奔騰（又稱 i586）是 Intel 於 1993 年 3 月 22 日推出的微處理器，是奔騰系列品牌中的第一款 CPU。它是與 80486 相容的指令集，但它是一種全新的、非常不同的微架構設計。 P5 奔騰是第一個超標量 x86 微架構，也是世界上第一個量產的超標量微處理器。它包括雙整數管道、更快的浮點單元、更寬的資料匯流排、單獨的程式碼和資料快取以及許多其他技術和功能，以提高效能並增強安全性。 它被認為是 8086 相容處理器系列中的第五代主要產品，其代號和微架構稱為 P5 。與自奔騰以來英特爾的所有新處理器一樣，P5 添加了一些新指令以增強特定型別工作負載的效能。 奔騰是第一個為類似於大型 IBM 大型計算機的多處理提供強大硬體支援的 Intel x86 處理器。這種新能力在之前的 x86 處理器代和競爭對手的處理器中是不存在的。 為了發揮其最大潛力，必須最佳化編譯器以利用新的超標量雙流水線和需要重新編譯的應用程式提供的指令級並行性。英特爾花費大量精力和資源與開發工具供應商，主要的獨立軟體供應商 ISV 和作業系統 OS 公司合作，在產品釋出之前針對奔騰最佳化他們的產品。 1996 年 10 月，推出了類似的奔騰 MMX officially known as Pentium with MMX Technology ，採用 MMX 指令集、擁有更大的快取和其他一些增強功能補充了相同的基本微架構。 縮圖 英特爾奔騰 A80501 SX950 晶片 競爭對手包括摩托羅拉 68040 、摩托羅拉 68060 、PowerPC 601 ，以及 SPARC、MIPS 、Alpha 系列，其中大多數有時也使用超標量有序雙指令流水線配置。 英特爾在 2000 年初停止了 P5 奔騰 處理器（自 1997 年奔騰 II 釋出以來作為更便宜的產品銷售），轉而使用 Celeron 處理器。 開發 P5 微架構是由曾經設計 386 和 486 的 Santa Clara 團隊設計的。 p 1 The Pentium Chronicles The People Passion and Politics Behind Intels Landmark Chips Robert P Colwell Wiley 2006 設計工作始於 1989 年； p 88 Inside Intel Business Week 3268 June 1 1992 團隊決定使用具有片上快取、浮點和分支預測的超標量架構。初步設計於 1990 年成功模擬，隨後設計了佈局。到了這個時候，這個團隊已經有幾十名工程師了。該設計於 1992 年 4 月流片（轉移到矽片上），此時 beta 測試開始。 The hot new star of microchips Monica Horten New Scientist 1871 pp 31 ff May 1 1993 到 1992 年年中，P5 團隊已有 200 名工程師。 p 89 Inside Intel Business Week 3268 June 1 1992 英特爾最初計劃於 1992 年 6 月在 PC Expo 貿易展上展示 P5，並於 1992 年 9 月正式宣佈該處理器， 但設計問題迫使演示被取消，晶片的正式推出也被推遲直到 1993 年春天。 最初 386 的首席設計師約翰克勞福德 John H Crawford 與管理架構團隊的唐納德阿爾珀特 Donald Alpert 共同管理了 P5 的設計 。 Dror Avnon 管理了 FPU 的設計。 p 21 Architecture of the Pentium microprocessor D Alpert and D Avnon IEEE Micro 13 3 June 1993 pp 1121 Vinod K Dham 是 P5 計劃的總經理。 p 90 Inside Intel Business Week 3268 June 1 1992 英特爾的 Larrabee 多核架構專案使用源自 P5（P54C） 的處理器核心，並透過使用多執行緒、 64 位指令和 16 寬向量處理單元進行了增強。 3 of 早期 Atom 處理器核心中採用的英特爾低功耗 Bonnell 微架構也使用類似於 P5 的有序雙流水線。 因為數字不能註冊商標，所以英特爾將此係列命名為奔騰而非 80586 對 i486 的改進 P5 微架構比之前的 i486 架構帶來了幾個重要的進步。 效能： 超標量架構 奔騰有兩條資料路徑（流水線），在許多情況下允許它在每個時鐘週期完成兩條指令。主管（U）可以處理任何指令，而另一個（V）可以處理最常見的簡單指令。