Những bộ xử lý Intel P6

Bộ xử lý P6 (686) được miêu tả như một thế hệ mới có những tính năng không thể có ở các bộ xử lý trước.

Họ vi xử lý P6 của máy tính và laptop bắt đầu khi Pentium Pro được sản xuất tháng 11 năm 1995. Từ đó về sau Intel đã cho ra nhiều chip P6 khác, tất cả đều dùng bộ xử lý lõi P6 cơ bản như Pentium Pro.

Tính năng mới chính trong bộ xử lý Pentium thế hệ thứ năm là kiến trúc superscalar trong đó hai bộ thực thi tập lệnh có thể thực thi cùng lúc song song. Sau đó nó lại được thêm vào công nghệ MMX. Vậy bộ xử lý thế hệ thứ sáu có gì đặc biệt? Ngoài nhiều cải tiến nhỏ, các tính năng chủ yếu thực sự của bộ xử lý thế hệ thứ sáu là bộ thực thi động (Dynamic Execution), kiến trúc bus độc lập đôi (DIB: Dual Independent Bus) cộng với thiểt kế superscalar được cải tiến lớn.

Bộ xử lý Pentium Pro

Tiếp theo Pentium của Intel là Pentium Pro. Pentium Pro là con chip đầu tiên trong họ bộ xử lý thế hệ thứ sáu hay P6. Nó được giới thiệu vào tháng 11 năm 1995 và trở nên phổ biến năm 1996. Chip là bộ 387 chân cắm trên socket 8, nên nó không tương thích chân với Pentium. Chip này là duy nhất trong các bộ xử lý bởi vì nó được xây dựng trên trong khổ vật lý module đa chip (MCM: multichip module) mà Intel gọi là gói PGA ổ đôi (dual-cavity PGA package).

Bên trong vật mang chip 387 chân là hai khuôn, một chứa bộ xử lý Pentium Pro thực sự, một chứa bộ nhớ đệm L2 256KB, 512KB hay 1MB. Khuôn bộ xử lý chứa 5.5 triệu bóng bán dẫn, khuôn bộ nhớ đệm 256KB chứa 15.5 triệu bóng bán dẫn, những khuôn bộ nhớ đệm 512KB có 31 triệu bóng bán dẫn cho mỗi khuôn – cho tổng cộng có gần đến 68 triệu bóng bán dẫn trong Pentium Pro với bộ nhớ đệm nội bộ 1MB! Một Pentium Pro 1MB bộ nhớ đệm có hai khuôn bộ nhớ đệm 512KB và một khuôn bộ xử lý P6 tiêu chuẩn.

Khuôn bộ xử lý chính bao gồm một bộ nhớ đệm L1 tách 16KB với một bộ nhớ đệm kết hợp bộ hai hướng 8KB cho những tập lệnh chính và một bộ nhớ đệm kết hợp bộ bốn hướng 8KB cho dữ liệu.

Một tính năng khác của bộ xử lý thế hệ thứ sáu được tìm thấy trong Pentium Pro là kiến trúc DIB dùng định vị các giới hạn băng thông bộ nhớ của các kiến trúc bộ xử lý dòng trước. Hai bus cấu thành kiến trúc DIB: bus bộ nhớ đệm L2 (được chứa toàn bộ trong gói bộ xử lý) và bus hệ thống từ bộ xử lý tới bộ nhớ chính. Tốc độ của bus bộ nhớ đệm L2 đặc dụng trên Pentium Pro bằng tốc độ nhân của bộ xử lý. Kiến trúc bus bộ xử lý DIB định vị các giới hạn ring thông bộ xử lý tới bus bộ nhớ. Nó cho gấp ba lần băng thông tốc độ bus đơn, bộ xử lý dòng socket 7 như Pentium.

