P6マイクロアーキテクチャ
BIOSまたはオペレーティングシステムを介して暗号化されたコードブロックをCPUに書き込むことにより致命的なエラッタを回避する事ができる。
P6マイクロアーキテクチャに基づいて作られ市場に投入された最初の製品となるPentium Proは、今後は32bit命令が主流となるとの想定のもとに32bit命令を効率よく処理する様に最適化されたが、当時のコンシューマ市場では依然として16bit命令の残るWindows(3.1および95)や、ほとんどが16bit命令で構成されるMS-DOSが主流であり、16ビットコードの実行パフォーマンスを軽視したPentium Proはこれらの環境において十分なパフォーマンスを発揮することができなかった。
一方、32bit命令で構成されたWindows NTやUNIX系のオペレーティングシステムを用いるサーバやワークステーション等の用途では、チップセットと共に安定性と十分なパフォーマンスが評価され、ダウンサイジングの時流も追い風となって一定の成功を収め、のちにエントリークラスのRISCワークステーションをIA32アーキテクチャが駆逐してゆく橋頭堡を築くまでに至った。
さらに16bit命令セットを高速に実行できるよう改良するとともにMMX命令セットを追加したPentium IIとして発売されることで着実に死角を埋めたP6マイクロアーキテクチャは、コンシューマ市場にも広く受け入れられることとなった。
P6マイクロアーキテクチャは、それまでの世代とは一線を画する設計に基づく。
x86命令セットをμOPsと呼ばれる単純なRISC的命令セットへ変換する。命令によっては1つのx86命令を複数のμOPsに分割・変換する命令変換機構を備える
命令変換機構において命令発行系統を3系統もつスーパースケーラ構造である
6つの実行ユニット持ち、同時に5命令の発行&実行が可能。
投機的実行機能とアウト・オブ・オーダー実行機能とレジスタ・リネーミング機能を備える
μOPs実行部はRISCプロセッサである
10~14段のパイプラインステージを持つスーパーパイプライン構造である(Pentiumは5段)
長いパイプラインを効率よく動作させる分岐予測機構を備える
ベクトルプロセッサ機能を持つ(Pentium III以降)
CPUと密結合したキャッシュメモリを備える
一連の書き込みをバス幅に揃える高度なライトバック機能を備える
対称型マルチプロセッサを前提としたバスプロトコルを備える
高周波数で駆動できるGTLバスドライブ方式を採用する
等、命令セットの互換性はあるが全く別物と言える。
物理アドレス拡張
さらにシステムレベルでは、設計当時予想されたシステムの大規模化を考慮して、メモリタイプ範囲レジスタ (MTRR)の追加、ページサイズ拡張 (PSE)、アドレスバスの拡張(PAE)が行われた。その他、エラッタ(設計ミスによる不具合)対策として書き換え可能なコントロールストアを持ち、マイクロコードをソフトウエアで書き換えられるようになった。