La marca Pentium III [2] (comercializada como procesador Intel Pentium III y Pentium !!! , informalmente PIII o P3 ) se refiere a las CPU móviles y de escritorio x86 de 32 bits de Intel basadas en la microarquitectura P6 de sexta generación presentada el 28 de febrero. , 1999. [ cita necesaria ] Los procesadores iniciales de la marca eran muy similares a los procesadores anteriores de la marca Pentium II . Las diferencias más notables fueron la adición del conjunto de instrucciones Streaming SIMD Extensions (SSE) (para acelerar los cálculos paralelos y de punto flotante ) y la introducción de un controvertido número de serie integrado en el chip durante la fabricación.
Incluso después del lanzamiento del Pentium 4 a finales de 2000, el Pentium III continuó produciéndose con nuevos modelos introducidos hasta principios de 2003. Luego se suspendieron 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 (servidor y estación 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 la marca Pentium M, y no el NetBurst que se encuentra en los procesadores Pentium 4, la que formó la base de la microarquitectura Core energéticamente eficiente de las CPU de las marcas 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 Deschutes Pentium II. El Pentium III experimentó un aumento de 2 millones de transistores con respecto al Pentium II. Las diferencias fueron la adición de unidades de ejecución y soporte de instrucciones SSE, y un controlador de caché L1 mejorado [ cita necesaria ] (el controlador de caché L2 se dejó sin cambios, ya que de todos modos sería completamente rediseñado para Coppermine), que fueron responsables del rendimiento menor. mejoras con respecto a 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 600B funcionando a 533 y 600 MHz respectivamente. El sufijo 'B' indicaba que presentaba 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 el caché L2 de 512 Kbytes (que suma 25 millones de transistores), y tiene unas dimensiones de 12,3 mm por 10,4 mm (128 mm 2 ). Está fabricado en el proceso P856.5 de Intel, un proceso semiconductor de óxido metálico ( CMOS ) complementario 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 cartucho de contacto de borde único (SECC) 2 de ranura 1 más nuevo que permitía el contacto directo del núcleo de la CPU con el disipador de calor. Ha habido algunos de los primeros modelos del Pentium III con 450 y 500 MHz empaquetados en un cartucho SECC más antiguo destinado a fabricantes de equipos originales (OEM).
Un nivel de avance notable para los entusiastas fue el SL35D. Esta versión de Katmai estaba oficialmente clasificada para 450 MHz, pero a menudo contenía chips de caché para el modelo de 600 MHz y, por lo tanto, normalmente puede funcionar a 600 MHz.
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La segunda versión, con nombre en código Coppermine (código de producto Intel: 80526), se lanzó el 25 de octubre de 1999 funcionando a 500, 533, 550, 600, 650, 667, 700 y 733 MHz. Desde diciembre de 1999 hasta mayo de 2000, Intel lanzó Pentium III funcionando a velocidades de 750, 800, 850, 866, 900, 933 y 1000 MHz (1 GHz). Se fabricaron modelos FSB de 100 MT/s y FSB de 133 MT/s. Para los modelos que ya estaban disponibles con la misma frecuencia, se añadió una "E" al nombre del modelo para indicar núcleos que utilizan el nuevo proceso de fabricación de 180 nm. Posteriormente se añadió una "B" adicional para designar los modelos FSB de 133 MHz, lo que resultó en un sufijo "EB". En rendimiento general, Coppermine tenía una pequeña ventaja sobre los Athlons de Advanced Micro Devices (AMD) contra los que se lanzó, lo que se revirtió cuando AMD aplicó su propia reducción de matriz y agregó un caché L2 en la matriz al Athlon. Athlon tenía la ventaja en código intensivo de punto flotante, mientras que Coppermine podía funcionar mejor cuando se utilizaban optimizaciones SSE, pero en términos prácticos había poca diferencia en el rendimiento de los dos chips, reloj por reloj. Sin embargo, AMD pudo acelerar el Athlon, alcanzando velocidades de 1,2 GHz antes del lanzamiento del Pentium 4.
