Pentium II

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск
Pentium II
Pentium II

Intel Pentium II (произносится: Интел Пентиум два) — процессор архитектуры x86, анонсированный 7 мая 1997 года. Ядро Pentium II представляет собой модифицированное ядро P6 (впервые использованное в процессорах Pentium Pro). Основными отличиями от предшественника являются увеличенный с 16 до 32 Кб кэш первого уровня и наличие блока SIMD-инструкций MMX (появившихся немногим ранее в Pentium MMX), повышена производительность при работе с 16-разрядными приложениями. В системах, построенных на базе процессора Pentium II, повсеместное применение нашли память SDRAM и шина AGP.

Общие сведения[править]

Файл:Pentium-II-cartridges.jpg
Pentium-II: SECC и SECC2

Процессор Pentium II представляет собой картридж SECC или SECC2 (отличающийся более простой конструкцией), содержащий процессорную плату («субстрат») с установленными на ней ядром процессора, микросхемами кэш-памяти BSRAM и tag-RAM. Кэш-память второго уровня работает на половине частоты ядра. Процессор предназначен для установки в 242-контактный щелевой разъём Slot 1.

Существует также вариант Pentium II OverDrive в корпусе PGA (устанавливается в гнездовой разъём Socket 8) с полноскоростным кэшем второго уровня, предназначенный для замены Pentium Pro.

Модели[править]

Первые процессоры Pentium II (Klamath) были предназначены для рынка настольных персональных компьютеров и производились по 350 нм техпроцессу. Дальнейшим развитием семейства десктопных Pentium II стало 250 нм ядро Deschutes. Через некоторое время вышли процессоры Mobile Pentium II, предназначенный для установки в ноутбуки, и Xeon, ориентированный на высокопроизводительные системы и серверы. На базе ядра Deschutes выпускались также процессоры Celeron (Covington), предназначенные для использования в недорогих компьютерах. Они представляли собой Pentium II, лишённый картриджа и кэша второго уровня.

Процессоры Pentium II для настольных компьютеров (desktop)
Кодовое имя ядра Klamath Deschutes
Техпроцесс (нм) 350 250
Тактовая частота ядра (МГц)
233
266
300
266
300
333
350
400
450
Анонсирован
7 мая 1997
1 сентября 1998
26 января 1998
15 апреля 1998
24 августа 1998

Pentium II[править]

Klamath[править]

Pentium II (Klamath)

Ядро Klamath является эволюционным продолжением ядра P6, на котором был построен Pentium Pro. Кэш-память первого уровня увеличена с 16 до 32 Кб, добавлен блок SIMD-инструкций MMX, внесены изменения с целью повышения производительности при работе с 16-битным кодом. Процессор имеет возможность работы в двухпроцессорных системах (в отличие от Pentium Pro, способного работать в четырёхпроцессорных системах).

Кэш второго уровня был вынесен из корпуса процессора, в результате чего стоимость производства процессора была существенно снижена, так как это позволяло Intel не заниматься производством микросхем кэш-памяти, а закупать их (использовались микросхемы BSRAM производства Toshiba и NEC). Кэш объёмом 512 Кб (четыре микросхемы, расположенные на обеих сторонах процессорной платы) работал на половине частоты ядра.

Процессор выпускался по 350 нм технологии, имел напряжение ядра 2.8 В, выделял большое количество тепла и не обладал высоким частотным потенциалом.

Все процессоры на ядре Klamath выпускались в картридже SECC (полностью закрытый картридж с пластиной теплоотвода).

Deschutes[править]

Pentium II (Deschutes B0)
Pentium II (Deschutes B0)
Pentium II (Deschutes B0 в корпусе SECC2/OLGA)

26 января 1998 года Intel анонсировала процессор Pentium II, построенный на новом ядре, носящем кодовое имя Deschutes. В отличие от Klamath, процессоры с ядром Deschutes изготавливалось по 250 нм техпроцессу, напряжение ядра было снижено до 2.0 В, что позволило значительно снизить тепловыделение и поднять планку максимальной частоты до 450 МГц. Большинство процессоров ревизий Вх способны работать и на частотах свыше 500 МГц.

Кэш второго уровня объёмом 512 Кб по-прежнему работал на половине частоты ядра, однако был выполнен в виде двух микросхем BSRAM, расположенных по обе стороны кристалла процессора. По некоторым данным, это могло приводить к незначительным потерям в производительности относительно Klamath на равных частотах. В последних ревизиях процессора Pentium II и ранних Pentium III расположение микросхем было изменено: микросхемы расположились друг над другом справа от кристалла.

