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P6微架构

P6微架构（P6 Microarchitecture）是英特尔在1995年推出的第六代x86架构微处理器。它的后继者是2000年的NetBurst微架构，但是最后在Pentium M之间又出现P6的踪影。而Pentium M的P6的后继者则是Intel Core微架构。

从 Pentium Pro 到 Pentium III

P6 核心是 Intel 第六代 x86 架构的处理器核心。最先采用 P6 实做的 CPU 是在 1995年推出的 Pentium Pro，而 P6 的上一代则是第一代 Pentium 的 P5 核心。

下面列出一些在 x86 第一次使用的技术，实现在 P6 核心上的功能，包括：

  • 预测执行与乱序执行（Intel 称之为“动态执行”），这些功能需要在执行核心上新增“退休”（retire）单位。这样的设计可以降低流水线延迟，而能够使 Pentium Pro 与后来的 CPU 拥有不错的性能。
  • 超级流水线，能够从原本第一代 Pentium 的 5 阶流水线增加到 Pentium Pro 的 14 阶流水线，而 Pentium III 的 10 阶流水线、12 阶到 14阶流水线的 Pentium M 是远大于第一代 Pentium 的数量。
  • 与处理器核心同速的内建 L2 缓存，取代原先较慢的、且设计于外部（位于主板上）的缓存。
  • 达 36 位元宽的物理内存总线，能够支持大于 4 GB 的主存储器。（不过制程的地址空间还是限制在 4GB）
  • 寄存器更名，该技术能够在流水线上更有效率的执行多重指令。

而 P6 架构最为人称道的是电源需求量低、优越的整数运算性能，还有不错的指令周期率（Instructions per cycle，IPC）。当最先应用于 Willamette 核心的 NetBurst 架构出现时，该架构的指令周期率较 P6 差，而且在电源需求与输出效率上都比原先的架构还要差，不过由于 NetBurst 的时脉较易提升，在桌面型市场 P6 的处理器核心还是被 NetBurst 取代。

再度使用于 Pentium M (Banias and Dothan)

当 Pentium 4 的手提电脑处理器推出后，很快的就发现 NetBurst 的核心不适合用于移动计算上。由于 Netburst 的处理器比 P6 前辈的每时脉或是每瓦特的效率都还要差，以至于 Pentium 4-M 执行温度比 Pentium III-M 高，而且也无法提供明显的性能增进。这种效率低下的缺失不但影响到散热系统的复杂度，也影响到最重要的电池使用时间长度。

这时 Intel 发现新的 NetBurst 架构在移动计算市场上并不是很好的选择，所以重新设计出更适合应用在该市场的新核心。而结果是将原本的 P6 核心加以改良，并加入 NetBurst 既有的功能，最后以 Pentium M 的代号推出。

Pentium M 的设计概观：[1]

  • 插槽接口为 Socket 479。电器规格与 Socket 478 相似，但是互不兼容。
  • 更快的前端总线速度。最初的 Banias 核心，Intel 给予 400 MT/s 的 Netburst 总线。而更新的 Dothan 核心的总线速度随着桌面型 Pentium 4 的规格升级而提升至 533 MT/s。
  • 更大的 L2 缓存。起初 1 MB，Dothan 提升到 2 MB。动态缓存激活能够在节能状态时减少缓存激活的大小。
  • 支持SSE2 指令集
  • 增加 3 到 4 阶的流水线深度，能够增加时脉的延伸性。
  • 专用的寄存器堆栈管理。
  • 增进分支预测的效率。
  • 在解码指令时能够将某些指令群结合成单一指令。x86 的指令就能够包含数个 RISC 的微指令。
  • 第三代的增强型 SpeedStep (EIST)。处理器能够在闲置时降低时脉与电压，使处理器在此时的能耗只有个位数的瓦特。

Pentium M 在手提电脑领域的那几年中是当时最有效率的处理器，在最大需求的能耗不高于 30 瓦，而在闲置实更是只有 4 到 5 瓦。而该处理器的效率更是能够与比它高于近 1 GHz 的 Netburst 处理器相匹敌。[1]

Pentium M 主要的缺点在于浮点数的运算能力。P6 核心的浮点数运算性能经由长时间的演进即使有很可观的进步，但是较新的 AMD Athlon 与 Athlon 64 的核心凭借著足以抗衡 NetBurst 的浮点 SIMD 运算能力，在这方面 Pentium M 显得疲弱。而即使 Intel 在 Pentium M 加入 SSE2 的支持，但是加入的方式却与 Athlon 64 与 Pentium 4 不同。所以真实运算时，相较于缓存与整数的效率，Pentium M 的性能会更依赖于浮点单位的使用率。[1][2]

Intel Core 架构

代号为Yonah的CPU以Intel Core的品牌在 2006年1月推出。Core Solo是单核处理器，Core Duo是双核处理器。最初的Intel Core是32位手提电脑处理器。这些处理器不只解决了先前Pentium M的性能问题，也加入以下的新功能：

  • SSE3指令集的支持
  • 改变P6架构，使两颗核心能共同分享L2缓存

只用于手提电脑的Intel Core处理器是过渡产品，而更新的Core微架构就以新的Core 2、Pentium Dual-Core、Celeron与Xeon的名称发表。

不过值得注意的是，Pentium Dual-Core的T2060、T2080与T2130的型号使用的是Yonah架构，而并不是新的Core微架构。

使用 P6 架构的晶片

参见

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Lal Shimpi, Anand. Intel's 90nm Pentium M 755: Dothan Investigated （页面存档备份，存于互联网档案馆）, AnandTech, July 21, 2004.
  2. ^ Pentium M Review （页面存档备份，存于互联网档案馆）, CPUID.com, accessed May 1, 2007.
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