жұмыс істетті. Әсіресе, оверклоккеңде "333 МГц" процессорларының соңғы партиясы 350, 400 немесе 450 МГц жиілікте сатылатын процессорларға қарағанда жоғары жылдамдыққа қол жеткізе алды. 100 МТ/с жылдамдықты қолдайтын Deschutes ядроларының шығарылымымен бірге Intel 440BX Seattle чипсетін және оның 440MX, 450NX және 440ZX чипсеттерінен туындаған нұсқаларын ұсынды. 1993 жылдан бері нарықта болған 66 МГц FSB-ны алмастырған 100 МГц FSB, Pentium II процессорлардың өнімділігін жақсартты. Pentium II процессорлары 350 МГц жиіліктен бастап SECC және SECC2 корпустарында шығарылды. Pentium II процессорларының кейінгі нұсқалары дәстүрлі қосылысқа қарағанда, тікелей жылу таратушымен байланысқа ие болған флип-чип технологиясын қолданды. Klamath 4 кэш чипіне ие және бір мезгілде қол жеткізуді жақсарту үшін (2x64 бит) екі портты симуляциялайды, ал Deschutes тек 2 кэш чипіне ие және бірдей тактолық жиілікте L2 кэшінің өнімділігі сәл төмен. Сонымен қатар, Deschutes әрқашан ECC қосылған L2 кэшін пайдаланады. Pentium II Xeon – Deschutes ядросының жоғары деңгейдегі нұсқасы, ол жұмыс станциялары мен серверлерде қолдануға арналған. Негізінен, ол басқа типтегі слотты (Slot 2), корпус дизайнын және қымбат, толық жылдамдықты L2 кэшін қолданды, ол чиптен бөлек орналасқан. 512 КБ, 1 МБ немесе 2 МБ L2 кэштері бар нұсқалар тақтаға орнатылған 512 КБ чиптерінің санына байланысты жасалды. Intel-дің "Отбасы/Модель/Ревизия" жүйесінде Deschutes процессорлары 6-отбасы, 5-модель және 80523 бөлік нөміріне ие.

The Deschutes core Pentium II (80523), which debuted at 333 MHz in January 1998, was produced with a 0.25 μm process and has a significantly lower power draw. Towards the end of its design life, Deschutes chips capable of 500 MHz within Intel cooling and design specifications were produced. However, these were not marketed. Rather than destroy already multiplier locked units, those Deschutes units that had been tested and locked with a multiplier of 5 were sold as being 333 MHz. This was accomplished by disabling the 100 MHz bus option. Overclockers, upon learning of this, purchased the units in question and ran them well over 500 MHz; most notably, when overclocking, the final batch of "333 MHz" CPUs were capable of speeds much higher than CPUs sold at 350, 400, or 450 MHz. Concurrent with the release of Deschutes cores supporting a 100 MT/s front side bus was Intel's release of the 440BX Seattle chipset and its derivatives, the 440MX, 450NX, and 440ZX chipsets. Replacing the aged 66 MHz FSB, which had been on the market since 1993, the 100 MHz FSB resulted in solid performance improvements for the Pentium II lineup. Pentium II chips starting with 350 MHz were released in both SECC and SECC2 form factors. Late Pentium IIs also marked the switch to flip chip based packaging with direct heatsink contact to the die, as opposed to traditional bonding. While Klamath features 4 cache chips and simulates dual porting through interleaving (2x 64 bit) for a slight performance improvement on concurrent accesses, Deschutes only sports 2 cache chips and offers slightly lower L2 cache performance at the same clockspeed. Furthermore, Deschutes always features ECC enabled L2 cache. The Pentium II Xeon was a high end version of Deschutes core intended for use on workstations and servers. Principally, it used a different type of slot (Slot 2), case, board design, and more expensive full speed custom L2 cache, which was off die. Versions were produced with 512 KB, 1 MB or 2 MB L2 caches by varying the number of 512 KB chips incorporated on the board. In Intel's "Family/Model/Stepping" scheme, Deschutes CPUs are family 6, model 5 and have the part number 80523.

Pentium II үдемелі дискісі

1998 жылы 0,25 мкм Deschutes өзегі Pentium II Overdrive процессорын жасау үшін қолданылды, бұл корпоративтік Pentium Pro пайдаланушыларына ескірген серверлерін жаңартуға мүмкіндік беру мақсатында болды. Deschutes өзегін флип-чип корпусында Pentium II Xeon-нан алынған 512 КБ толық жылдамдықты L2 кэш-чипімен Socket 8 форматына сәйкес модульге біріктіру нәтижесінде 60 немесе 66 МГц жылдамдықты алдыңғы шинада жұмыс істей алатын 300 немесе 333 МГц процессор құрылды. Бұл комбинация Pentium II және Pentium II Xeon процессорларының ең тартымды мүмкіндіктерін біріктірді: MMX қолдауы / 16 биттік өнімділіктің жақсаруы және толық жылдамдықтағы L2 кэшін. Кейінірек шыққан "Диксон" мобильді Pentium II процессоры осы комбинацияны 256 КБ толық жылдамдық кэшпен қайталайды. Intel-дің "Отбасы/Модель/Ревизия" жүйесінде Pentium II OverDrive процессоры өзін 6-отбасы, 3-модель деп таниды, бірақ бұл шатастырады, себебі ол 6-отбасы/3-модельді Klamath өзегіне негізделмеген. Intel компаниясының Pentium II процессорларын жаңарту туралы құжаттамасында көрсетілгендей, "Бұл процессордың CPUID коды 163xh болғанымен, ол Pentium II процессордың 065xh процессорлық өзегін пайдаланады".

Тонга

0,25 мкм Tonga ядросы – алғашқы мобильді Pentium II процессоры болды және десктоптық модельдердің барлық мүмкіндіктерін ұсынды. Intel-дің "Отбасы/Модель/Ревизия" жүйесінде Tonga процессорлары 6-отбасы, 5-модель болып саналады.

Диксон

Кейін, 1999 жылы мобильді нарыққа арналған 256 КБ толық жылдамдықтағы кэшке ие 0,25; 0,18 (400 МГц) мкм Dixon өзегі өндірілді. Сарапшылар пікірі бойынша, Dixon өзегі – Pentium II процессорларының ең жылдам түрі болды. Intel-дің "Отбасы/Модель/Ревизия" жүйесінде Dixon процессорлары 6-отбасы, 6-модель болып саналады және олардың Intel өнім коды 80524. Бұл идентификаторлар Mendocino Celeron процессорларымен ортақ.