Bộ nhớ đệm L2 tích hợp là một trong những tính năng nổi bật của Pentium Pro. Do xây dựng bộ nhớ đệm L2 vào CPU tách khỏi bo mạch, Pentium Pro có thể chạy bộ nhớ đệm của riêng nó với tốc độ của nhân bộ xử lý hơn tốc độ bus bo mạch chủ 60MHz hay 66MHz. Thực tế bộ nhớ đệm L2 có bus nội bộ phía sau 64 bit của chính nó, không chia sẻ thời gian với bus phía trước 64 bit ngoài được sử dụng bởi CPU. Những thanh ghi nội bộ và những đường dần dữ liệu vẫn 32 bit như Pentium. Do xây dựng bộ nhớ đệm L2 vào hệ thống, bo mạch chủ có thể rè hơn bởi vì không còn yêu cầu bộ nhớ đệm tồn tại riêng biệt. Một số bo mạch chủ vẫn bao gồm bộ nhớ đệm trên thiết kế, bộ nhớ đệm L3 ít hứa hẹn vói Pentium Pro hơn là Pentium. Sự kết hợp bộ nhớ đệm L2 là một trong những di sàn duy trì lâu của Pentium Pro do tính năng này kết hợp vào mỗi bộ xử lý Intel và AMD từ đó, ngoại trừ đời Celeron đầu tiên.

Một trong những tính chất của bộ nhớ đệm L2 dựng sẵn là đa tiến trình được cải thiện, hơn là chỉ SMP, như với Pentium, Pentium Pro hỗ trợ một loại cấu hình đa xử lý được gọi là Multiprocessor Specification (MPS 1.1). Pentium Pro với MPS cho phép cấu hình của máy tính lên tới 4 bộ xử lý chạy cùng nhau. Không giống như những cấu hình đa xử lý khác, Pentium Pro tránh những sự cố gắn bộ nhớ đệm bởi vì mỗi chip chứa bộ nhớ đệm L1 và L2 tách rời.

Bốn chân VID đặc biệt trên bộ xử lý Pentium Pro. Những chân này được sử dụng để hỗ trợ chọn tự động điện áp nguồn. Bo mạch Pentium Pro không có những thiết lập cầu nhảy điều chỉnh điện áp giống như phần lớn bo mạch của Pentium làm nhẹ bớt phần cài đặt và tích hợp hệ thống Pentium Pro. Phần lớn bộ xử lý Pentium Pro chạy ở 3.3V, chỉ một số ít chạy ở 3.1 V.

Bộ xử lý Pentium II

Pentium II được giới thiệu vào tháng 5 năm 1997. Trước khi tiết lộ chính thức, bộ xử lý Pentium II được nhắc rộng rãi với tên mã là Klamath và nhiều suy đoán vây quanh lan truyền suốt nền công nghiệp. Pentium II thực sự là bộ xử lý thế hệ thứ sáu như Pentium Pro, với công nghệ MMX được thêm vào (bao gồm gấp đôi bộ nhớ đệm L1 và 57 tập lệnh MMX mới); tuy nhiên có vài thay đổi trong thiết kế.

Đối với quan điểm vật lý, nó là sự chuyển hướng lớn từ các bộ xử lý trước đó. Từ bỏ con chip trong phương pháp socket được sử dụng bởi tất cả bộ xử lý cho đến thời điểm này, chip Pentium II có đặc điểm với thiết kế hộp SEC. Bộ xử lý, đồng hành với vài chip đệm L2, được đặt trên bo mạch nhỏ (lớn hơn kích cỡ bộ nhớ SIMM), như được thể hiện trong hình 3.33, sau đó bo mạch nhỏ này được hàn trong hộp nhựa hay kim loại. Kế tiếp nó được cắm trên bo mạch chủ thông qua một bộ kết nối cạnh được gọi là Slot 1, trông giống như một Slot card tiếp hợp.

Hai thay đổi trên những hộp này được gọi là SECC (single edge contact cartridge) và SECC2.

Phiên bản SECC2 thì rẻ hơn trong sản xuất bởi vì tổng thể ít thành phần hơn. Nó cũng cho phép gán thêm bộ tản nhiệt vào bộ xử lý cho việc làm mát tốt hơn. Intel chuyển từ SECC sang SECC2 vào đầu năm 1999, những chip Pentium II sau đó và chip Pentium III Slot 1 đều dùng thiết kế SECC2 cải tiến này.

Do dùng chip rời đặt trên bo mạch nhỏ mà Pentium II rẻ hơn nhiều khuôn trong một gói cua Pentium Pro. Intel cũng dùng những chip đệm từ những nhà sản xuất khác và khá dễ dàng thay đổi số lượng bộ nhớ đệm trên những bộ xử lý tương lai so sánh với thiết kế Pentium Pro.