La marca Pentium III [2] (comercializada como Procesador Intel Pentium III , informalmente PIII o P3 ) se refiere a las CPU x86 de 32 bits para computadoras de escritorio y móviles de Intel basadas en la microarquitectura P6 de sexta generación presentada el 28 de febrero de 1999. [ cita requerida ] Los procesadores iniciales de la marca eran muy similares a los procesadores anteriores de marca Pentium II . Las diferencias más notables fueron la adición del conjunto de instrucciones Streaming SIMD Extensions (SSE) (para acelerar los cálculos en punto flotante y paralelos) y la introducción de un controvertido número de serie incrustado en el chip durante la fabricación.
Incluso después del lanzamiento del Pentium 4 a finales de 2000, el Pentium III siguió produciéndose con nuevos modelos introducidos hasta principios de 2003. Luego se discontinuó en abril de 2004 para las unidades de escritorio [3] y en mayo de 2007 para las unidades móviles. [1]
De manera similar al Pentium II al que reemplazó, el Pentium III también estuvo acompañado por la marca Celeron para las versiones de gama baja, y el Xeon para los derivados de gama alta (servidores y estaciones de trabajo). El Pentium III finalmente fue reemplazado por el Pentium 4 , pero su núcleo Tualatin también sirvió como base para las CPU Pentium M , que utilizaron muchas ideas de la microarquitectura P6 . Posteriormente, fue la microarquitectura Pentium M de las CPU de marca Pentium M, y no el NetBurst que se encuentra en los procesadores Pentium 4, lo que formó la base para la microarquitectura Core de eficiencia energética de Intel de las CPU de marca Core 2 , Pentium Dual-Core , Celeron (Core) y Xeon.
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La primera variante del Pentium III fue el Katmai (código de producto Intel 80525). Fue un desarrollo posterior del Pentium II de Deschutes . El Pentium III vio un aumento de 2 millones de transistores sobre el Pentium II. Las diferencias fueron la adición de unidades de ejecución y soporte de instrucciones SSE, y un controlador de caché L1 mejorado [ cita requerida ] (el controlador de caché L2 se dejó sin cambios, ya que sería rediseñado completamente para Coppermine de todos modos), que fueron responsables de las pequeñas mejoras de rendimiento sobre los Pentium II "Deschutes". Se lanzó por primera vez a velocidades de 450 y 500 MHz el 28 de febrero de 1999. Se lanzaron dos versiones más: 550 MHz el 17 de mayo de 1999 y 600 MHz el 2 de agosto de 1999. El 27 de septiembre de 1999, Intel lanzó el 533B y el 600B funcionando a 533 y 600 MHz respectivamente. El sufijo "B" indicaba que tenía un FSB de 133 MT/s, en lugar del FSB de 100 MT/s de los modelos anteriores.
El Katmai contiene 9,5 millones de transistores, sin incluir la caché L2 de 512 Kbytes (que añade 25 millones de transistores), y tiene dimensiones de 12,3 mm por 10,4 mm (128 mm 2 ). Está fabricado en el proceso P856.5 de Intel, un proceso de metal-óxido-semiconductor complementario ( CMOS ) de 250 nm con cinco niveles de interconexión de aluminio . [4] El Katmai utilizó el mismo diseño basado en ranuras que el Pentium II pero con el nuevo Slot 1 Single Edge Contact Cartridge (SECC) 2 que permitía el contacto directo del núcleo de la CPU con el disipador de calor. Ha habido algunos modelos tempranos del Pentium III con 450 y 500 MHz empaquetados en un cartucho SECC más antiguo destinado a los fabricantes de equipos originales (OEM).
Un nivel de mejora notable para los entusiastas fue el SL35D. Esta versión de Katmai estaba clasificada oficialmente para 450 MHz, pero a menudo contenía chips de caché para el modelo de 600 MHz y, por lo tanto, normalmente podía funcionar a 600 MHz.
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La segunda versión, cuyo nombre en código era Coppermine (código de producto de Intel: 80526), se lanzó el 25 de octubre de 1999 y funcionaba a 500, 533, 550, 600, 650, 667, 700 y 733 MHz. Desde diciembre de 1999 hasta mayo de 2000, Intel lanzó Pentium III que funcionaban a velocidades de 750, 800, 850, 866, 900, 933 y 1000 MHz (1 GHz). Se fabricaron modelos con FSB de 100 MT/s y de 133 MT/s. En el caso de los modelos que ya estaban disponibles con la misma frecuencia, se añadió una "E" al nombre del modelo para indicar los núcleos que utilizaban el nuevo proceso de fabricación de 180 nm. Posteriormente se añadió una "B" adicional para designar los modelos con FSB de 133 MHz, lo que dio lugar al sufijo "EB". En términos generales, Coppermine tenía una pequeña ventaja sobre los Athlon de Advanced Micro Devices (AMD) contra los que se lanzó, que se revirtió cuando AMD aplicó su propia reducción de chip y agregó una caché L2 en el chip al Athlon. Athlon mantuvo la ventaja en código intensivo de punto flotante, mientras que Coppermine podía funcionar mejor cuando se usaban optimizaciones SSE, pero en términos prácticos había poca diferencia en el rendimiento de los dos chips, reloj a reloj. Sin embargo, AMD pudo aumentar la velocidad del Athlon, alcanzando velocidades de 1,2 GHz antes del lanzamiento del Pentium 4.
