Pentium Pro

Pentium Pro on Inteli kuuenda põlvkonna x86-mikroprotsessor, mida tutvustati avalikkusele 1. novembril 1995 aastal.
Protsessor põhines uuel mikroarhitektuuril P6 (tuntud kui i686). Kuigi P6 mikroarhitektuuri järeltulijaks oli 2000. aastal tutvustatud NetBurst, kasutati P6 arhitektuuri muudetud kujul nii Pentium M protsessorites kui ka Core mikroarhitektuuriga protsessorites.
Kui eelkäijad Pentium ning Pentium MMX mahutasid vastavalt 3,1 ja 4,5 miljonit transistorit, siis Pentium Pro mahutas 21 miljonit transistorit, millest 15,5 miljonit kulus L2 vahemälu peale.
Pentium Pro peamised kasutusalad olid serverid ning superarvutid (näiteks ASCI Red).
Pentium Pro kasutab protsessoripesa Socket 8 ning on võimeline töötama kahe- ja neljaprotsessorilistes konfiguratsioonides.
Selle järeltulijaks sai 1998. aastast Pentium II Xeon.

Jõudlus

Pentium Pro tootmise algusaastatel olid personaalarvutite kasutajate seas populaarsed operatsioonisüsteemid 16-bitine MS-DOS, 16/32-bitine Windows 3.1x ning 32/16-bitine Windows 95. Kuna Pentium Pro jõudlus 16-bitise koodi jooksutamisel polnud võrdne vanemate Pentiumitega ja protsessori hind oli kõrge, siis oli Pentium Pro tavakasutajate seas ebapopulaarne. Selleks, et kasutada uue P6 mikroarhitektuuri kõiki eeliseid, oli kasutajal vaja täielikult jooksutada 32-bitist operatsioonisüsteemi nagu Windows NT 3.51, Linux, Unix või OS/2.
Mitte ükski Pentium Pro mudel ei rakendanud ühe käsuvoo ja mitme andmevooga (ingl SIMD) käsukomplekti, mis pani märgatava piiri protsessori jõudlusele multimeediarakenduste jooksutamisel.
Tolleaegsete kiireimate kärbitud käsustikuga (ingl RISC) protsessoritega võrreldes oli Pentium Pro täisarvudega opereerimises natuke kiirem (mõõtmiseks kasutati SPECint95 reeperit).
Ujukomaarvudega opereerimine oli märkimisväärselt aeglasem, osadest RISC protsessoritest kaks korda aeglasem.
Pentium Pro oli täisarvudega opereerimises kiireim lühikest aega: esimesena ületas selle kiiruse MIPS Technologies protsessor R10000 1996. aasta jaanuaris ning hiljem Digital Equipment Corporationi Alpha 21164 EV56 variant.
Pentium Prod kasutades leidsid arvustajad, et arhitektuuri üks nõrkusi oli aeglane videomällu kirjutamine. Selle kitsaskoha parendamiseks soovitati VESA joonistamisi teha süsteemimälus (mängus Quake) ning hiljem loodi utiliit FASTVID, mis lülitas protsessoris sisse kombineeritud kirjutamise (ingl combined writing) kasutamise ning mille tagajärjel paranes jõudlus teatud mängudes märgatavalt.

