O Pentium II

O Pentium Pro foi vendido em versões de 150, 166, 180 e 200 MHz, convivendo com o Pentium 1 e o Pentium MMX. Na época, o Pentium era a plataforma para desktops, enquanto o Pentium Pro era a plataforma de alto desempenho e alto custo.

Quando chegou a hora de desenvolver um sucessor para o Pentium MMX, a Intel decidiu popularizar a plataforma P6, criando o Pentium II, que era basicamente um Pentium Pro para uso doméstico.

As primeiras versões do Pentium II utilizavam o encapsulamento SEPP (Singled Edge Processor Package), um formato dispendioso, em que ao invés de um pequeno encapsulamento de cerâmica, temos uma placa de circuito, que inclui o processador e o cache L2 integrado.

Protegendo esta placa, temos uma capa plástica, formando um cartucho grande e pesado, que parece realmente antiquado se comparado a outros processadores. O cooler é encaixado na parte de trás, através de um sistema de presilhas.

O novo encaixe usado por ele foi batizado de Slot 1 e, embora o formato físico fosse muito diferente, ele utilizava o mesmo barramento de dados do soquete 8 do Pentium Pro, reforçando o parentesco entre os dois processadores:

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Pentium II, com o encapsulamento SEPP, encaixado no Slot 1

Assim como no caso do Pentium Pro, o Pentium II usa chips de cache separados, ligados ao processador através do backside bus. Entretanto, o Pentium II foi concebido para operar a frequências de operação muito mais altas, o que levou a um problema na disponibilidade de chips de memória cache capazes de acompanhar o processador.

Para evitar os atrasos e o custo de produzir chips de cache de alta frequência, a Intel optou por utilizar um cache L2 half-speed (operando à metade da frequência do processador), o que permitiu utilizar chips de memória cache mais baratos e já disponíveis em volume. Para compensar a frequência mais baixa, dobraram a capacidade, incluindo 512 KB.

Se comparado com o Pentium MMX, o Pentium II foi uma grande evolução, já que além da nova arquitetura, o cache era mais rápido que o usado nas placas soquete 7, que opera a apenas 66 ou 100 MHz. Com o cache movido para dentro do processador, as placas deixaram de trazer cache externo, já que o ganho de desempenho seria muito pequeno.

Além do cache L2, o Pentium II manteve os 32 KB de cache L1 (dividido em dois blocos de 16 KB para dados e instruções) do MMX. Abrindo o cartucho, é possível ver os dois grandes chips de cache L2 instalados próximos ao die do processador:

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Pentium II com core Klamath, sem a cobertura plástica

O Pentium II foi produzido em duas arquiteturas diferentes. As versões de até 300 MHz utilizaram a arquitetura Klamath, que consistia em uma técnica de fabricação de 0.35 micron, muito parecida com a utilizada nos processadores Pentium MMX.

Nas versões a partir de 333 MHz foi utilizada a arquitetura Deschutes de 0.25 micron, que resultou em uma dissipação de calor muito menor, possibilitando o desenvolvimento de processadores mais rápidos. As versões do Pentium II de até 333 MHz usavam bus de 66 MHz (assim como o Pentium MMX), enquanto que as versões de 350 MHz em diante adotaram o uso de bus de 100 MHz, o que melhorou a velocidade de acesso à memória (abrindo o caminho para as memórias PC-100) mas quebrou a compatibilidade com as placas da geração anterior.

Assim como o Pentium Pro, o Pentium II utiliza três unidades de execução (duas de inteiros e uma de ponto flutuante) e 12 estágios de pipeline, que permitem o uso de frequências de clock bem mais altas que os 5 estágios do Pentium 1. No caso do Pentium Pro a frequência acabou estacionando nos 200 MHz por causa do cache, mas ao adotar o uso de cache half-speed a Intel conseguiu elevar a frequência do Pentium II até os 450 MHz.

O uso de mais estágios de pipeline aumenta a penalidade para erros nas previsões do circuito de branch-prediction, já que o processador demora mais ciclos para terminar de processar a primeira instrução e, consequentemente, perde mais tempo no caminho errado. Por outro lado, o circuito de branch prediction do Pentium II trabalhava com um índice de acertos muito maior, o que fazia com que o saldo final fosse positivo.

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