En cuanto al rendimiento, Coppermine probablemente marcó un paso más importante que Katmai al introducir una caché L2 en el chip, que Intel llama Advanced Transfer Cache (ATC). La ATC funciona a la velocidad del reloj del núcleo y tiene una capacidad de 256 KB, el doble de la caché en chip que anteriormente tenían los Celeron Mendocino. Es asociativa por conjuntos de ocho vías y se accede a ella a través de un bus Double Quad Word Wide de 256 bits, cuatro veces más ancho que el de Katmai. Además, la latencia se redujo a una cuarta parte en comparación con Katmai. Otro término de marketing de Intel fue Advanced System Buffering , que abarcaba mejoras para aprovechar mejor un bus de sistema de 133 MT/s. Estas incluyen 6 buffers de llenado (frente a 4 en Katmai), 8 entradas de cola de bus (frente a 4 en Katmai) y 4 buffers de escritura diferida (frente a 1 en Katmai). [5] Bajo la presión competitiva del AMD Athlon , Intel reelaboró los componentes internos, eliminando finalmente algunos bloqueos de tuberías bien conocidos . [ cita requerida ] Como resultado, las aplicaciones afectadas por los bloqueos se ejecutaron más rápido en Coppermine hasta en un 30%. [ cita requerida ] El Coppermine contenía 29 millones de transistores y se fabricó en un proceso de 180 nm.
La Coppermine estaba disponible en FC-PGA o FC-PGA2 de 370 pines para su uso con Socket 370 , o en SECC2 para Slot 1 (todas las velocidades excepto 900 y 1100). Las CPU Coppermine FC-PGA y Slot 1 tienen un chip expuesto, sin embargo, la mayoría de los SKU de frecuencia más alta a partir del modelo de 866 MHz también se produjeron en variantes FC-PGA2 que cuentan con un difusor de calor integrado (IHS). Esto en sí mismo no mejoró la conductividad térmica, ya que agregó otra capa de metal y pasta térmica entre el chip y el disipador de calor, pero ayudó en gran medida a mantener el disipador de calor plano contra el chip. Los primeros Coppermine sin el IHS hicieron que el montaje del disipador de calor fuera un desafío. [6] Si el disipador de calor no estaba situado plano contra el chip, la eficiencia de transferencia de calor se reducía en gran medida. Algunos fabricantes de disipadores de calor comenzaron a proporcionar almohadillas en sus productos, similar a lo que AMD hizo con el "Thunderbird" Athlon para garantizar que el disipador de calor estuviera montado de manera plana. La comunidad de entusiastas llegó incluso a crear calzas para ayudar a mantener una interfaz plana. [7]
A mediados de 2000 se lanzó una versión de 1,13 GHz (S-Spec SL4HH), pero se retiró del mercado después de que una colaboración entre HardOCP y Tom's Hardware [8] descubriera varias inestabilidades con el funcionamiento del nuevo grado de velocidad de la CPU. El núcleo Coppermine no pudo alcanzar de manera confiable la velocidad de 1,13 GHz sin varios ajustes en el microcódigo del procesador, una refrigeración efectiva, un voltaje más alto (1,75 V frente a 1,65 V) y plataformas específicamente validadas. [8] Intel solo admitió oficialmente el procesador en su propia placa base VC820 basada en i820 , pero incluso esta placa base mostró inestabilidad en las pruebas independientes de los sitios de revisión de hardware. En los puntos de referencia que fueron estables, se demostró que el rendimiento era inferior al promedio, con la CPU de 1,13 GHz igualando a un modelo de 1,0 GHz. Tom's Hardware atribuyó este déficit de rendimiento a un ajuste relajado de la CPU y la placa base para mejorar la estabilidad. [9] Intel necesitó al menos seis meses para resolver los problemas utilizando una nueva versión cD0 y relanzó las versiones de 1,1 GHz y 1,13 GHz en 2001.
