Intel Pentium

Intel Pentium on Intelin valmistama viidennen sukupolven x86-arkkitehtuuriin perustuva suoritin. Se julkaistiin 22. maaliskuuta 1993 seuraajana Intel i486 -mallistolle. Alun perin Intel suunnitteli nimeävänsä suorittimen 80586:ksi tai i586:ksi, mutta koska numeroista ei voi tehdä tavaramerkkiä, nimeksi valittiin lopulta Pentium. i586:tta käytetään kuitenkin ohjelmoinnissa viittaamaan Pentium-yhteensopiviin suorittimiin.

Intel käyttää Pentium-brändiä myös seuraavien suoritinsukupolvien nimessä, vaikka niiden arkkitehtuuri on hyvin erilainen kuin itse Pentiumissa:

Intel Pentium Pro
Intel Pentium II
Intel Pentium III
Intel Pentium 4
Intel Pentium M
Intel Pentium D
Intel Pentium 4 Extreme Edition

Syyskuussa 2022 Intel kertoi lopettavansa Pentium- ja Celeron -brändit, korvaten ne uudella brändillä "Intel Processor" vuodesta 2023 alkaen.

Arkkitehtuuri 

Suurin ero i486:een verrattuna on se, että Pentiumissa on kaksi kokonaislukujen liukuhihnaa ("U" ja "V"), joten se voi suorittaa enemmän kuin yhden käskyn kellojaksoa kohti. U-liukuhihna voi suorittaa minkä tahansa käskyn, kun taas V pystyy suorittamaan vain jonkin yksinkertaisen käskyn, kuten lataus/tallennus muistista.
Tämä ominaisuus on tyypillinen RISC-suorittimille. Tämä olikin ensimmäinen kerta, kun RISC-suorittimien ominaisuus lisättiin x86-arkkitehtuurin suorittimeen. Vaikka Pentium onkin teknisesti 32-bittinen prosessori, siinä on 64-bittinen tietoväylä, eli se saa muistista kaksinkertaisesti dataa kellojaksoa kohti.

Kokonaislukuoperaatioiden suoritukseen on viisivaiheinen liukuhihna:    Prefetch (PF),     Decode-1 (D1),     Decode-2 (D2),     Execute (E) ja     Write Back (WB).
Pentiumin mikrokoodi hallitsee molempia liukuhihnoja, mikä tekee mikrokoodilla toteutetuista käskyistä paljon 486:tta nopeampia.

80486DX oli ensimmäinen Intelin prosessori, jossa matematiikkasuoritin lisättiin suorittimen kanssa samalle piisirulle. Pentium säilyttää vanhan x87-arkkitehtuurin, ja matematiikkasuoritin on erillinen yksikkö muusta prosessorista. Liukulukukäskyn suoritus siirtää laskun matematiikkaprosessorin tehtäväksi, joka lukee liukulukudatan suorittimen datavälimuistista. Matematiikkasuorittimella on kahdeksan yleiskäyttöistä rekisteriä liukulukuoperaatioihin. Liukulukuja ei voi siirtää suorittimen kokonaislukurekisteriin, ainoastaan muistiin. Pentiumin matematiikkasuoritin on huomattavasti parempi kuin 486DX:ssa, sillä myös Pentiumin liukulukuyksikkö on liukuhihnoitettu eli se pystyi aloittamaan seuraavan käskyn suorittamisen jo ennen kuin edellinen oli valmistunut ja siten pystyi efektiivisesti usein suorittamaan liukulukuoperaation jokaisella kellojaksolla. Liukuhihnan neljä ensimmäistä vaihetta on jaettu U-kokonaislukuliukuhihnan kanssa. Lisäksi matematiikkasuoritin sisältää kerto- ja jakolaskut laitteistolla ja kehittyneemmät algoritmit mikrokoodilla.
Aiemmilla x86-suorittimilla (sekä muiden valmistajien Pentiumin kanssa kilpailevilla suorittimilla) liukulukuyksikkö ei ollut liukuhihnoitettu, jolloin jouduttiin ensin odottamaan useampi kellojakso edellisen käskyn valmistumista ennen kuin seuraava käsky voitiin suorittaa. 