一些精簡指令集計算機 RISC 的支持者認為，複雜的 x86 指令集可能永遠不會透過緊密流水線的微架構實現，更不用說雙流水線設計了。但 486 和奔騰 證明了這確實是可能和可行的。 64 位外部資料匯流排使每次記憶體訪問時可能讀取或寫入的資訊量翻倍，因此奔騰載入其程式碼快取的速度比 80486 快；它還允許更快地訪問和儲存 64 位和 80 位 x87 FPU 資料。 更快的浮點單元。一些指令顯示出巨大的改進，尤其是 FMUL，其吞吐量比 80486 FPU 高出 15 倍。 奔騰還能夠與普通（算術或載入 儲存）FPU 指令並行執行 FXCH ST x 指令。 與 80486 相比，四輸入地址加法器使奔騰能夠進一步減少地址計算延遲。奔騰可以在單個週期內計算段基址 基址暫存器 縮放暫存器 立即偏移量的全定址模式； 而 486 只有一個三輸入地址加法器，因此必須在兩個週期之間進行此類計算。 微碼可以使用兩條流水線來啟用自動重複指令，例如 REP MOVSW 每個時鐘週期執行一次迭代，而 80486 每次迭代需要三個時鐘（最早的 x86 晶片明顯多於 486）。此外，在解碼階段最佳化對第一個微碼字的訪問有助於使幾個頻繁的指令執行得更快，尤其是在它們最常見的形式和典型情況下。例子有：（486奔騰，時鐘週期）：CALL（31），RET（52），移位 旋轉（231）。 更快、完全基於硬體的乘法器使 MUL 和 IMUL 等指令比 80486 快幾倍（且更可預測）；對於 32 位運算元，執行時間從 13 到 42 個時鐘週期減少了到 1011 個。 分支預測 其他特點： 透過引入基於處理器的除錯埠增強了除錯功能（請參閱《開發人員手冊》第 1 卷中的奔騰處理器除錯）。 增強的自檢功能，例如 L1 快取奇偶校驗檢查（參見開發人員手冊第 1 卷中的快取結構）。 新指令：CPUID、CMPXCHG8B、RDTSC、RDMSR、WRMSR、RSM。 測試暫存器 TR0TR7 和訪問它們的 MOV 指令被取消。 後來的奔騰 MMX 還添加了 MMX 指令集，這是一種基本的整數單指令、多資料 SIMD 指令集擴充套件，用於多媒體應用程式。 MMX 不能與 x87 FPU 指令同時使用，因為暫存器被重用（以允許快速上下文切換）。更重要的改進是指令和資料快取大小翻了一番，以及為了獲得更好的效能而做出的一些微架構更改。 奔騰可以每秒執行超過 1 億條指令 MIPS， 75MHz 模型在某些基準測試中能夠達到 1265 MIPS。 在普通基準測試中，奔騰架構的每個時鐘週期通常可以提供略低於 486 處理器效能的兩倍。最快的 80486 部件（使用略有改進的微架構和 100MHz 操作）幾乎與第一代 奔騰一樣強大，而 AMD Am5x86 在純 ALU 效能方面與 奔騰 75 大致相當。 部分 60100MHz 的早期版本 P5 奔騰處理器在浮點單元中存在問題，導致某些除法運算的結果不正確（但此問題可預測）。這個漏洞是由弗吉尼亞州林奇堡學院的 Thomas Nicely 教授於 1994 年發現的，它被廣泛稱為奔騰 FDIV 漏洞，並讓英特爾顏面掃地，該公司隨後啟動了一個換貨計劃來更換有故障的處理器。 1997 年，發現了另一個錯誤，它可能允許惡意程式在沒有任何特殊許可權的情況下使系統崩潰，即 F00F 錯誤。所有 P5 系列處理器都受到了影響，並且沒有釋出任何已修復此問題的 P5 處理器，但是現代作業系統已經修補了此錯誤。 核心和後續產品 奔騰是英特爾在 1990 年代中期用於個人計算機的主要微處理器。原始設計在更新的處理器中重新實現，並添加了新功能以保持其競爭力，並針對行動式計算機等特定市場推出了其他變體。因此，P5 微體系結構有幾種變體。 P54C 第一個奔騰微處理器核心的代號為 P5。它的產品程式碼是 80501。80501 有兩個版本，指定執行在各 60 兆赫和 66MHz，皆使用 Socket 4 。 奔騰 的第一個實現使用傳統的 5 伏電源（源自通常的電晶體 電晶體邏輯 TTL 相容性要求）。它包含 310 萬個電晶體，測得 167 毫米乘 176mm，面積為 29392 毫米 2 。Case Brian March 29 1993 它使用 08μm 雙極互補金氧半導體 BiCMOS 工藝。 與隨後緊跟的型號相比，80851 的 5 伏設計導致其工作頻率的能耗相對較高。 1994 年 P5 的後續型號的是 P54C 80502，其版本指定為各版本在 75、90 或 100MHz 執行，使用 33 伏電源和 Socket 5 ，這是第一個在 33 伏電壓下執行的奔騰處理器，降低了能耗，但需要在主機板上進行電壓調節。