La consola de juegos Xbox de Microsoft utiliza una variante de la familia Pentium III/Mobile Celeron en un formato Micro-PGA2 . El designador sSpec de los chips es SL5Sx, lo que lo hace más similar al procesador Mobile Celeron Coppermine-128 . Comparte con el Coppermine-128 Celeron su caché L2 de 128 KB y la tecnología de proceso de 180 nm, pero mantiene la asociatividad de caché de 8 vías del Pentium III. [10]
Aunque su nombre clave podría dar la impresión de que utilizaba interconexiones de cobre , en realidad, sus interconexiones eran de aluminio.
Esta revisión es un paso intermedio entre Coppermine y Tualatin, con soporte para lógica de sistema de menor voltaje presente en este último, pero energía central dentro de las especificaciones de voltaje previamente definidas del primero para que pudiera funcionar en placas de sistema más antiguas.
Intel utilizó las últimas Coppermines FC-PGA2 con el paso a paso cD0 y las modificó para que funcionaran con un bus de sistema de bajo voltaje a 1,25 V AGTL , así como con niveles de señal AGTL+ normales de 1,5 V , y detectaran automáticamente la sincronización diferencial o de un solo extremo. Esta modificación las hizo compatibles con las placas Socket 370 de última generación que soportan CPU Tualatin, manteniendo la compatibilidad con las placas Socket 370 más antiguas. La Coppermine T también tenía capacidades de multiprocesamiento simétrico bidireccional, pero solo en placas Tualatin.
Se pueden distinguir de los procesadores Tualatin por sus números de pieza, que incluyen los dígitos "80533", por ejemplo, el P/N del SL5QK de 1133 MHz es RK80533PZ006256, mientras que el P/N del SL5QJ de 1000 MHz es RK80533PZ001256. [11]
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La tercera revisión, Tualatin (80530), fue una prueba del nuevo proceso de 130 nm de Intel. Los Pentium III basados en Tualatin se lanzaron durante 2001 hasta principios de 2002 a velocidades de 1,0, 1,13, 1,2, 1,26, 1,33 y 1,4 GHz. Una versión reducida básica de Coppermine, no se añadieron nuevas características, excepto por una lógica de precarga de datos similar a Pentium 4 y Athlon XP para un uso potencialmente mejor de la caché L2, aunque su uso en comparación con estas CPU más nuevas es limitado debido al ancho de banda FSB relativamente menor (FSB todavía se mantuvo a 133 MHz). [12] Se produjeron variantes con caché L2 de 256 y 512 KB, la última se denominó Pentium III-S; esta variante estaba destinada principalmente a servidores de bajo consumo de energía y también presentaba exclusivamente soporte SMP dentro de la línea Tualatin.
Aunque se mantuvo la designación Socket 370, el uso de la señalización AGTL 1.25 en lugar de 1.5 V AGTL+ hizo que las placas base anteriores fueran incompatibles. [12] Esta confusión se trasladó a la denominación del chipset, donde solo el B-stepping del chipset i815 era compatible con los procesadores Tualatin. [13] Intel también diseñó una nueva directriz VRM, la versión 8.5, que requería pasos de voltaje más finos y debutó con la línea de carga Vcore (en lugar del voltaje fijo independientemente de la corriente en 8.4). [14] [15] [16] Algunos fabricantes de placas base marcarían el cambio con zócalos azules (en lugar de blancos) y, a menudo, también eran compatibles con versiones anteriores de las CPU Coppermine.
El Tualatin también sirvió de base para el popular procesador portátil Pentium III-M, que se convirtió en el chip portátil de primera línea de Intel (el Pentium 4 consumía mucha más energía, por lo que no era adecuado para esta función) durante los dos años siguientes. El chip ofrecía un buen equilibrio entre consumo de energía y rendimiento, por lo que encontró un lugar tanto en los portátiles de alto rendimiento como en la categoría de "delgados y ligeros".
El Pentium III basado en Tualatin tuvo un buen desempeño en algunas aplicaciones en comparación con el Pentium 4 basado en Willamette, el más rápido, e incluso con los Athlon basados en Thunderbird. A pesar de esto, su atractivo era limitado debido a la incompatibilidad mencionada anteriormente con los sistemas existentes, y el único chipset oficialmente compatible de Intel para los Tualatin, el i815, solo podía manejar 512 MB de RAM en comparación con los 1 GB de RAM registrados con el chipset 440BX , más antiguo e incompatible . Sin embargo, la comunidad de entusiastas encontró una manera de ejecutar los Tualatin en las entonces omnipresentes placas basadas en el chipset BX, aunque a menudo era una tarea nada trivial y requería cierto grado de habilidades técnicas.