Näiden uudistuksien ansioista Pentiumin nopeus oli kokonaislukukoodilla lähes kaksi kertaa i486:n verran kellojaksoa kohti, ja liukulukukoodilla vastaavalla kellotaajuudella jopa 3−5-kertainen i486:een nähden.

Mallit 

Alkuperäisen Pentium-suorittimen koodinimi oli P5 ja ne valmistettiin 0,8 mikrometrin prosessilla. Tällä prosessilla valmistettujen suorittimien ydin kuitenkin toimi epävarmasti ja kuumeni huomattavasti käytön aikana. P5-malleja seurasi 0,6 mikrometrin prosessilla valmistettu P54. Sen sisäinen kellotaajuus oli eri kuin ulkoinen väylä. Lisäksi se toimi tuplaprosessorikokoonpanoissa. P54:n seuraaja oli P54C, joka valmistettiin 0,35 mikrometrin puhtaalla CMOS-prosessilla.

Ensimmäiset Pentiumit toimivat 60 ja 66 megahertsin kellotaajuudella. Keväällä 1994 Intel julkaisi 75, 90 ja 100 megahertsin versiot, jotka oli valmistettu 0,6 mikrometrin valmistustekniikalla ja joiden käyttöjännite oli aiempaa alempi 3,3 volttia. 0,35 mikrometrin tekniikalla valmistettu 120 megahertsin versio julkaistiin 27.3.1995. Kesällä 1995 julkaistiin 133 megahertsin versio, tammikuussa 1996 150 ja 166 megahertsin versiot sekä 10.6.1996 200 megahertsin versio.
i486-koneiden päivitykseen tarjottiin 63 ja 83 megahertsin taajuudella toimineita Pentium OverDrive -suorittimia.

Pentium MMX

Seuraava malli, P55C, julkaistiin nimellä Pentium with MMX Technology (yleisesti käytettiin nimeä Pentium MMX)
tammikuussa 1997. Ensimmäisten julkaistujen Pentium MMX -mallien kellotaajuudet olivat 166 ja 200 MHz (kannettaviin 150 ja 166 MHz).
MMX (multimedia extension) oli x86-arkkitehtuurin ensimmäinen SIMD-laajennus. Se sisältää käskyjä kokonaislukujen rinnakkaislaskentaan käyttäen hyödyksi matematiikkasuorittimen rekistereitä 57:llä uudella MMX-käskyllä.

Vuoden 1997 tammikuussa Pentium-prosessoreihin lisättiin MMX-käskyt ja niiden välimuistin koko kaksinkertaistettiin 32 kilotavuun. 
MMX-mallista julkaistiin 166, 200 ja 233 megahertsin versiot.

Suoritinkannat

Ensimmäinen Pentiumille tarkoitettu suoritinkanta oli Socket 4, joka käytti 5 voltin käyttöjännitettä. Sitä seurasi 3,3 voltin Socket 5 75–133 MHz malleille ja siitä parannettu Socket 7, johon voi laittaa myös Socket 5 -suorittimen. Pentiumin väylänopeus Socket 7:lla oli 66–83 MHz. Kanta jäi pitkäksi aikaa käyttöön AMD:n K5 ja K6 -suoritinten kanssa. 100 MHz:n väylänopeuteen pystyvistä kannoista käytetään nimeä Super Socket 7.

Pentium-bugi 

Ensimmäiset 60–100 megahertsin Pentium-mallit kärsivät virheestä, jonka vuoksi liukulukuyksikkö tuotti jossain harvinaisissa jakolaskussa (FDIV-käskyissä) virheellisen tuloksen viidennestä desimaalista eteenpäin. Virhe tunnetaan Pentium-bugina tai tarkemmin nimellä Pentium FDIV bug. Virheestä nousi kohu, joka laantui vasta Intelin tarjouduttua vaihtamaan kaikki virheelliset Pentium-suorittimet uusiin.

Lähteet

Viitteet

Kirjallisuutta

Aiheesta muualla 

Pentium