Подверглась изменениям и tag-RAM: вместо микросхемы Intel 82459AB, обладавшей довольно высоким тепловыделением, используются микросхемы 82459AC (в процессорах ревизии А0) и 82459AD. Последняя практически не нагревается и работоспособна на частотах свыше 500 МГц. Изначально tag-RAM располагалась на обратной стороне платы под кристаллом, а затем была перемещена вслед за микросхемами кэш-памяти.

Ранние процессоры с ядром Deschutes, как и Klamath, имели картридж типа SECC. Охлаждение кэш-памяти в этом картридже было затруднено: пластина теплоотвода не касалась микросхем BSRAM, поэтому сначала пластина теплоотвода была модернизирована (появились выступы, позволяющие осуществить контакт с микросхемами), а затем исчезла. Картридж без теплоотводной пластины получил наименование SECC2.

Чтобы отличить модели, работающие на одинаковых частотах (266 и 300 МГц), но имеющие разные ядра, у процессоров, построенных на ядре Deschutes, в конце названия дописывали литеру «A». Ранние процессоры (с частотами 266, 300, 333, 350 и 400 МГц) имели размер кристалла 131 мм², с выходом новой ревизии размеры кристалла уменьшились до 118 мм². Процессоры с частотой 350 МГц и выше работали с внешней частотой 100 МГц. Модифицированное ядро Deschutes, в котором появился блок SSE, получило наименование Katmai и легло в основу следующего процессора компании Intel — Pentium III.

Pentium II OverDrive[править]

Процессоры серии OverDrive традиционно предназначались для модернизации систем предыдущего поколения. Pentium II OverDrive, представленный 10 августа 1998, предназначен для модернизации систем на базе Pentium Pro и устанавливается в разъем Socket 8. В основе процессора лежит ядро P6T (модифицированное ядро Deschutes). Основным отличием его от Deschutes является полноскоростной кэш второго уровня. Существовала единственная модель Pentium II OverDrive, работавшая на частоте 333 МГц (частота шины — 66 МГц) или 300 МГц (60 МГц), в зависимости от системной платы.

Mobile Pentium II[править]

Мобильные процессоры Mobile Pentium II выпускались на основе ядер Tonga и Dixon. Они отличались пониженным напряжением питания, имели небольшое тепловыделение, что и позволяло использовать их в ноутбуках и лэптопах.

Процессоры на ядре Tonga выпускались по 250 нм. техпроцессу в корпусе BGA и устанавливались в картридж вместе с микросхемами кэш-памяти второго уровня общим объёмом 512 Кб.

Процессоры на ядре Dixon выпускались по 180 нм. техпроцессу и имели интегрированный кэш второго уровня, работавший на частоте ядра. Эти процессоры имели корпус BGA или mPGA и могли устанавливаться либо в картридж, либо непосредственно на системную плату.

Положение на рынке и сравнение с конкурентами[править]

Pentium II являлся флагманским процессором компании Intel для настольных компьютеров с момента выхода в мае 1997 года и до появления на рынке процессора Pentium III в феврале 1999 года. Параллельно с Pentium II существовали следующие x86-процессоры:

  • Intel Pentium MMX. Был представлен за 4 месяца до появления Pentium II. С момента Pentium II и до появления первых процессоров Celeron в 1998 году, Pentium MMX служил основой для недорогих компьютеров.
  • Intel Celeron. Предназначался для рынка недорогих настольных компьютеров. Первоначально представлял собой Pentium II, лишённый кэш-памяти второго уровня. Серьёзно уступал в большинстве задач как Pentium II, так и конкурентам. После перевода семейства на новое ядро, Celeron, получивший 128Кб полноскоростного кэша второго уровня в некоторых задачах не только не уступал Pentium II, но и опережал его при равных частотах за счёт более скоростного кэша.
  • AMD K6. Являлся конкурентом процессора Pentium MMX на рынке недорогих процессоров.
  • AMD K6-2. Являлся конкурентом процессоров Pentium II и Celeron. Имел значительно более низкую цену, чем Pentium II. В офисных приложениях и приложениях, оптимизированных под набор инструкций 3DNow! превосходил Pentium II. За счёт устаревшего FPU уступал как Pentium II, так и Celeron при работе с числами с плавающей запятой, что отрицательно сказывалось в первую очередь на производительности в мультимедийных приложениях и играх, не оптимизированных под 3DNow!.
  • Cyrix M-II. В офисных приложениях незначительно уступал Pentium II, Celeron и K6-2. В мультимедийных приложениях и играх отставание было более серьёзным. Был популярен как основа для офисных компьютеров за счёт невысокой стоимости (по соотношению цена/производительность процессор был одним из лучших в своём классе).
  • IDT WinChip 2. Предназначался для недорогих компьютеров. Являлся конкурентом процессоров K6-2 и Celeron. Стоил немногим меньше K6-2, в производительности уступал как K6-2, так и Celeron.
  • Rise mP6. Разрабатывался как процессор для ноутбуков, имел очень низкое энергопотребление. За счёт небольшого объёма кэш-памяти первого уровня (16Кб) и отсутствия поддержки 3DNow! уступал в производительности даже процессору IDT WinChip 2.

