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奔騰

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奔腾(Pentium)
Intel PentiumDC 2009.png
2009年的Logo
生產時間 1993年3月22日至現今
製造商
  • 英特爾
处理器速度 60MHz至 3.8GHz
前端总线速率 60MHz(MT/s)至 1333MHz(MT/s)
DMI速率 2.5GT/s至 5.0GT/s
制作工艺 0.8 µm 至 22 nm
指令集 x86x86-64MMXSSE
微架構 P5
P6
NetBurst
Core
Nehalem
Sandy Bridge
Ivy Bridge
Haswell
Silvermont
核心數量 1–4個
應用平台 桌上型平台、行動平台、伺服器等等...
插座
封裝
核心(代號)
  • 多個(見下文)

奔騰英语Pentium)是英特爾公司的一個註冊商標,作為其x86處理器品牌之一,於1993年推出。以往,「奔騰」是英特爾的唯一的x86處理器產品線,後來隨著其產品線的擴展衍生出低端的「賽揚」(Celeron)系列、供伺服器以及工作站使用的「至強」(Xeon)系列。2006年英特爾推出「酷睿」(Core)系列處理器產品線,取代原奔騰處理器系列的市場定位。時至今日,「奔騰」這個品牌仍然繼續使用,但市場定位被定位為比低端入門型的賽揚系列高一級,比橫貫中高端主流型和高端旗艦型的酷睿系列低一級的中端入門型級別。相比中高端主流型的酷睿系列處理器產品,奔騰系列三級快取容量少了、時脈速率較低、缺少超執行緒以及Intel VT虚拟化技术的支援,儘管這些技術在酷睿系列推出以前,是奔騰系列中的一些型號所擁有。

概覽[编辑]

英特爾通常會為處理器以核心代號作為處理器系列中各型號的區分,像是「Prescott」、「Willamette」、「Coppermine」、「Katmai」、「Klamath」、「Deschutes」等等。這些代號當年在電腦業界以及電腦愛好者群體裏有很高的知名度,[1]即使是處理器以正式命名正式上市以後。

Intel將Pentium商標名稱,在後面世代的處理器架構都一路沿用至今,但是它們在內部的微架構上其實與Pentium初代相當的不同。下面是從舊到新順序中各代英特爾微架構的奔騰處理器系列:

商標 微架構 桌上型平台 行動型平台 伺服器及工作站平台
Pentium
Pentium OverDrive
P5 P5 (0.8 µm)
P54C (0.6 µm)
P54CS (0.35 µm)
Pentium MMX
Pentium OverDrive MMX
P55C (0.35 µm)
Tillamook (0.25 µm)
Pentium Pro P6 P6 (0.5 µm)
P6 (0.35 µm)
Pentium II
Pentium II Xeon
Pentium II OverDrive
Mobile Pentium II
Klamath (0.35 µm)
Deschutes (0.25 µm)
Tonga (0.25 µm)
Dixon (0.25 µm)
Drake (0.25 µm)
Pentium III
Pentium III Xeon
Mobile Pentium III
Pentium III M
Katmai (0.25 µm)
Coppermine (180 nm)
Tualatin (130 nm)
Coppermine (180 nm)
Tualatin (130 nm)
Tanner (0.25 µm)
Cascades (180 nm)
Pentium 4
Pentium 4 Extreme Edition
NetBurst Willamette (180 nm)
Northwood (130 nm)
Gallatin (130 nm)
Prescott-2M (90 nm)
Prescott (90 nm)
Cedar Mill (65 nm)
Northwood (130 nm)
Prescott (90 nm)
獨立為Xeon(至強)系列
Pentium D
Pentium Extreme Edition
Smithfield (90 nm)
Presler (65 nm)
Pentium M 基於P6改造 Banias (90 nm)
Dothan (65 nm)
Pentium Dual-Core Yonah (65 nm)
Core Conroe/Allendale (65 nm)
Wolfdale-3M (45 nm)
Merom-2M (65 nm)
Pentium Wolfdale-3M (45 nm) Penryn-3M (45 nm)
Nehalem Clarkdale (32 nm) Arrandale (32 nm)
Sandy Bridge Sandy Bridge (32 nm)
Ivy Bridge Ivy Bridge (22 nm)
Haswell Haswell (22 nm)