Innovatsioon vahemälus

Tõenäoliselt märkimisväärseim lisa Pentium Pro protsessorile oli protsessori korpusesesisene L2 vahemälu, mis protsessori esmaväljalaskel oli 256 KiB suurune (hiljem kuni 1 MiB).
Tollal ei võimaldanud protsessorite tootmistehnoloogia hõlpsalt suurt L2 vahemälu protsessori tuuma sisse integreerida.
Intel paigaldas L2 vahemälu otse protsessori korpusesse selle kõrvale, mis võimaldas vahemälul töötada samal taktsagedusel nagu protsessor ise.
Erinevalt laialtlevinud emaplaadil asuvatest vahemäludest, mis jagasid süsteemisiini protsessoriga, oli Pentium Pro vahemälul eraldi tagasiin, mis võimaldas keskprotsessoril lugeda muutmälu ning vahemälu samaaegselt .
Lisaks oli L2 vahemälu "mitte-blokeeriv", mis tähendas, et protsessor võis vahemällu saata korraga kuni 4 päringut.
Nende omaduste tõttu oligi uus L2 mälu ülikiire võrreldes vanemate protsessorite vahemäludega, mis asusid emaplaadil.
Ainuüksi uus ning kiirem vahemälu andis Pentium Prole võrreldes vanemate x86 protsessoritega sisend-väljundoperatsioonide täitmise kiiruses eelise.
Mitmeprotsessorilistes konfiguratsioonides andis Pentium Pro uus korpusesisene vahemälu ületamatu eelise jõudluses võrreldes konfiguratsioonidega, kus kõigil protsessoritel oli jagatud, keskne vahemälu.
Kuid uus L2 vahemälu polnud puudusteta.
Vahemälu eripäraks oli tema ehitus: protsessor ja vahemälu olid küll samas korpuses, kuid nad asusid eraldi kividel.
Protsessor ning vahemälu tuli ühendada tootmisprotsessis enne, kui neid oli võimalik testida.
See tähendas, et väiksemagi vea korral kummaski kivis tuli kogu protsessor maha kanda.
See oli ka üks põhjustest, miks Pentium Pro protsessorid olid madala saagise ning kõrge hinnaga.
Kõik Pentium Pro mudelid olid kallid, eriti 1024 KiB vahemäluga protsessorid, kuna need vajasid kaht 512 KiB vahemälukivi ning lisaks veel protsessorikivi.

Protsessori korpus

Pentium Pro (kuni 512 KiB vahemäluga) asub keraamilises mitmekiibilises moodulis. Mitmekiibilises moodulis on kaks alumist õõnsust, milles asuvad protsessorikivi ning vahemälukivi. Kivid on ühendatud soojusehajutajaga, mille katmata pealispind aitab kivide töötamisel tekkinud kuumust paremini jahutisse juhtida (näiteks radiaatorisse). Kivid on korpusega ühendatud traatidega. Õõnsused on kaetud keraamilise plaadiga.
Pentium Pro, millel on 1 MiB vahemälu, asub plastikust mitmekiibilises moodulis. Kahe õõnsuse asemel on selles ainult üks õõnsus, milles asuvad kõik kolm kivi. Soojusehajutaja asemel on need kivid ühendatud protsessori korpusega.
Õõnsused on täidetud epoksüliimiga.
Mitmekiibilises moodulis on 387 jalga, millest ligikaudu pooled on PGA (ingl pin grid array) paigutusega ning ülejäänud IPGA (ingl interstitial pin grid array) paigutusega. Protsessori kest kujundati Socket 8 jaoks.

Uuendamisvõimalused

1998. aastal anti välja 300/333 MHz Pentium II Overdrive protsessor, mis
kasutas pesa Socket 8. Protsessori, millel oli 512 KiB täiskiirusel töötavat
vahemälu, tegi Intel selle jaoks, et anda Pentium Prod kasutavatele
arvutitele uuendamisvõimalus. Kuna uus protsessor toetas ainult kahesuunalist
vahetut (ingl glueless) multitöötlust, mitte nelja- või enamasuunalist, polnud see uuendusena kasutatav
neljaprotsessorilistes süsteemides.
Kui Slot 1 pesaga emaplaadid muutusid populaarsemaks, andsid mitmed
tootjad välja pesaadaptereid (ingl slocket), nagu näiteks Tyan M2020, Asus C-P6S1, Tekram
P6SL1 ja Abit KP6. Nende adapterite abiga oli võimalik kasutada Pentium Pro
protsessoreid Slot 1 pesaga emaplaatidel. Intel 440FX kiibistik toetas
täielikult Pentium Pro ning Pentium II protsessoreid, kuid Intel 440BX
kiibistik ning hilisemad Slot 1 kiibistikud neid protsessoreid enam ei
toetanud, mis oluliselt vähendas Socket 8 pesaadapterite kasutust. Hiljem, pärast pesa Socket 370 kasutavate protsessorite Celeron ja Pentium III
väljalaskmist, muutusid pesaadapterid (Socket 370-to-Slot 1) uuesti
populaarseks.