Intel Pentium III

See artikkel on esitatud liitmiseks artikliga Pentium III. Lisainfot artikli arutelust

Pentium III

Parameetrid
Tootja:	Intel
Taktsagedused:	450 MHz – 1400 MHz
Soklid:	Socket 370 ja Slot 1
Põlvkond:	x86
Toodeti:	1999–2003
Arhitektuur:	IE32, MMX, SSE
Tuumade koodnimetused:	Katmai, Coppermine, Coppermine-T, Tualatin
Eelkäija:	Pentium II
Järeltulija:	Pentium M

Intel Pentium III on Inteli 32-bitise x86 lauaarvutitele ja mobiilseadmetele mõeldud mikroprotsessor, mis põhineb kuuenda põlvkonna P6 mikroarhitektuuril Seda tutvustati esmakordselt 26. veebruaril 1999. Kaubamärgi esialgsed protsessorid olid väga sarnased varasemate Pentium II mikroprotsessoritega. Märkimisväärseim erinevus oli SSE käsustiku lisa. SSE käsustik aitas kiirendada arvutusi kuni neljanda koma kohani ja paralleelseid arvutusi. Peale selle tutvustas Intel Pentium III seeriaga esmakordselt vastuolulist seeria numbrit, mis prinditi kiibile tootmisprotsessi ajal. Teised Pentium III tuumad lisasid veel muid tunnusjooni nagu 256 ja 512 KB L2 vahemälud, mis mahutati ühele kiibile, ja üldiselt vähendatud mõõtmed.

Protsessori tuumad

Oma eluaja jooksul kahanes Pentium III mikroprotsessori tuuma suuru kaks korda – 0,25 mikronilt 0,18 mikronile ja siis hiljem 0,13 mikronile. Nagu ka varasemad x86 protsessorite põlvkonnad, koosneb Pentium III perekond mõnest alamperekonnast, mis leidsid kasutust erinevates arvutituru allüksustes. Celeroni kaubamärk oli suunatud madalama jõudlusega arvutitele. Xeon oli mõeldud suurema jõudlusega seadmetele (serverid, tööjaamad) ja nende derivaatidele. Pärast Pentium 4 väljalaset jäi Tualatini tuum Pentium M protsessorite aluseks. See kasutas erinevaid ideid P6 mikroarhitektuurist. Järgnevalt kasutati Pentium M mikroarhitektuuri Pentium M kaubamärgi protsessorites, mitte NetBurst CPUd mis leidub Pentium 4 protsessorites, mis moodustasid Inteli energiasäästlikku Tuuma mikroarhitekruuri Core 2, Pentium Dual-Core, Celeron(Core) ja Xeon.

Intel Pentium III protsessori perekond
Lauaarvuti
Kood-nimega	Tuum	Väljalaske kuupäev
Katmai Coppermine Coppermine T Tualatin	(250 nm) (180 nm) (180 nm) (130 nm)	Mai 1999 Mär 2000 Aug 2000 Apr 2001

Katmai

Esimene Pentium III variant oli "Katmai" tootekoodiga 80520. Esialgsed väljaanded olid 450 ja 500 MHz taktsagedusega. Hiljem avaldati veel 2 väljaannet: 550 MHz taktsagedusega protsessor 17. mail 1999 ja 600 MHz taktsagedusega versioon 2. augustil 1999. 27. septembril 1999 avaldas Intel 533B ja 600B protsessorid taktsagedusega 533 ja 600 MHz. "B" sufiks tähendas seda, et varasematel mudelitel kasutatud 100 MHz esisiini asemel hakati kasutama 133 MHz esisiini.

Katmai protsessor koosneb 9,5 miljonist transistorist ja on mõõtudega 12,3×10,4 mm. Seda valmistati Inteli P856.5 protsessorites – 0,25-mikromeetrine CMOS toiming viie alumiiniumsidususe tasandiga. Katmai protsessor kasutas samasugust süvendipõhist disaini nagu Pentium II, aga uuemat Üheservalist Ühenduskassetti, mis võimaldas jahutusradiaatoril luua otsese kontakti CPU tuumaga. Mõned varasemad Pentium III versioonid sisaldasid vanemaid Üheservalisi Ühenduskassette mis olid mõeldud OEM jaoks.