在這些商標名稱上可以看到與這些CPU微架構的天性只有很鬆散的關聯。Pentium品牌現今在桌上型部分使用,Celeron品牌則使用在"經濟型"部分(通常是低效能跟低價格),以及Xeon品牌使用在適合伺服器工作站之高效能的部分。同樣的微架構可能會在所有的品牌中使用,但是他們在實作上有不同的時脈速度,快取大小,以及封裝和插槽。而且,在不相關的微架構的晶片上使用相同的名稱。

歷史[编辑]

最初,Pentium品牌的CPU是將會被命名為(80)586或i586,與前幾個世代的x86架構處理器的命名方式相對應:(80)286、(80)386/i386以及(80)486/i486。然而,英特爾為防止競爭對手的x86相容處理器產品用相近的命名方式來攪局(超微半導體經常這樣做,Am386、Am486等即如此)並與它們作出區分,英特爾嘗試將將它們的處理器命名在美國註冊成商標,但是由於美國的商標法案中規定註冊商標是不允許僅由阿拉伯數字組成而作罷。[2][3][4]

接續著之前世代的8086、80186、80286、80386以及80486微處理器,英特爾第五代微處理器被命名為「Pentium」,於1993年3月22日推出市場。這個處理器的微架構,被命名為「P5」。「Pentium」這個商標是英特爾聘請了Lexicon Branding商標事務所為英特爾設計的。詞綴「-ium」來源於拉丁文中代表元素的接尾语,用來表示奔騰CPU是電腦的一個基本組成要素,地位類比化學元素;[5]而詞綴「pent-」來源於希臘語penta(πέντε)”,意為「第五」,表示x86的第五代架構。[2]為進入大中華地區的市場,在英特爾華人員工的建議下,英特爾為Pentium譯為「奔騰」,並作為正式中文名稱。[6][7]

由於初代Pentium系列在效能上以及商業上都大獲成功,往後英特爾的幾代高階處理器上都沿用Pentium品牌。而到了2006年,曾一度消失於英特爾的發展路線圖上,[8][9]但於2007年重回。[10]

2004年開始,用於伺服器以及工作站的Pentium 4 Xeon獨立成全新的品牌「Xeon」(至強)。[11]

1998年,英特爾推出了「Celeron」(賽揚)品牌,並將其註冊為商標,用於低價但效能也較低的微處理器產品。[12]

2006年,英特爾發布「Core」(酷睿)品牌,用作英特爾的旗艦級處理器系列的新品牌,奔騰系列此時並不再有新品推出。然而由於中端主流市場對雙核心處理器有強烈需求,奔騰品牌重出江湖,作為英特爾中端處理器系列的品牌,定位於高端的Core系列以及低端的Celeron系列之間,不過,品牌命名上稍有改動,是為「Pentium Dual-Core」即奔騰雙核心處理器產品線。[13][14][15]

2009年,Pentium Dual-Core中的「Dual-Core」詞尾被去除,回歸舊有的「Pentium」命名。儘管依然是x86微架構,但是與初代奔騰的P5微架構是大相徑庭的Nehalem微架構,往後基於新式微架構的奔騰處理器系列,也繼續沿用「Pentium」的商標。

基於P5微架構的初代奔騰[编辑]

奔腾(Pentium)
Pentium logo.png
Pentium MMX商標
生產時間 1993年至1999年
製造商
  • 英特爾
处理器速度 60MHz至 380MHz
前端总线速率 50至 66
制作工艺 0.8µm 至 0.25µm
指令集 x86
微架構 P5
插座
  • Socket 4
  • Socket 5
  • Socket 7
核心(代號)
  • P5
  • P54
  • P54CS
  • P55C
  • Tillamook
Pentium MMX正面
Pentium MMX -背面

初代奔騰,是第五代單核心x86架構之微處理器,於1993年3月22日開始出貨。他是486產品線的後代。Pentium本应命名為80586或i586,後來命名為“Pentium”(通常认為i586被使用在英特爾競爭對手所製造的类80586的微處理器。

從486後的主要改變[编辑]

  • 超标量(Superscalar)架構 - Pentium擁有兩個資料路徑(管線,pipelines),可以達到在一個時鐘週期內完成一個以上的指令。一個管線(稱為"U")可以處理任何的指令,而另外一個(稱為"V")可以處理簡單的整數及FXCH浮點數指令。使用一個以上的管線是傳統RISC處理器設計的特色,這也是在許多x86平台上第一個實作出來的,顯示有將兩種技術合併的可能性,創造出幾乎“混合在一起”的處理器。
  • 64位元資料路徑 - 這使得每一次從記憶體提取指令的資訊數量變成兩倍。這並不表示Pentium可以執行所謂的64位元應用程式;他的主暫存器仍然是32位元寬度。
  • MMX指令(只存在于后期的Pentium MMX中)- 一種基本的SIMD指令集擴充,設計給多媒體應用程式使用。