與時鐘頻率較高的 486 處理器一樣，它使用內部時鐘倍頻器，讓內部電路以比外部地址和資料匯流排更高的頻率工作，但是由於物理限制，其調節外部頻率更加複雜和麻煩。它還允許雙向多處理，並具有整合的本地 APIC 和新的電源管理功能。它包含 330 萬個電晶體，面積 163 個平方毫米。 Gwennap Linley March 27 1995 它使用 BiCMOS 製程製造。 P54CQS 1995 年初，P54C 的的後續產品是 P54CQS，其執行速度為 120MH。它使用 035μmBiCMOS 工藝，是第一個以 035 微米工藝製造的 P5 處理器。 Gwennap Linley March 27 1995 它的電晶體數量與 P54C 相同，儘管工藝較新，但它的芯片面積也相同。晶片使用引線鍵合連線到封裝，僅允許沿晶片邊緣連線。因為導線的長度有限制，而且晶片的邊緣會遠離封裝上的焊盤，所以較小的晶片需要重新設計封裝，。此問題解決方案是保持晶片尺寸不變，保留現有的焊盤環，只減小奔騰邏輯電路的尺寸，使其能夠實現更高的時鐘頻率。 P54CS P54CQS 緊隨其後的是 P54CS，它在 133、150、166 和 200MHz 下執行，並引入了 Socket 7 。它包含 330 萬個電晶體，芯片面積為 90 mm 2 並以 035μm BiCMOS 工藝生產。 P24T 用於 486 系統的 P24T 奔騰 OverDrive 於 1995 年釋出，基於 33V 06μm 製程，使用 63 或 83 MHz 時鐘。由於這些處理器使用 Socket 2 3 ，因此必須進行一些修改以補償 486 主機板的 32 位資料匯流排和較慢的板載 L2 快取。因此，他們配備了 32KB 的 L1 快取（是 P55C 之前 奔騰 CPU 的兩倍）。 P55C 右 縮圖 150x150 畫素 奔騰 MMX 166 MHz P55C（或 80503）由位於以色列海法的英特爾研發中心開發。它以 採用 MMX 科技的奔騰處理器 的名字出售（通常簡稱為奔騰 MMX ）；儘管它基於 P5 核心，但它具有一組新的 57 條 MMX 指令，旨在提高多媒體任務的效能，例如編碼和解碼數字媒體資料。 奔騰 MMX 系列於 1996 年 10 月 22 日宣佈，並於 1997 年 1 月釋出。 新指令適用於新的資料型別：8 個 8 位整數、四個 16 位整數、兩個 32 位整數或一個 64 位整數的 64 位壓縮向量。因此，例如，PADDUSB（Packed ADD Unsigned Saturated Byte）指令將兩個向量相加，每個向量包含八個 8 位無符號整數，按元素計算；每個溢位的加法都會飽和，產生 255，這是可以用一個位元組表示的最大無符號值。這些相當專業的指令通常需要程式設計師進行特殊編碼才能使用。 核心的其他變化包括一個 6 級管道（與 P5 上的 5 個）和一個返回堆疊（首先在 Cyrix 6x86 上完成）和更好的並行性、改進的指令解碼器、16KB L1 資料快取 16KB L1 指令快取，兩者都有 4 路關聯性（與 P5 上 2 路的 8KB L1 資料 指令相比），4 個寫入緩衝區現在可由任一管道使用（與一個對應於 P5 上的每個管道）和改進的分支預測器取自 奔騰 Pro， 具有 512 個條目的緩衝區（與 P5 上的 256 個相比）。 它包含 450 萬個電晶體，面積為 140 平方毫米 。Slater Michael March 5 1996 該過程具有四個互連級別。 雖然 P55C 仍然與 Socket 7 相容，但為晶片供電的電壓要求與標準的 Socket 7 規格不同。在 P55C 標準建立之前為 Socket 7 製造的大多數主機板不符合該 CPU 正常執行所需的雙電壓軌（28 伏核心電壓，33 伏輸入 輸出 IO 電壓）。英特爾透過 OverDrive 升級套件解決了這個問題，該套件採用具有自己電壓調節功能的內插器。 Tillamook 奔騰 MMX 筆記本 CPU 使用了一個固定 CPU 的移動模組。該模組是一塊印刷電路板 PCB，CPU 以較小的形式直接連線到其上。模組卡在筆記本主機板上，通常會安裝一個散熱器並與模組接觸。隨著 025μm Tillamook Mobile Pentium MMX（以俄勒岡州的一個城市命名）的推出，該模組還添加了 430TX 晶片組以及系統的 512 KB 靜態隨機存取儲存器 SRAM 快取記憶體。 