P6微架構

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P6微架構(P6 Microarchitecture)是英特爾在1995年推出的第六代x86架構微處理器。它的後繼者是2000年的 NetBurst微架構,但是最後在Pentium M之間又出現P6的蹤影。而Pentium M的P6的後繼者則是Intel Core微架構。

從 Pentium Pro 到 Pentium III[编辑]

P6 核心是 Intel 第六代 x86 架構的處理器核心。最先採用 P6 實做的 CPU 是在 1995年推出的 Pentium Pro,而 P6 的上一代則是第一代 Pentium 的 P5 核心。

下面列出一些在 x86 第一次使用的技術,實作在 P6 核心上的功能,包括:

  • 預測執行與亂序執行(Intel 稱之為“動態執行”),這些功能需要在執行核心上新增“退休”(retire)單位。這樣的設計可以降低管線延遲,而能夠使 Pentium Pro 與後來的 CPU 擁有不錯的性能。
  • 超級管線,能夠從原本第一代 Pentium 的 5 階管線增加到 Pentium Pro 的 14 階管線,而 Pentium III 的 10 階管線、12 階到 14階管線的 Pentium M 是遠大於第一代 Pentium 的數量。
  • 與處理器核心同速的內建 L2 快取,取代原先較慢的、且設計於外部(位於主機板上)的快取。
  • 達 36 位元寬的實體記憶體匯流排,能夠支援大於 4 GB 的主記憶體。(不過製程的位址空間還是限制在 4GB)
  • 暫存器更名,該技術能夠在管線上更有效率的執行多重指令。

而 P6 架構最為人稱道的是電源需求量低、優越的整數運算性能,還有不錯的指令週期率(Instructions per cycle,IPC)。當最先應用於 Willamette 核心的 NetBurst 架構出現時,該架構的指令週期率較 P6 差,而且在電源需求與輸出效率上都比原先的架構還要差,不過由於 NetBurst 的時脈較易提升,在桌上型市場 P6 的處理器核心還是被 NetBurst 取代。

再度使用於 Pentium M (Banias and Dothan)[编辑]

當 Pentium 4 的筆記型電腦處理器推出後,很快的就發現 NetBurst 的核心不適合用於行動運算上。由於 Netburst 的處理器比 P6 前輩的每時脈或是每瓦特的效率都還要差,以至於 Pentium 4-M 執行溫度比 Pentium III-M 高,而且也無法提供明顯的效能增進。這種效率低下的缺失不但影響到散熱系統的複雜度,也影響到最重要的電池使用時間長度。

這時 Intel 發現新的 NetBurst 架構在行動運算市場上並不是很好的選擇,所以重新描繪出更適合應用在該市場的新核心。而結果是將原本的 P6 核心加以改良,並加入 NetBurst 既有的功能,最後以 Pentium M 的代號推出。

Pentium M 的設計概觀:[1]

  • 插槽介面為 Socket 479。電器規格與 Socket 478 相似,但是互不相容。
  • 更快的前端匯流排速度。最初的 Banias 核心,Intel 給予 400 MT/s 的 Netburst 匯流排。而更新的 Dothan 核心的匯流排速度隨著桌上型 Pentium 4 的規格升級而提升至 533 MT/s。
  • 更大的 L2 快取。起初 1 MB,Dothan 提升到 2 MB。動態快取啟用能夠在節能狀態時減少快取啟用的大小。
  • 支援SSE2 指令集
  • 增加 3 到 4 階的管線深度,能夠增加時脈的延伸性。
  • 專用的暫存器堆疊管理。
  • 增進分支預測的效率。
  • 在解碼指令時能夠將某些指令群結合成單一指令。x86 的指令就能夠包含數個 RISC 的微指令。
  • 第三代的增強型 SpeedStep (EIST)。處理器能夠在閒置時降低時脈與電壓,使處理器在此時的能耗只有個位數的瓦特。

Pentium M 在筆記型電腦領域的那幾年中是當時最有效率的處理器,在最大需求的能耗不高於 30 瓦,而在閒置實更是只有 4 到 5 瓦。而該處理器的效率更是能夠與比它高於近 1 GHz 的 Netburst 處理器相匹敵。[1]

Pentium M 主要的缺點在於浮點數的運算能力。P6 核心的浮點數運算效能經由長時間的演進即使有很可觀的進步,但是較新的 AMD Athlon 與 Athlon 64 的核心憑藉著足以抗衡 NetBurst 的浮點 SIMD 運算能力,在這方面 Pentium M 顯得疲弱。而即使 Intel 在 Pentium M 加入 SSE2 的支援,但是加入的方式卻與 Athlon 64 與 Pentium 4 不同。所以真實運算時,相較於快取與整數的效率,Pentium M 的效能會更依賴於浮點單位的使用率。[1][2]

Intel Core 架構[编辑]

代號為 Yonah 的 CPUCore 的品牌在 2006年 1月推出。單核心與雙核心的版本分別貼上 Core Solo 與 Core Duo 的標籤。這些處理器不只解決了先前 Pentium M 的性能問題,也加入以下的新功能:

  • SSE3 指令集的支援
  • 改變 P6 架構,使兩顆核心能共同分享 L2 快取

這些動作讓這些只有出現於筆記型電腦的這些 CPU 成為過渡產品,而更新的 Core 微架構就以新的 Core 2Pentium Dual-CoreCeleronXeon 的名稱發表。

不過值得注意的是,Pentium Dual-Core 的 T2060、T2080 與 T2130 的型號使用的是 Yonah 為基礎的架構,而並不是新的 Core 微架構。

使用 P6 架構的晶片[编辑]

參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Lal Shimpi, Anand. Intel's 90nm Pentium M 755: Dothan Investigated, AnandTech, July 21, 2004.
  2. ^ Pentium M Review, CPUID.com, accessed May 1, 2007.