Kompyuterni tashkil etilishi

i486 bo'yicha yaxshilanishlar 
P5 mikroarxitekturasi oldingi i486 arxitekturasiga nisbatan bir qancha muhim yutuqlarni olib keladi.

• 
  Ishlash :
  
  • 
    Superskalar arxitektura - Pentiumda ikkita ma'lumot yo'li (quvur liniyasi) mavjud bo'lib, ular ko'p hollarda soat siklida ikkita ko'rsatmalarni bajarishga imkon beradi. Asosiy quvur (U) har qanday ko'rsatmani bajara oladi, ikkinchisi (V) esa eng keng tarqalgan oddiy ko'rsatmalarni bajara oladi. Ba'zilar ^[ kim? ] qisqartirilgan ko'rsatmalar to'plami (RISC) tarafdorlari "murakkab" x86 ko'rsatmalar to'plami, ehtimol, hech qachon mahkam o'rnatilgan mikroarxitektura tomonidan amalga oshirilmasligini ta'kidladilar . 486 va Pentium bu haqiqatan ham mumkin va amalga oshirilishi mumkinligini ko'rsatdi.
    
  • 
    64-bitli tashqi ma'lumotlar avtobusi har bir xotiraga kirishda o'qish yoki yozish mumkin bo'lgan ma'lumot miqdorini ikki baravar oshiradi va shuning uchun Pentiumga o'z kod keshini 80486 ga qaraganda tezroq yuklash imkonini beradi; shuningdek, 64-bit va 80-bit x87 FPU ma'lumotlariga tezroq kirish va saqlash imkonini beradi .
    
  • 
    Kod va ma'lumotlar keshlarini ajratish 486 bilan solishtirganda olish va operandni o'qish/yozish ziddiyatlarini kamaytiradi. Kirish vaqti va amalga oshirish narxini kamaytirish uchun ularning ikkalasi 486 ning yagona 4 tomonlama keshi o'rniga 2 tomonlama assotsiativdir . A. Pentium-dagi tegishli yaxshilanish - bu kod keshidan qo'shni blokni, hatto u ikkita kesh qatoriga bo'linganda ham o'qish qobiliyatidir (eng yomon holatda kamida 17 bayt).
    
  • 
    Tezroq suzuvchi nuqtali birlik . Ba'zi ko'rsatmalar 80486 FPU-ga qaraganda 15 baravar yuqori o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan FMUL-da katta yaxshilanishni ko'rsatdi. Pentium, shuningdek, FXCH ST(x) buyrug'ini oddiy (arifmetik yoki yuklash/saqlash) FPU ko'rsatmasi bilan parallel ravishda bajarishga qodir.
    
  • 
    To'rtta kirishli manzil qo'shimchalari Pentium-ga 80486 bilan solishtirganda manzilni hisoblash kechikishini yanada kamaytirish imkonini beradi. Pentium bir siklda segment-bazasi + baza-registr + masshtabli registr + zudlik bilan o'tish bilan to'liq manzillash rejimlarini hisoblay oladi; 486 faqat uchta kirish manzili qo'shimchasiga ega va shuning uchun bunday hisob-kitoblarni ikki davr o'rtasida taqsimlash kerak.
    
  • 
    Mikrokod REP MOVSW kabi avtomatik takrorlanadigan ko'rsatmalarni har bir takt siklida bir iteratsiyani amalga oshirish uchun ikkala quvur liniyasidan ham foydalanishi mumkin, 80486 uchun esa iteratsiya uchun uchta soat kerak edi (va eng qadimgi x86 chiplari 486 dan sezilarli darajada ko'p). Bundan tashqari, dekodlash bosqichlarida birinchi mikrokod so'zlariga kirishni optimallashtirish bir nechta tez-tez uchraydigan ko'rsatmalarni sezilarli darajada tezroq bajarishga yordam beradi, ayniqsa ularning eng keng tarqalgan shakllarida va odatiy holatlarda. Ayrim misollar (486→Pentium, soat siklida): CALL (3→1), RET (5→2), siljishlar/aylanishlar (2–3→1).
    
