Intel Pentium PRO

Intel Pentium PRO是一種微處理器，工作頻率有150、166、180和200MHz四種，採用匯流排接口Socket 8技術製作。

基本介紹

• 外文名：Intel Pentium PRO
• 公司：Intel
• 工作頻率：150/166/180和200MHz四種
• 技術：匯流排接口Socket 8

Intel Pentium PRO

Intel推出Pentium Pro微處理器，採用了一種新的匯流排接口Socket 8。新的處理器對多媒體功能提供了很好的支持。

1995年11月1日，Intel推出了Pentium Pro處理器。Pentium Pro的工作頻率有150/166/180和200MHz四種，都具有16KB的一級快取和256KB的二級快取。它是基於Pentium 完全相同的指令集和兼容性，達到了440 MIPs 的處理能力和5.5 M個電晶體。這幾乎相當於比4004處理器的電晶體提升了2400倍。值得一提的是Pentium Pro採用了“PPGA” 封裝技術。即一個256KB的二級快取晶片與Pentium Pro晶片封裝在一起 ，兩個晶片之間用高頻寬的內部匯流排互連，處理器與高速快取的連線線路也被安置在該封裝中，這樣就使高速快取能更容易地運行在更高的頻率上。

例如Pentium Pro 200MHz CPU的L2 Cache就是運行在200MHz，也就是工作在與處理器相同的頻率上，這在當時可以算得上是CPU技術的一個創新。Pentium Pro的推出，為以後Intel推出PⅡ奠定了基礎。

Intel奔騰Pro

Intel Pentium Pro和Pentium II、Pentium III使用同一微架構——P6微架構。P6微架構包括以下特點：1、採用哈佛結構（L1Cache的指令和數據分離存儲）；2、採用DIB機構（MEM匯流排與L2Cache的匯流排並行）；3、採用ILP=3、順序發射亂序執行的超標量結構；4、採用動態執行技術（多路分支預測、數據流控制、推測執行相結合）。超標量流水線由12個功能段組成：

12級流水線操作

以RISC指令緩衝池(再定序緩衝器)為核心實現。順便說一下，P6微架構官方給出的是10級“有效”流水線，但是實際流水線級數應該是12級，因為除了第十級的結果寫回，還有指令回收就緒、回收段。

· 在解碼階段，把複雜的*86 指令翻譯為類似RISC的微操作（uops）

P6微架構功能結構圖

·– 例如把

使用帶暫存器重命名的推斷亂序超標量引擎執行微操作

·

Intel Pentium Pro 系統結構圖

P6指令取和解碼

P6微操作

· 每個微操作有118 位左右的固定格式

– 操作碼，兩個原運算元，和一個目的運算元

– 源運算元和目的運算元是32位寬，用於保存中間值或運算元

· 簡單的解碼器只能僅僅處理對應於一個微操作的簡單*86

的指令

· 複雜的解碼器能處理多達4個微操作的*86 指令

· 複雜的*86 指令有產生微操作序列的微碼引擎處理

· 對於SPEC95 基程式,Intel數據表明，每條*86 指令平均

1.2-1.7個微操作，在MSoffice 應用程式上則是1.4-2.0個

P6置留站和執行單元

P6重排序緩衝器和重命名

P6指令回收

· 當UOP寫回ROB,而沒有明顯異常或誤預測時，就可以回

收了

· 數據由ROB寫到RRF

· 釋放ROB表項，更新RAT

· 微操作按序回收，每個周期最多3 個

· 必須在有效的*86 指令錯誤點上檢查和報告異常

– 複雜指令（如，字元串移動）可能產生數千個微操作

P6流水線

P-III vs. P-4 流水線

P6轉移處罰

轉移目標快取（BTB）

· 512 個項，4路組關聯

· 存儲轉移目標，和兩級用於預測發生/不發生的BHT

· 在BTB 中不存儲無條件轉移指令

· 正確預測轉移時，有一周期的控操作（如果正確的預測不

發生轉移，則不會受懲罰）

兩級轉移預測器

P6靜態轉移預測

· 如果BTB 中轉移沒命中，則執行靜態預測

· 後向轉移預測採取轉移發生，前向轉移預測採取轉移

不發生

P6轉移懲罰

P6系統

Pentium Pro 對MIPS R10000

· 相對於RISC,CISC預計有30%的命中

– 與原來2.6中“RISC 優點”相比，“RISC 優點”由於亂序核心大大獨

立於原始的ISA 而減少了。