En rendimiento, se podría decir que Coppermine marcó un paso más grande que Katmai al introducir un caché L2 en el chip, que Intel denomina Advanced Transfer Cache (ATC). El ATC opera a la velocidad del reloj central y tiene una capacidad de 256 KB, el doble que la caché en el chip que anteriormente se encontraba en Mendocino Celerons. Es asociativo por conjuntos de ocho vías y se accede a él 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 incluía mejoras para aprovechar mejor un bus de sistema de 133 MT/s. Estos 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 reescritura (frente a 1 en Katmai). [5] Bajo la presión competitiva del AMD Athlon , Intel reelaboró los componentes internos y finalmente eliminó algunos conocidos atascos en el proceso . [ cita necesaria ] Como resultado, las aplicaciones afectadas por las paradas se ejecutaron más rápido en Coppermine hasta en un 30%. [ cita necesaria ] El Coppermine contenía 29 millones de transistores y se fabricó en un proceso de 180 nm.
Coppermine estaba disponible en FC-PGA o FC-PGA2 de 370 pines para usar con Socket 370 , o en SECC2 para Slot 1 (todas las velocidades excepto 900 y 1100). Las CPU FC-PGA y Slot 1 Coppermine tienen una matriz expuesta; sin embargo, la mayoría de los SKU de mayor frecuencia a partir del modelo de 866 MHz también se produjeron en variantes FC-PGA2 que cuentan con un disipador 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 troquel y el disipador de calor, pero ayudó en gran medida a mantener el disipador de calor plano contra el troquel. Anteriormente, Coppermines sin IHS dificultaba el montaje del disipador de calor. [6] Si el disipador de calor no estaba situado plano contra la matriz, la eficiencia de la transferencia de calor se reducía considerablemente. Algunos fabricantes de disipadores de calor comenzaron a proporcionar almohadillas en sus productos, similar a lo que hizo AMD con el Athlon "Thunderbird" 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 fue retirada después de que una colaboración entre HardOCP y Tom's Hardware [8] descubriera varias inestabilidades en 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, enfriamiento efectivo, voltaje más alto (1,75 V frente a 1,65 V) y plataformas específicamente validadas. [8] Intel sólo admitió oficialmente el procesador en su propia placa base basada en VC820 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: la CPU de 1,13 GHz equivalía 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 un nuevo paso cD0 y relanzó 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 factor de forma 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 su tecnología de proceso de 180 nm, pero mantiene la asociatividad de caché de 8 vías del Pentium III. [10]
Aunque su nombre en 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 la lógica del sistema de bajo voltaje presente en el último, pero la potencia central dentro de las especificaciones de voltaje previamente definidas del primero para que pueda funcionar en placas de sistema más antiguas.
Intel utilizó los últimos Coppermines FC-PGA2 con el paso cD0 y los modificó para que funcionaran con operación de bus de sistema de bajo voltaje a 1,25 V AGTL , así como niveles de señal normales de 1,5 V AGTL+ , y detectarían automáticamente la sincronización diferencial o de un solo extremo. Esta modificación las hizo compatibles con las placas Socket 370 de última generación que admiten CPU Tualatin, manteniendo al mismo tiempo la compatibilidad con las placas Socket 370 más antiguas. El Coppermine T también tenía capacidades de multiprocesamiento simétrico de dos vías, 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 entre 2001 y principios de 2002 a velocidades de 1,0, 1,13, 1,2, 1,26, 1,33 y 1,4 GHz. Una reducción básica de Coppermine, no se agregaron características nuevas, a excepción de una lógica de captación previa de datos similar a Pentium 4 y Athlon XP para un uso potencialmente mejor del caché L2, aunque su uso en comparación con estas CPU más nuevas es limitado debido al FSB relativamente más pequeño. ancho de banda (FSB todavía se mantuvo en 133 MHz). [12] Se produjeron variantes con caché L2 de 256 y 512 KB, esta última denominada 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 señalización 1,25 AGTL en lugar de 1,5 V AGTL+ hacía que las placas base anteriores fueran incompatibles. [12] Esta confusión se trasladó a la denominación del chipset, donde sólo el paso B del chipset i815 era compatible con los procesadores Tualatin. [13] Intel también diseñó una nueva directriz VRM, 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 formó la base del muy popular procesador móvil Pentium III-M, que se convirtió en el chip móvil 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, encontrando así un lugar tanto en los portátiles de alto rendimiento como en la categoría "delgados y ligeros".