型號和變體 Pentium and Pentium with MMX Technology 81x81 畫素 81x81 畫素 81x81 畫素 81x81 畫素 81x81 畫素 81x81 畫素 81x81 畫素 81x81 畫素 81x81 畫素 81x81 畫素 代號 P5 P5 P54C P54C P54C P54C P54CP54CQS P54CS P54CS P54CS P54CS P55C P55C P55C P55C P55C P55C Tillamook Tillamook Tillamook Tillamook Tillamook 產品代號 80501 80501 80502 80502 80502 80502 80502 80502 80502 80502 80502 80503 80503 80503 80503 80503 80503 80503 80503 80503 80503 80503 製程 μm 080 080 060 or 035 060 or 035 060 or 035 060 or 035 060 or 035 035 035 035 035 035 later 028 035 later 028 035 later 028 035 later 028 035 later 028 035 later 028 025 025 025 025 025 晶片大小 mm2 29392 167 x 176 mm 29392 167 x 176 mm 148 06 μm 91 later 83 035 μm 148 06 μm 91 later 83 035 μm 148 06 μm 91 later 83 035 μm 148 06 μm 91 later 83 035 μm 148 06 μm 91 later 83 035 μm 91 later 83 91 later 83 91 later 83 91 later 83 141 035 μm 128 028 μm 141 035 μm 128 028 μm 141 035 μm 128 028 μm 141 035 μm 128 028 μm 141 035 μm 128 028 μm 141 035 μm 128 028 μm 9447 906272 x 1042416 mm 9447 906272 x 1042416 mm 9447 906272 x 1042416 mm 9447 906272 x 1042416 mm 9447 906272 x 1042416 mm 電晶體數量 millions 310 310 320 320 320 320 320 330 330 330 330 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 藉口 Socket 4 Socket 4 Socket 57 Socket 57 Socket 57 Socket 57 Socket 57 Socket 7 Socket 7 Socket 7 Socket 7 Socket 7 Socket 7 Socket 7 Socket 7 Socket 7 Socket 7 封裝 CPGACPGAIHS CPGACPGAIHS CPGACPGAIHSTCP CPGACPGAIHSTCP CPGACPGAIHSTCP CPGACPGAIHSTCP CPGATCP CPGATCP CPGATCP CPGAPPGA PPGA TCP TCP TCP CPGAPPGATCP CPGAPPGATCP PPGATCP TCPTCP on MMC1 TCPTCP on MMC1 TCPTCP on MMC1 TCPTCP on MMC1 TCPTCP on MMC1 時鐘速度 MHz 60 66 75 90 100 100 120 133 150 166 200 120 133 150 166 200 233 166 200 233 266 300 匯流排速度 MHz 60 66 50 60 50 66 60 66 60 66 66 60 66 60 66 66 66 66 66 66 66 66 核心電壓 50 515 33 29 33 29 33 31 29 33 31 29 33 31 29 33 31 29 33 31 29 33 33 22 245 245 28 245 28 28 19 18 18 18 19 20 20 輸入 輸出電壓 50 515 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 25 25 25 25 25 TDP max W 146 153 160 173 80 95 60 73 90 106 73 88 101 117 80 at 06μ 98 at 06μ 59 at 035μ 76 at 035μ 101 