Coppermine

900 MHz Coppermine Pentium III.

Teine Pentium III variatsioon oli "Coppermine" protsessor, tootekoodiga Intel 80526. See lasti välja 25. oktoobril 1999. Coppermine protsessor töötas taktsagedustel 500, 533, 550, 600, 650, 667, 700 ja 733 MHz. Hiljem, detsember 1999 kuni mai 2000, tulid juurde protsessorid taktsagedusega 750, 800, 850, 866, 900, 933 ja 1000 MHz (1 GHz). Toodeti nii 100 kui ka 133 MHz esisiiniga versioone. Võrreldes üldist suutlikkust AMD Athlon protsessoritega, oli Coppermine veidi parem, mis küll muutus vastupidiseks varsti pärast seda, kui AMD uuendas Athlonit sisseehitatud L2 vahemäludega. Athlon omas edumaad komakoha-arvutuste koodiga, samal ajal kui Coppermine'i suutlikkus oli suurem SSE käsustiku optimeerimisel, kuigi praktikaliselt oli jõudluse vahe vaevumärgatav. Samas õnnestus AMDl Athloni taktsagedus viia 1,2 GHz peale, isegi enne Pentium 4 väljalaskmist.

Suurimad Coppermine protsessori uuendused olid kiibipealne L2 vahemälu (niinimetatud 'Advanced Transfer Cache' ehk 'ATC') ja parandatud tegevuste järjestamine. ATC mahutavus on 256 KB ja see töötab tuumaga samal taktsagedusel. Võrreldes Katmaiga oli Coppermine'i vahemälu latentsus madalam, mis tõstis jõudlust suuresti. Coppermine sisaldas 29 miljonit transistorit värava pikkusega 180 nanomeetrit. Protsessori nimest võib arvata, et transistorid olid valmistatud vasest (inglise keeles Copper), kuid tegelikult kasutati transistorites hoopis alumiiniumit. Varasematel protsessori versioonidel puudus jahuti ja protsessori vahelt integreeritud soojushajuti (inglise keeles 'Integrated Heat Spreader' ehk 'IHS'), mis küll lisati hilisemates versioonides, kuid see ei parandanud soojusjuhtivust, kuna IHS lisas protsessori ja jahuti vahele kõigest lisa kihi metalli ja soojus-pastat. Samas, oli IHS hea abimees jahuti surumiseks täpselt vastu protsessorit, et puuduks õhuvahe. Kuna algselt puudus Coppermine protsessoritel IHS, oli jahuti paigaldamine väga keeruline, sest kui jahuti ja protsessori vahele jäi tühi ala, kahanes soojusjuhtivus suuresti.

2000. aasta keskel välja lastud 1,13 GHz Coppermine kadus turult kiirelt ebastabiilsuse tõttu ja reaalselt ei suutnud protsessor 1,13 GHz-ni jõuda. Jõudlusanalüüsides oli suutlikkus 1 GHz protsessoritega täpselt samal tasemel. Intelil kulus vähemalt kuus kuud probleemide lahendamiseks kasutades uut cD0 sammustikku. 1.1 ja 1.13 GHz versioonid anti uuest välja 2001 aastal.

Coppermine-T

Coppermine-T oli Coppermine ja Tualatin protsessorite vahepealne samm, mis toetas madal-pingelist loogilist süsteemi ja oli tagasiühilduv vanemate süsteemide paneelidega. Intel kasutas uusimatel Coppemine protsessoritel cD0-sammustikku ja muutis neid, et need töötaks madala pingega süsteemisiinidel pingel 1,25 V AGTL ja ka normaalpingega 1,5 V AGTL+ signaaltasanditel ja tunneks automaatselt ära diferentsiaalse ja üksiklõpuga taktsageduse. See uuendus muutis need ühilduvaks uusima põlvkonna Socket-370 kaartidega, mis toetasid FC-PGA2-ga varustatud protsessoreid. Samal ajal olid need ühilduvad ka vanemate FC-PGA paneelidega. Coppermine-T protsessoril oli kahepoolne sümmeetriline mitmiktöötluse võimalus, kuid ainult FC-PGA 2 paneelidel. T oli ka ainus integreeritud soojushajutiiga protsessor.