Las CPU Pentium III basadas en Tualatin se pueden distinguir visualmente de los procesadores basados en Coppermine por el disipador de calor integrado (IHS) de metal fijado en la parte superior del encapsulado. Sin embargo, los últimos modelos de Pentium III de Coppermine también incluían el IHS (el disipador de calor integrado es lo que realmente distingue al encapsulado FC-PGA2 del FC-PGA ), ambos son para placas base Socket 370. [17]
Antes de la incorporación del disipador térmico, a veces resultaba difícil instalar un disipador térmico en un Pentium III. Había que tener cuidado de no aplicar fuerza sobre el núcleo en ángulo, ya que al hacerlo se agrietarían los bordes y las esquinas del núcleo y se podría destruir la CPU. También era difícil a veces lograr un acoplamiento plano de las superficies de la CPU y el disipador térmico, un factor de importancia crítica para una buena transferencia de calor. Esto se volvió cada vez más complicado con las CPU Socket 370, en comparación con sus predecesoras Slot 1 , debido a la fuerza necesaria para montar un disipador térmico basado en socket y al mecanismo de montaje más estrecho de dos lados (Slot 1 presentaba un montaje de 4 puntos). Por ello, y debido a que el Tualatin de 130 nm tenía una superficie de núcleo aún más pequeña que el Coppermine de 180 nm, Intel instaló el disipador térmico de metal en Tualatin y todos los procesadores de escritorio futuros.
El núcleo Tualatin debe su nombre al valle Tualatin y al río Tualatin en Oregón, donde Intel tiene grandes instalaciones de fabricación y diseño.
Como Katmai se construyó en el mismo proceso de 250 nm que Pentium II "Deschutes", tuvo que implementar extensiones Streaming SIMD (SSE) utilizando un mínimo de silicio. [18] Para lograr este objetivo, Intel implementó la arquitectura de 128 bits mediante el doble ciclo de las rutas de datos de 64 bits existentes y fusionando la unidad multiplicadora SIMD-FP con el multiplicador FPU escalar x87 en una sola unidad. Para utilizar las rutas de datos de 64 bits existentes, Katmai emite cada instrucción SIMD-FP como dos μops . Para compensar parcialmente la implementación de solo la mitad del ancho arquitectónico de SSE, Katmai implementa el sumador SIMD-FP como una unidad separada en el segundo puerto de despacho. Esta organización permite que la mitad de una multiplicación SIMD y la mitad de una suma SIMD independiente se emitan juntas, lo que lleva el rendimiento máximo a cuatro operaciones de punto flotante por ciclo, al menos para el código con una distribución uniforme de multiplicaciones y sumas. [4] [19]
El problema era que la implementación de hardware de Katmai contradecía el modelo de paralelismo implícito en el conjunto de instrucciones SSE. Los programadores se enfrentaban a un dilema de programación de código: "¿Debe ajustarse el código SSE a los recursos de ejecución limitados de Katmai o debe ajustarse para un procesador futuro con más recursos?" Las optimizaciones SSE específicas de Katmai produjeron el mejor rendimiento posible de la familia Pentium III, pero no fueron óptimas para los procesadores Coppermine en adelante, así como para los procesadores Intel futuros, como las series Pentium 4 y Core.
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El Pentium III fue la primera CPU x86 que incluyó un número de identificación único y recuperable, llamado Número de serie del procesador (PSN). El PSN de un Pentium III se puede leer mediante software [20] a través de la instrucción CPUID si esta función no se ha desactivado a través del BIOS .
El 29 de noviembre de 1999, el Panel de Evaluación de Opciones Científicas y Tecnológicas (STOA) del Parlamento Europeo , a raíz de su informe sobre técnicas de vigilancia electrónica, pidió a los miembros del comité parlamentario que consideraran medidas legales que "impidieran que estos chips se instalaran en los ordenadores de los ciudadanos europeos". [21]
Intel finalmente eliminó la función PSN de los Pentium III basados en Tualatin, y la función estuvo ausente en Pentium 4 y Pentium M.
El número de identificación de procesador protegido (PPIN), una característica prácticamente equivalente, se añadió más tarde a las CPU x86 sin apenas aviso público, comenzando con la arquitectura Ivy Bridge de Intel y las CPU Zen 2 compatibles de AMD. Se implementa como un conjunto de registros específicos del modelo y es útil para el manejo de excepciones de verificación de la máquina . [22]
Se agregó una nueva característica al Pentium III: un generador de números aleatorios basado en hardware . [23] [24] Se ha descrito como "varios osciladores combinan sus salidas y esa forma de onda extraña se muestrea de forma asincrónica". [25]
Fichas técnicas de Intel