Pentium架構的晶片最多每個時鐘週期提供約為486處理器的兩倍效能。最快的Intel i486部分幾乎與第一代的Pentium有相等的速度,少部分後期的AMD 486型號只大約等於Pentium 75 MHz.

最早期推出的Pentium時脈速度為60 MHz (60*1)和66 MHz (66*1)。後來75 MHz (50*1.5), 90 MHz (60*1.5), 100 MHz (66*1.5或50*2), 120 MHz (60*2), 133 MHz (66*2), 150 MHz(60*2.5或50*3), 166 MHz (66*2.5), 200 MHz (50*4或66*3),和233 MHz(66*3.5)的版本才逐漸地出現。Pentium OverDrive處理器以63和83 MHz的頻率推出,當作老舊486等級電腦的升級選項。

版本[编辑]

原本的Pentium微處理器有內部的代碼稱為P5,是管線化(pipelined)的循序(in-order)超純量(superscalar)微處理器,以0.8 微米製程技術製造。接著推出的是P54,是把P5縮小到0.6µm製程,已經是可以作為雙處理器以及擁有與前端匯流排不同的內部時脈速度(要增加匯流排的速度要比增加內部時脈來得更困難)。P54之後接著是P54C,使用.35µm製程 - 純粹CMOS製程,相對於在早期的Pentium是使用Bipolar CMOS製程。

接著,P55C也以Pentium with MMX Technology推出(通常只稱為Pentium MMX);它是以P5核心為基礎,0.35 µm製程也在這個系列中使用,但是擁有新的57個"MMX"指令集來增進多媒體工作的效率,像是媒體的編碼跟解壓縮。然而,軟體必須明確地對於使用MMX做最佳化,以及P55C顯示出速度增加的幻象主要是來自於內部一级缓存 (L1 Cache)的容量變成兩倍為32 KB。

Pentium P54C核心後來還被用於發展「Larrabee顯示核心[16]

評價[编辑]

早期的60-100MHz P5版本Pentium在浮點運算單元有一個問題,在極少數情况下,會導致除法運算的精確度降低。這個缺陷於1994年被發現,變成如今廣為人知的Pentium FDIV bug,同時这一事件導致Intel陷入巨大的窘態,建立召回計畫來回收有問題的處理器。60和66 MHz 0.8µm版本的Pentium處理器也由于其功能上的脆弱以及產生高热量而被指责。

基於P6微架構的奔騰[编辑]

奔騰Pro[编辑]

奔騰II[编辑]

奔騰III[编辑]

基於NetBurst微架構的奔騰[编辑]

奔騰4[编辑]

奔騰D[编辑]

基於P6微架構改造版的奔騰[编辑]

奔騰M[编辑]

奔騰雙核心[编辑]

基於Core微架構的奔騰[编辑]

奔騰雙核心[编辑]

奔騰(2009年)[编辑]

2009年,英特爾更新了奔騰系列的處理器型號命名系統,從核心代號「Wolfdale-3M」的處理器開始,回歸舊名「Pentium」。前段匯流排的資料傳輸率從667MT/s增加至800MT/s,並且運行電壓更低。2008年9月英特爾發布首個基於Penryn微架構(Core微架構的45奈米製程版本)的奔騰處理器——Pentium T4200。2009年6月,英特爾發布了基於Penryn架構單個核心版本的奔騰處理器——Pentium SU2700,屬於Penryn微架構的消費級超低電壓版本(CULV)。

2009年9月英特爾推出Pentium SU4000系列、Celeron SU2000系列和Core 2 DUO SU7000系列,它們都是基於「Penryn-3M」核心,使用800MT/s的前段匯流排。奔騰SU4000系列與另外兩個超低電壓處理器系列的主要區別在於它擁有2MB的二級快取。以下是這一代奔騰處理器的簡要規格表:

核心代號 製程 時脈 一級快取 二級快取 前段匯流排速率 CPU插座 發售日期
Wolfdale-3M 45nm 2.8–3.2GHz 64 KB 2 MB 1066MT/s Socket 775 2009年5月
Penryn-3M 45nm 2.0–2.3GHz 64 KB 1 MB 800MT/s Socket P 2009年1月
Penryn-3M ULV 45nm 1.3–1.5GHz 64 KB 2 MB 800MT/s BGA 956 2009年9月
Penryn-L ULV 1 45nm 1.3–1.4GHz 64 KB 2 MB 800MT/s BGA 956 2009年5月

簡要型號表:

核心代號 商標名 型號系列 核心數量 二級快取 CPU插座 熱設計功耗
Allendale Pentium Dual-Core E2xxx 2 1 MB LGA 775 65 W
Merom-2M 行動型Pentium Dual-Core T2xxx
T3xxx
2 1 MB Socket P 35 W
Wolfdale-3M Pentium Dual-Core E2xxx 2 1 MB LGA 775 65 W
E5xxx 2 MB
Pentium 6xxx
Penryn-3M 行動型Pentium T4xxx(標準電壓版本) 2 1 MB Socket P 35 W
SU4xxx(超低電壓版本) 2 MB µFC-BGA 956 10 W
Penryn-L SU2xxx(超低電壓版本) 1 5.5 W

基於Westmere微架構的奔騰[编辑]

英特爾在2008年末發布了新一代的Nehalem微架構,作為Core微架構以及Penryn微架構的下一代x86處理器微架構。2010年早期,基於Nehalem微架構作製程、指令集等改進的Westmere微架構發布。

2010年1月7日,英特爾推出使用Westmere微架構的供桌上型平台及行動型平台使用的奔騰處理器,核心代號分別是「Clarkdale」和「Arrandale」。首個發布的型號是台式機使用的Pentium G9650,核心代號「Clarkdale」。隨後數月,行動平台版本的奔騰處理器系列,核心代號均為「Arrandale」。這些新型號均採用了DMI(直接媒體界面)匯流排,取代過往使用的前段匯流排,整合了北橋晶片的大部分功能特性(包括記憶體控制器)以及英特爾的HD Graphics顯示核心(仍基於GMA X4500改造),這些新整合的部分使用QPI互聯架構與CPU核心連接。此代奔騰開始直接支援DDR3記憶體。

值得一提的是,「Clarkdale」核心實際上也用於首代Core i3(5xx系列)以及Core i5-6xx系列上,同樣使用32奈米製程、內建HD Graphics顯示核心(使用45奈米製程,並沒有與CPU共處於同一晶粒上)、內建記憶體控制器以及三級快取。它們的不同之處在於時脈、硬體虛擬化技術支援、睿频、三級快取容量以及超執行緒的支援。相較於Core i3,奔騰缺少超執行緒的支援、內建顯示核心的時脈僅為533MHz(Core i3-5xx系列的均為733MHz)。奔騰的記憶體控制器最高支援DDR3 1066MT/s的規格,與Core i3-5xx系列相當。[17]奔騰的三級快取容量也比Core i3-5xx系列少了1MB。

簡要規格表:

核心代號 製程 時脈 二級快取 三級快取 I/O匯流排 CPU插座 發布日期
Clarkdale 32nm 2.8GHz 512 KB 3 MB DMI Socket 1156 2010年1月
Arrandale 32nm 1.2–1.86GHz 512 KB 3 MB DMI BGA 988 2010年第二季度

型號簡表:

核心代號 商標名 三級快取 CPU插座 熱設計功耗 功能特性
Clarkdale Pentium G6xxx 3 MB LGA 1156 73 W 內建GPU(HD Graphics)
Arrandale Pentium P6xxx 3 MB BGA 988 35 W 內建GPU(HD Graphics)
Pentium U5xxx(超低電壓版本) BGA 18 W

基於Sandy Bridge微架構的奔騰[编辑]

基於Sandy Bridge微架構的奔騰處理器,於2011年5月22日推出。以下是簡要規格表:

核心代號 商標名a 三級快取b CPU插座 熱設計功耗 功能特性c,d
Sandy Bridge Pentium 3xx 3 MB LGA 1155 15 W 超執行緒ECC
Pentium 9x7 2 MB BGA1023 17 W 內建GPU
Pentium B9x0 2 MB rPGA988B 35 W 內建GPU
Pentium G6xxT[18] 3 MB 8-way set associative Line size 64 bytes LGA 1155 35 W 內建GPUe
Pentium G6xx[19] 65 W
Pentium G8xx[20][21] 3 MB 12-way set associative Line size 64 bytes
Sandy Bridge-EN Pentium 140x 5 MB LGA 1356 40-80 W ECC, AVX, TXT, Intel VT-d, AES-NI
  • a全部型號的規格均為:雙核心、雙邏輯處理器/雙執行緒(4 on Pentium 3xx帶有超執行緒技術,可擁有4個邏輯處理器/四執行緒),CPUID為206A7,代表:家族(family) 6 (06h),型號(model) 42 (02Ah),步進(stepping) 7 (07h)
  • bTLB/快取均為64位元組預取;
  • c全部型號均配備:片上浮點數運算單元、英特爾增強型SpeedStep技術(EIST)、Intel 64、XD bit(与NX bit功能相同)、Intel VT-x、智慧型快取。
  • d支援的指令集:MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2
  • eSandy Bridge版HD Graphics内有6个 执行单元,與HD Graphics 2000一致,但不支援Intel Quick Sync Video、InTru 3D、Clear Video HD、無線顯示技術(Wireless Display)等技術以及不支援3D視訊或3D圖形加速。

基於Ivy Bridge微架構的奔騰[编辑]

2013年,英特爾陸續推出基於Ivy Bridge微架構的奔騰處理器。相對相同核心的Core i3而言缺少超執行緒。

核心代號 商標名 三級快取 CPU插座 熱設計功耗 備註
Ivy Bridge Pentium G20x0
Pentium G20x0T
Pentium G21x0
Pentium G21x0T[22]
3MB LGA 1155 35~55W
Ivy Bridge Pentium 20x0M
Pentium 21x7U
Pentium 2129Y
Pentium A1018
1~2MB Socket G2
BGA-1023
10W~35W
Ivy Bridge-EN Pentium 140x v2 6MB LGA 1356 40~80W

基於Haswell微架構的奔騰[编辑]

基於Silvermont微架構的奔騰[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ Names of processors, IA State 
  2. ^ 2.0 2.1 Colapinto, John. Famous names. The New Yorker. 3 Oct 2011: (38–43) [12 Oct 2011]. 
  3. ^ 吴俊杰. 见“微”知著四十年 处理器历史全面回顾. 大砲村. 
  4. ^ Pentium的由來. 
  5. ^ Burgess, John. Intel's fifth-generation chip no longer goes by the numbers. Washington Post. 20 Oct 1992. 
  6. ^ 洪涛. 传奇的回忆—— Pentium,我们有一颗奔腾的心. 51CTO轉自it168. 
  7. ^ 黑眼bobo. T小編烙行話:Pentium、Athlon 風光一時,這些名詞有什麼典故?. techbang.com. 
  8. ^ Intel "Conroe-L" Details Unveiled. DailyTech. [2007-08-16]. 
  9. ^ The multicore era is upon us - CNET Asia
  10. ^ Intel to unify product naming scheme. TG Daily. [2007-08-12]. 
  11. ^ MyNikko.com 微處理器博物館 - Intel Xeon. 
  12. ^ Microprocessor Hall of Fame. Intel. [2007-08-11]. (原始内容存档于2007-07-06). 
  13. ^ Brown, Rich; Michelle Thatcher. The multicore era is upon us: How we got here – Where we stand today. CNET Asia. 23 April 2008 [2009-04-18]. 
  14. ^ Shilov, Anton. Intel Readies Pentium E2000-Series Processors. X-bit labs. [2007-08-15]. 
  15. ^ Intel to unify product naming scheme. TG Daily. [2007-08-15]. 
  16. ^ Intel的Larrabee显卡基于古老的Pentium架构. solidot.org. 2008-07-08 [2013-05-25]. 
  17. ^ http://ark.intel.com/products/43529
  18. ^ CPU ID: SR05T Intel Pentium Dual-Core G620T. cpu-world.com. [5 August 2011]. 
  19. ^ SR05R Intel Pentium Dual-Core G620. cpu-world.com. [6 August 2011]. 
  20. ^ SR05P Intel Pentium Dual-Core G840. cpu-world.com. [6 August 2011]. 
  21. ^ SR05Q (Intel Pentium Dual-Core G850). cpu-world.com. [6 August 2011]. 
  22. ^ http://ark.intel.com/products/65527

外部連結[编辑]