  • 
    Tezroq, toʻliq apparatga asoslangan multiplikator MUL va IMUL kabi koʻrsatmalarni 80486ʼga qaraganda bir necha barobar tezroq (va oldindan bashorat qilinadigan) qiladi; bajarilish vaqti 32 bitli operandlar uchun 13 dan 42 takt tsikliga 10-11 gacha kamayadi.
    
  • 
    Virtual 8086 rejimini tezlashtirish uchun virtuallashtirilgan uzilish .
    
  • 
    Filialni bashorat qilish
    
• 
  Boshqa xususiyatlar :
  
  • 
    Protsessorga asoslangan disk raskadrovka portining joriy etilishi bilan yaxshilangan disk raskadrovka funksiyalari ( Ishlab chiquvchilar qo‘llanmasi, 1 - jilddagi Pentium protsessorlarini disk raskadrovka qilish bo‘limiga qarang).
    
  • 
    L1 kesh paritetini tekshirish kabi kengaytirilgan o'z-o'zini sinab ko'rish xususiyatlari ( Ishlab chiquvchilar qo'llanmasi, 1-jilddagi kesh tuzilishiga qarang).
    
  • 
    Yangi ko'rsatmalar: CPUID, CMPXCHG8B, RDTSC, RDMSR, WRMSR, RSM.
    
  • 
    TR0–TR7 test registrlari va ularga kirish uchun MOV ko'rsatmalari olib tashlandi.
    
• 
  Keyinchalik Pentium MMX multimedia ilovalarida foydalanish uchun sotiladigan MMX ko'rsatmalar to'plamini , asosiy butun sonli bitta ko'rsatmani, ko'p ma'lumotli ( SIMD ) ko'rsatmalar to'plamini qo'shdi. MMX-ni x87 FPU ko'rsatmalari bilan bir vaqtda ishlatib bo'lmadi, chunki registrlar qayta ishlatilgan (tezkor kontekstni almashtirishga ruxsat berish uchun). Muhim yaxshilanishlar ko'rsatmalar va ma'lumotlar keshlarining ikki baravar ko'payishi va yaxshi ishlash uchun bir nechta mikroarxitektura o'zgarishlari edi.
  

Pentium sekundiga 100 million ko'rsatmalarni (MIPS) bajarish uchun mo'ljallangan ^[18] va 75 MGts modeli ma'lum mezonlarda 126,5 MIPS ga erisha oldi. ^[19] Pentium arxitekturasi odatda umumiy mezonlarda soatiga 486 protsessordan ikki baravar kamroq unumdorlikni taklif qildi. Eng tez 80486 qismlar (biroz yaxshilangan mikroarxitektura va 100 MGts chastotasi bilan) deyarli birinchi avlod Pentiums kabi kuchli edi va AMD Am5x86 sof ALU ishlashi bo'yicha Pentium 75 ga teng edi.
Xato 
60-100 MGts chastotali P5 Pentiumlarning dastlabki versiyalarida suzuvchi nuqta blokida muammo bor edi, bu esa ba'zi bo'linish operatsiyalari natijasida noto'g'ri (lekin bashorat qilinadigan) natijalarga olib keldi. 1994-yilda Virjiniya shtatidagi Lynchburg kollejida professor Tomas Nicely tomonidan topilgan bu kamchilik Pentium FDIV xatosi sifatida keng tanildi va Intel kompaniyasining noqulay protsessorlarini almashtirish uchun almashinuv dasturini yaratgan.
1997 yilda zararli dasturga hech qanday maxsus imtiyozlarsiz tizimni ishdan chiqarishga imkon beradigan yana bir xato aniqlandi, bu " F00F xatosi ". Barcha P5 seriyali protsessorlarga ta'sir ko'rsatdi va hech qanday qattiq qadamlar chiqarilmadi, ammo zamonaviy operatsion tizimlar buzilishlarning oldini olish uchun vaqtinchalik echimlar bilan yamalgan.
Yadrolar va qadamlar 
Pentium 1990-yillarning oʻrtalarida Intelning shaxsiy kompyuterlar uchun asosiy mikroprotsessori boʻlgan. Asl dizayn yangi jarayonlarda qayta qo'llanildi va uning raqobatbardoshligini saqlab qolish va portativ kompyuterlar kabi muayyan bozorlarga murojaat qilish uchun yangi xususiyatlar qo'shildi. Natijada, P5 mikroarxitekturasining bir nechta variantlari mavjud edi.
P5 