Интересные факты[править]

  • Единственным суперкомпьютером на базе процессоров Pentium II, вошедшим в список TOP500 (см. en:TOP500) стал кластер Parnass2, построенный в университете Бонна (University Bonn — Dep. of Applied Mathematics) в 1999 году. В июне 1999 года Parnass2 содержал 128 процессоров и занимал 362 место. В ноябрьском списке TOP500 кластер опустился на 454 место, несмотря на повышение производительности за счёт увеличения числа процессоров до 144.[1]
  • На выставке CeBIT 98 компанией Intel была продемонстрирована компьютерная система, оборудованная процессором Pentium II, работавшим на частоте 702 MHz.[2]

Технические характеристики[править]

  Klamath Deschutes P6T Tonga Dixon
Десктопный
Overdrive
Мобильный
Тактовая частота
Частота ядра, МГц
233 — 300
266 — 450
333 (300)
233 — 300
266 — 400
Частота FSB, МГц
66
66, 100
66 (60)
66
66, 100
Характеристики ядра
Набор инструкций
IA-32, MMX
Разрядность регистров
32 бит (целочисленные), 80 бит (вещественночисленные), 64 бит (MMX)
Глубина конвейера
Целочисленный: 12 — 17 стадий (в зависимости от типа исполняемой инструкции), вещественночисленный: 25 стадий
Разрядность ША
36 бит
Разрядность ШД
64 бит
Количество транзисторов, млн.
7,5
27,4
Кэш L1
Кэш данных
16 Кб, 4-канальный наборно-ассоциативный, длина строки — 32 байта, двухпортовый
Кэш инструкций
16 Кб, 4-канальный наборно-ассоциативный, длина строки — 32 байта
Кэш L2
Объём, Кб
512
256
Частота
½ частоты ядра
частота ядра
Разрядность BSB
64 бит
Организация
Объединённый, наборно-ассоциативный, неблокируемый; длина строки — 32 байта
Ассоциативность
4-канальный
Интерфейс
Разъём
Slot 1
Socket 8
MMC
MMC, SMD
Корпус
LGA в картридже SECC
LGA или OLGA в картридже SECC или SECC2
SPGA
BGA
BGA, mPGA
Шина
GTL+
Технологические, электрические и тепловые характеристики
Техпроцесс
280 нм. CMOS (четырёхслойный, алюминиевые соединения)
250 нм. CMOS (пятислойный, алюминиевые соединения)
180 нм. CMOS (алюминиевые соединения)
Площадь кристалла, мм²
203
131 (рев. A0)
118
118
180
Напряжение ядра, В
2,8
2
1,6
1,5 — 1,6
Напряжение кэша L2, В
3,3
напряжение ядра
Напряжение цепей I/O, В
3,3
Максимальное тепловыделение, Вт
43
27,1
11,6
13,1

Ревизии ядер процессоров[править]

Pentium II[править]

Klamath[править]

  Ревизия     CPU Id     Примечание  
  C0     0x633h     мод. SL264, SL265, SL268, SL269, SL28K, SL28L, SL28R, SL2MZ  
  C1     0x634h     мод. SL2HA, SL2HC, SL2HD, SL2HE, SL2HF, SL2QA, SL2QB, SL2QC  

Deschutes[править]

  Ревизия     CPU Id     Примечание  
  A0     0x650h     мод. SL2KA, SL2QF, SL2K9  
  A1     0x651h     мод. SL35V, SL2QH, SL2S5, SL2ZP, SL2ZQ, SL2S6, SL2S7, SL2SF, SL2SH, SL2VY  
  B0     0x652h     мод. SL33D, SL2YK, SL2WZ, SL2YM, SL37G, SL2WB, SL37H, SL2W7, SL2W8, SL2TV, SL2U3, SL2U4, SL2U5, SL2U6, SL2U7, SL356, SL357, SL358, SL37F, SL3FN, SL3EE, SL3F9, SL2WY  
  B1     0x653h     мод. SL38M, SL38N, SL36U, SL38Z, SL3D5, SL3J2  


Pentium II OverDrive[править]

  Ревизия     CPU Id     Примечание  
  B1     0x632h     мод. SL2KE: полноскоростной L2-кэш  


Mobile Pentium II[править]