117 80 at 06μ 98 at 06μ 59 at 035μ 76 at 035μ 128 134 71 88 112 122 79 98 116 139 100 120 145 153 155 166 42 78 118 86 127 131 157 90 137 157 189 170 215 45 74 41 54 50 61 55 70 76 92 76 96 80 推出時間 19930322 19930322 19941010 19940307 19940307 19940307 19950327 19950612 19960104 19960104 19960610 19971020 19970519 19970108 19970108 19970108 19970602 199708 199708 199708 199801 199901 An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops An asterisk indicates that these were only available as Mobile Pentium or Mobile Pentium MMX chips for laptops 採用 MMX 技術的 Pentium OverDrive 代號 P54CTB P54CTB P54CTB P54CTB P54CTB P54CTB 產品代號 PODPMT60X150 PODPMT60X150 PODPMT66X166 PODPMT60X180 PODPMT60X180 PODPMT66X200 製程 μm 035 035 035 035 035 035 035 藉口 Socket 57 Socket 57 Socket 57 Socket 57 Socket 57 Socket 57 封裝 帶有散熱器、風扇和穩壓器的 CPGA 帶有散熱器、風扇和穩壓器的 CPGA 帶有散熱器、風扇和穩壓器的 CPGA 帶有散熱器、風扇和穩壓器的 CPGA 帶有散熱器、風扇和穩壓器的 CPGA 帶有散熱器、風扇和穩壓器的 CPGA 時鐘速度 MHz 125 150 166 150 180 200 匯流排速度 MHz 50 60 66 50 60 66 前代 奔騰 75 奔騰 90 奔騰 100 和 133 奔騰 75 奔騰 90、120 和 150 奔騰 100、133 和 166 TDP （max W 156 156 156 156 156 18 電壓 33 33 33 33 33 33 採用 MMX 技術的嵌入式奔騰版本 代號 P55C P55C Tillamook Tillamook Tillamook Tillamook Tillamook 產品程式碼 FV8050366200 FV8050366233 FV80503CSM66166 GC80503CSM66166 GC80503CS166EXT FV80503CSM66266 GC80503CSM66266 工藝尺寸（微米） 035 035 025 025 025 025 025 時鐘速度 MHz 200 233 166 166 166 266 266 匯流排速度 MHz 66 66 66 66 66 66 66 封裝 PPGA PPGA PPGA BGA BGA PPGA BGA TDP （max W 157 17 45 41 41 76 76 電壓 28 28 19 18 18 19 20 關聯閱讀 IA32 指令集架構 ISA 競爭對手 AMD K5 AMD K6 Cyrix 6x86 WinChip C6 NexGen Nx586 Rise mP6 參考 CPUCollectionde Intel Pentium 影像和描述 Plasma 線上 Intel CPU 識別 Pentium Timeline 專案 Pentium Timeline 專案映射了已知的每個 sspec 中最古老和最年輕的晶片。資料顯示在互動式時間線中。 英特爾資料表 奔騰 P5 奔騰 P54 奔騰 MMX P55C 移動奔騰 MMX P55C 移動奔騰 MMX Tillamook 英特爾手冊 這些官方手冊提供了奔騰處理器及其特性的概述： 奔騰處理器系列開發人員手冊奔騰處理器（第 1 卷） （英特爾訂單號 241428） 奔騰處理器家族開發者手冊第 2 卷：指令集參考 （Intel 訂單號 243191） 奔騰處理器家族開發者手冊第 3 卷：架構和程式設計手冊（Intel 訂單號 241430） CategoryIntel x86 處理器 Category32 位元微處理器