Tualatin

1,13 GHz Intel Pentium III-T (Tualatin-256).

Kolmas versioon Pentium III protsessoritest, Tualatin - tootekoodiga 80530, oli Inteli uue 130-nanomeetriste protsessorite prooviversioon. Esmesed Tualatin-protsessorid tulid välja 2001. aastast kuni 2002. aasta alguseni taktsagedustega 1,0, 1,13, 1,2, 1,26, 1,33 ja 1,4 GHz. Tualatin toimis väga hästi, eriti 512 KB L2 vahemäluga (Pentium III-s) protsessorid. Viimane oli mõeldud serverite jaoks, eriti selliste, millel voolutarve mängis suurt rolli, s.o labaserverid.

Tualatin moodustas põhja populaarsetele Pentium III-M mobiilsetele protsessoritele, mis muutusid Inteli esirinna kaasaskantavateks kiipideks järgmiseks kaheks aastaks. Kiip pakkus tasakaalu voolutarbe ja jõudluse vahel ja see kuulus nii võimsate sülearvutite kui ka "peenete ja kergete" kategooriasse. Tualatin-põhine Pentium III näitas üleolevat suutlikkust võrreldes Willamette-põhiste Pentium 4 protsessoritega ja isegi Thunderbird-põhiste Athlonitega. Sellest hoolimata tundus, et Intel tahtis lõpetada Pentium III tootmise, kuna nad muutsid Tualatin-põhised Pentium IIIed mitte-ühilduvaks siis-eksisteerivate Socket 370 emaplaatidega ja jätsid alles L2 vahemälu mitte-Pentium III-S 256 KB mudelites.

Tualatin-põhised Pentium III protsessorid olid visuaalselt erinevad Coppemine-põhistest protsessoritest metallist integreeritud soojushajutite poolest(ing. IHS), mis olid kinnitatud protsessori paketile. Samas, viimane Coppermine Pentium III protsessor omas samuti IHS'i tänu millele tehti vahet FC-PGA2 ja FC-PGA pakettidel, mis olid mõlemad Socket-370 emaplaatide jaoks mõeldud. Enne integreeritud soojushajuti lisamist oli vahepeal raske Pentium III protsessori peale jahutit paigaldada. Valesti paigaldamine võis liigse jõu kasutamisel tuuma suruda vale nurga alla, mille tõttu võisid tumma ääred ja nurgad mureneda ja protsessori hävitada. Oli raske viia protsessor täpselt vastu jahutit ilma õhuvahedeta, mis oli kriitilise tähtsusega faktor hea soojusjuhtivuse saavutamiseks. See muutus väga väljakutsuvaks tegevuseks number 370 pesadega protsessorite puhul, võrreldes nende Slot 1 eelkäijatega, jõu tõttu, mida tuli rakendada pesapõhiste jahutitele ja kitsamatele kahepoolsetele paigaldusmehhanismidele. Kuna 130-nanomeetrine Tualatin omas veel väiksemat tuumaala, kui 180-nanomeetrine Coppermine, paigaldas Intel metallist jahutuse nii Tualatinile kui ka tulevastele lauaarvuti protsessoritele. Tualatini tuum sai oma nime Tualatini Oru ja Tualatini Jõe järgi Oregonis, kus Intelil on suured tootmis- ja disainimisasutused.