  Ревизия     CPU Id     Примечание  
  MDA0     0x650h     мод. SL2KH, SL2KJ: 512Kb L2-кэша, мини-картридж  
  MDB0     0x652h     мод. SL2RS, SL2RR, SL2RQ: 512Kb L2-кэша, мини-картридж  
  MDBA0     0x66Ah     мод. SL3AG, SL32S, SL32R, SL32Q, SL3DR: 256Kb L2-кэша, BGA  
  MDPA0     0x66Ah     мод. SL3HL, SL3HK, SL3HJ, SL3HH: 256Kb L2-кэша, microPGA  
  MDXA0     0x66Ah     мод. SL3JW, SL36Z, SL32P, SL32N, SL32M: 256Kb L2-кэша, мини-картридж  
  MQBA1     0x66Ah     мод. SL3EM: 256Kb L2-кэша, BGA, техпроцесс 180 нм  
  MQPA1     0x66Ah     мод. SL3BW: 256Kb L2-кэша, microPGA, техпроцесс 180 нм  


Обновление микрокода процессора[править]

Обновления микрокода представляют собой блоки данных объёмом 2 Кб, находящиеся в системном BIOS. Такие блоки существуют для каждой ревизии ядра процессора. Компания Intel предоставляет производителям BIOS последние версии микрокода, а также помещает их в базу данных обновлений. Существует специальная утилита, разработанная компанией Intel, позволяющая определить используемый процессор и локально изменить код BIOS для поддержки этого процессора. Обновление также можно осуществить прошивкой новой версии BIOS с поддержкой необходимого процессора от производителя системной платы.

Исправленные ошибки[править]

Процессор представляет собой сложное микроэлектронное устройство, что не позволяет исключить вероятность его некорректной работы. Ошибки появляются на этапе проектирования и могут быть исправлены обновлениями микрокода процессора, либо выпуском новой ревизии ядра процессора. В процессорах Pentium II обнаружено 95 различных ошибок, из которых 22 исправлены.

Далее перечислены ошибки, исправленные в различных ревизиях ядер процессора Pentium II. Данные ошибки присутствуют во всех ядрах, выпущенных до их исправления, начиная с ядра Klamath C0, если не указано обратное.

Klamath C1[править]

  • Ошибка протокола при работе с кэш-памятью.
  • Возникновение тупиков при работе с IOQ (очередь ввода-вывода) глубиной 1 в двухпроцессорных системах.
  • Ошибка при работе инструкции FIST с некоторыми неверными данными.

Deschutes A0[править]

  • Ошибка предсказания ветвлений при работе с инструкциями MMX.
  • Ошибка установки сигнала отключения при превышении максимально допустимой температуры.
  • Генерация необратимой ошибки при нарушении чётности в IFU.
  • Генерация необратимой ошибки при различии данных в потоковом буфере инструкций и кэше инструкций.
  • Ошибка при работе с некэшируемыми данными после отключения и повторного включения страничной адресации.
  • Ошибка в работе PMC при запросе к кэш-памяти второго уровня.
  • Ошибочная генерация исключения «user mode protection violation» вместо установки сигнала «page fault».
  • Отключение MCE для кэш-памяти второго уровня при очистке кэш-памяти.
  • Некорректная установка флагов процессора после отключения TLB в двухпроцессорных системах.

Deschutes A1[править]

  • Повреждение информации о состоянии данных в кэш-памяти (Deschutes A0).
  • Генерация необратимой ошибки при кэш-промахе (Deschutes A0).

Deschutes B1[править]

  • Задержка инвалидации данных, находящихся в кэш-памяти, при аппаратной синхронизации в двухпроцессорных системах.
  • Преждевременное снятие сигнала блокировки при выполнении некоторой последовательности транзакций.
  • Задержка генерации исключения FPU.
  • BIST (встроенная самодиагностика) сообщает об успешном завершении вне зависимости от результата (Deschutes A0).
  • Отсутствие сигнала отключения при превышении максимально допустимой температуры. (Deschutes A0).
  • Ошибка записи в память при работе инструкций MOVD и MOVQ (MMX).
  • Конфликт протокола шины при работе с некоторыми чипсетами.
  • Ошибки при работе с отключённым MTRR (Deschutes A0).

Примечания[править]

  1. Top 500 Supercomputer sites - University Bonn - Dep. of Applied Mathematics
  2. Computerworld #13/1998 - Intel демонстрирует Pentium II/700 МГц

Ссылки[править]

Официальная информация

Характеристики процессоров

Описание архитектуры и история процессоров

Обзоры и тестирование

Разное

Первоисточник этой статьи был признан «хорошей статьёй» русского раздела Википедии.