Intel Pentium mikroarxitekturasi
Pentium mikroprotsessorining birinchi yadrosi "P5" kod nomini oldi. Uning mahsulot kodi 80501 edi (eng dastlabki qadamlar Q0399 uchun 80500). Socket 4 dan foydalangan holda mos ravishda 60 MGts va 66 MGts chastotalarda ishlash uchun belgilangan ikkita versiya mavjud edi . Pentiumning ushbu birinchi ilovasida an'anaviy 5 voltli quvvat manbai (odatiy tranzistor-tranzistor mantig'i (TTL) muvofiqligi talablaridan kelib chiqqan) ishlatilgan. U 3,1 million tranzistorni o'z ichiga olgan va 293,92 mm ² maydon uchun 16,7 mm dan 17,6 mm gacha o'lchangan . ^[20] U 0,8 mkm bipolyar qoʻshimcha metall-oksid-yarim oʻtkazgich ( BCMOS ) jarayonida ishlab chiqarilgan. ^[21]5 voltli dizayn to'g'ridan-to'g'ri quyidagi modellarga nisbatan ish chastotasi uchun nisbatan yuqori energiya sarfiga olib keldi.
P54C 

Intel Pentium P54C zarbasi
P5 dan keyin 1994 yilda P54C (80502) paydo bo'ldi, versiyalari 3,3 voltli quvvat manbai yordamida 75, 90 yoki 100 MGts chastotada ishlashi belgilangan. Socket 5 ga o'tishni belgilash , bu 3,3 voltda ishlaydigan birinchi Pentium protsessori bo'lib, energiya sarfini kamaytiradi, lekin asosiy platalarda kuchlanishni tartibga solishni talab qiladi. Yuqori soatli 486 protsessorda bo'lgani kabi, ichki sxemaning tashqi manzil va ma'lumotlar avtobuslariga qaraganda yuqori chastotada ishlashi uchun ichki soat ko'paytirgichi qo'llanildi, chunki tashqi chastotani oshirish ancha murakkab va mashaqqatli. jismoniy cheklovlar. Shuningdek, u ikki tomonlama ko'p ishlov berishga ruxsat berdi va o'rnatilgan mahalliy APIC va quvvatni boshqarishning yangi xususiyatlariga ega edi. U 3,3 million tranzistorni o'z ichiga olgan va 163 mm ^{2 o'lchagan}. ^[22] U turli xil taʼriflar tufayli 0,5 mkm va 0,6 mkm sifatida tavsiflangan BiCMOS jarayonida ishlab chiqarilgan . ^[22]
P54CQS 
P54C dan keyin 1995 yil boshida 120 MGts chastotada ishlaydigan P54CQS paydo bo'ldi. U 0,35 mkm BiCMOS jarayonida ishlab chiqarilgan va 0,35 mkm jarayonda ishlab chiqarilgan birinchi tijorat mikroprotsessor edi. ^[22] Uning tranzistorlar soni P54C bilan bir xil va yangi jarayonga qaramay, u bir xil o'lim maydoniga ega edi. Chip paketga simli ulanish yordamida ulangan , bu faqat chipning chetlari bo'ylab ulanishga imkon beradi. Kichikroq chip paketni qayta ko'rib chiqishni talab qilgan bo'lardi, chunki simlar uzunligi bo'yicha cheklov mavjud va chipning chetlari paketdagi prokladkalardan uzoqroqda joylashgan bo'lar edi. Yechim chipni bir xil o'lchamda saqlash, mavjud pad-ringni saqlab qolish edi, va faqat yuqori soat chastotalariga erishish uchun Pentium mantiqiy sxemasining hajmini kamaytiring. ^[22]
P54CS [ tahrirlash ]
P54CQS tezda 133, 150, 166 va 200 MGts chastotalarda ishlaydigan P54CS tomonidan ta'qib qilindi va Socket 7 ni taqdim etdi . U 90 mm ² o'lchamdagi 3,3 million tranzistorni o'z ichiga olgan va to'rt darajadagi o'zaro bog'liqlik bilan 0,35 mkm BiCMOS jarayonida ishlab chiqarilgan.
P24T