SSE käsustiku implementatsioon

Kuna Katmai protsessorit ehitati sama 250-nanomeetise protsessi järgi nagu Pentium II "Deschutes" protsessorit, pidi Intel rakendama SSEd kasutades võimalikult vähe räni. Selle saavutamiseks rakendas Intel 128-bitise arhitektuuri, mis tähendas olemasolevate 64-bitiste andmeradade topelt-kordamist ja SIMD-FP kordaja komponentide ühendamist x87 skalaarse FPU kordajaga üheks komponendiks. Olemasoleva 64-bitise andmeraja utiliseerimiseks varustas Katmai igat SIMD-FP juhendit kahe mikroopsina. Kompenseerimaks osaliselt ainult poole SSE arhitektuuri laiuse implementeerimist,rakendas Katmai SIMD-FP lisaja teise lähetuspordi eraldi komponendina. Selline seadistus võimaldab ühte poolt SIMD kordajat ja ühte poolt iseseisvat SIMD lisa varustada korraga, tuues kõrgeima läbilaskvuse tagasi neljanda komakohani tsükli kohta, vähemalt paaris jaotusega korrutamiste ja liitmiste koodi korral.

Katmai riistvara rakendamise probleem seisnes vastuolulises parallelismi mudelis, mida vihjas SSE käsustikule. Programmeerijad sattusid koodi-graafiku dilemma ette: Kas SSE koodi peaks ehitama vastavalt Katmai piiratud täitmise ressurssidele või tulevastele protsessoritele, millel on rohkem ressursse? Katmaile iseloomulikud SSE optimeeringud andsid parima võimaliku tulemuse Pentium III perekonnalt aga see oli kõrvaloptimaalne hilisematele Inteli protsessoritele nagu Pentium 4 ja Core.

Tuumade täpsustused

Katmai (0.25 µm)

• L1-Vahemälu: 16 + 16 KB (Andmed + Juhised)
• L2-Vahemälu: 512 KB, välised kiibid protsessori moodulil poolel kiirusel
• MMX, SSE
• Slot 1 (SECC, SECC2)
• Esisiin: 100, 133 MHz
• Tuuma pinge: 2.0 V, (600 MHz: 2.05 V)
• Taktsagedus: 450–600 MHz
  • 100 MHz FSB: 450, 500, 550, 600 MHz (Nendel mudelitel puudub kiirusele vastav täht)
  • 133 MHz FSB: 533, 600 MHz (B-Mudelid)

Coppermine (0.18 µm)

• L1-Vahemälu: 16 + 16 KB (Andmed + Juhised)
• L2-Vahemälu: 256 KB, täiskiirus
• MMX, SSE
• Slot 1 (SECC2), Socket 370 (FC-PGA)
• Esisiin: 100, 133 MHz
• Tuuma pinge: 1.6 V, 1.65 V, 1.70 V, 1.75 V
• Esmane väljalase: 25. Oktoober 1999
• Taktsagedus: 500–1133 MHz
  • 100 MHz FSB: 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 1000, 1100 MHz (E-Mudelid)
  • 133 MHz FSB: 533, 600, 667, 733, 800, 866, 933, 1000, 1133 MHz (EB-Mudelid)

Coppermine T (0.18 µm)

• L1-Vahemälu: 16 + 16 KB (Andmed + Juhised)
• L2-Vahemälu: 256 KB, täiskiirus
• MMX, SSE
• Socket 370 (FC-PGA, FC-PGA2)
• Esisiin: 133 MHz
• Tuuma pinge: 1.75 V
• Esmane väljalase: Juuni 2001
• Taktsagedus: 800–1133 MHz
  • 133 MHz FSB: 800, 866, 933, 1000, 1133 MHz

Tualatin (0.13 µm)

• L1-Vahemälu: 16 + 16 KB (Andmed + Juhised)
• L2-Vahemälu: 256 KB või 512 KB, täiskiirus
• MMX, SSE, Riistvara eeltoomine
• Socket 370 (FC-PGA2)
• Esisiin: 133 MHz
• Tuuma pinge: 1.45, 1.475 V
• Esmane väljalase: 2001
• Taktsagedus: 1000–1400 MHz
  • Pentium III (256 KB L2-Vahemälu): 1000, 1133, 1200, 1333, 1400 MHz
  • Pentium III-S (512 KB L2-Vahemälu): 1133, 1266, 1400 MHz