El Pentium III basado en Tualatin funcionó bien en algunas aplicaciones en comparación con el Pentium 4 basado en Willamette más rápido, e incluso con el Athlons basado en Thunderbird. A pesar de esto, su atractivo fue limitado debido a la incompatibilidad antes mencionada con los sistemas existentes, y el único chipset de Intel oficialmente compatible para Tualatins, el i815, solo podía manejar 512 MB de RAM en comparación con 1 GB de RAM registrada con el chipset 440BX más antiguo e incompatible . Sin embargo, la comunidad entusiasta encontró una manera de ejecutar Tualatins en las entonces omnipresentes placas basadas en chipset BX, aunque a menudo era una tarea no trivial y requería cierto grado de habilidades técnicas.
Las CPU Pentium III basadas en Tualatin generalmente se pueden distinguir visualmente de los procesadores basados en Coppermine por el disipador de calor integrado de metal (IHS) fijado en la parte superior del paquete. Sin embargo, los últimos modelos de Coppermine Pentium III también presentaban el IHS (el disipador de calor integrado es en realidad lo que distingue el paquete FC-PGA2 del FC-PGA ); ambos son para placas base Socket 370. [17]
Antes de agregar el disipador de calor, a veces era difícil instalar un disipador de calor en un Pentium III. Había que tener cuidado de no ejercer fuerza sobre el núcleo en ángulo porque hacerlo provocaría que los bordes y las esquinas del núcleo se agrietaran y podrían destruir la CPU. A veces también era difícil lograr un acoplamiento plano entre la CPU y las superficies del disipador de calor, un factor de importancia crítica para una buena transferencia de calor. Esto se volvió cada vez más desafiante con las CPU Socket 370, en comparación con sus predecesoras de Slot 1 , debido a la fuerza requerida para montar un refrigerador basado en socket y el mecanismo de montaje de 2 lados más estrecho (la Slot 1 presentaba un montaje de 4 puntos). Como tal, y debido a que el Tualatin de 130 nm tenía una superficie central aún más pequeña que el Coppermine de 180 nm, Intel instaló el disipador de calor metálico en Tualatin y en todos los procesadores de escritorio futuros.
El núcleo Tualatin lleva el nombre del valle de Tualatin y el río Tualatin en Oregón, donde Intel tiene grandes instalaciones de fabricación y diseño.
Dado que Katmai se construyó en el mismo proceso de 250 nm que los Pentium II "Deschutes", tuvo que implementar Streaming SIMD Extensions (SSE) utilizando un mínimo de silicio. [18] Para lograr este objetivo, Intel implementó la arquitectura de 128 bits realizando un 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 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 enfrentaron a un dilema a la hora de programar el código: "¿Debería adaptarse el código SSE a los recursos de ejecución limitados de Katmai, o debería adaptarse a 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 Coppermine en adelante, así como para futuros procesadores Intel, 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 software [20] puede leer el PSN de un Pentium III a través de la instrucción CPUID si esta característica 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 , tras su informe sobre técnicas de vigilancia electrónica, pidió a los miembros del comité parlamentario que consideraran medidas legales que "impedirían que estos chips se instalaran en las computadoras de los países europeos". los ciudadanos." [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.
Una característica en gran medida equivalente, el Número de identificación de procesador protegido (PPIN), se agregó más tarde a las CPU x86 con poca atención pública, comenzando con la arquitectura Ivy Bridge de Intel y las CPU Zen 2 AMD compatibles. Se implementa como un conjunto de registros específicos del modelo y es útil para el manejo de excepciones de verificación de máquinas . [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 impar se muestrea de forma asincrónica". [25]
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