Historia i rozwój jednostek obliczeniowych CPU

1 Historia i rozwój jednostek obliczeniowych CPU Pierwsze komputery, zwane generacją 1 nie przypominały zupełnie swoją budową dzisiejszych maszyn obliczeniowych. Jako przykład można podać komputer o nazwie UNIVAC 1 (UNIVersal Automatic Komputer), który miał wymiary dużego pomieszczenia 4,25(W) x 2,45(D) x 2,60(H) i ważył ponad 13 ton. Rolę procesora odgrywało 5200 lamp próżniowych; komputer ten pobierał 125 Kwatts energii (tyle co około 250 komputerów znanych nam obecnie). Jako ciekawostka, UNIVAC1 do prostej instrukcji dodawania potrzebował 100 mikrosekund co jest o 200.000 razy wolniej niż szczytowe procesory z roku 1999 jak Pentium III. Do wprowadzania przechowywania i wyprowadzania danych służyły wielkie magnetyczne taśmy oraz karty dziurkowane. Wyniki działań mogły być też drukowane na ogromnej drukarce, która wyprowadzała 600 linii na minute. Koszt takiego komputera na ówczesne czasy to 750.000 dolarów. Tak jak wspomniałem, komputery które spotykamy dziś, zdecydowanie wyprzedzają technologicznie w swojej budowie dawne rozwiązania, jednakże pewne komponenty jak procesor, pamięć są niezbędnymi elementami dzisiejszych maszyn. Dla wielu osób nie zainteresowanych tematem, komputer to po prostu bliżej nie określona, zazwyczaj szara bądź czarna skrzynka z przełącznikiem ON/OFF na przedzie owej skrzynki. Ewentualnie Ci którzy używają komputerów przenośnych, postrzegają komputer jako otwieraną elektroniczną książkę do notowania tj. notebook, zwany też laptopem. Bez względu na to kto jak postrzega komputer, jego wewnętrzna budowa pod względem architektury rozwiązań jest niemalże identyczna. Angielskie tłumaczenie słowa COMPUTE jak wiemy znaczy policzyć, stąd podstawowym zadaniem COMPUTE ra jest wykonywanie obliczeń na liczbach zmienno przecinkowych. Do tego zadania przeznaczony jest układ scalony zwany jednostką centralną czy procesorem tj. CPU. Jednakże sam procesor na nic się nam nie zda bez części, będącej kręgosłupem każdego komputera tj. płyty głównej. Płyta główna element w kształcie prostokątnej płyty jak sama nazwa wskazuje, jest główna ponieważ na niej znajdują się główne elementy komputera. Płyta posiada: BIOS; gniazdo procesora zwane też SOCKET em lub podstawką; gniazda pamięci; gniazda rozszerzające o dodatkowe funkcjonalności; gniazda pamięci masowej czyli kontroler twardego dysku czy napędu CD. Jak to wszystko ze sobą współdziała. Generalnie schemat jest taki: umowne dane wprowadzane do komputera muszą się znaleźć w pamięci operacyjnej RAM z której przesyłane są do pamięci podręcznej procesora zwanej Casch em na tak podanych danych procesor jest w stanie przeprowadzić żądane operacje obliczeniowe. Jednakże skąd biorą się informacje w pamięci RAM, otóż dostarczane są z magazynu pamięci masowej zwanej dysk twardy HDD (Hard Disk Drive) lub SSD (Solid State Disk). Jednakże zanim znajdą się na dysku twardym, muszą też w jakiś sposób zostać tam umieszczone tę rolę pełni zazwyczaj pamięć masowa nieco innego rodzaju zwana CD, DVD, BLU RAY. A z kąd dane się biorą na CD są tworzone przez powołane do tego firmy, programistów i są tłoczone w fabrykach na krążkach. Podstawowym programem w komputerze jest system operacyjny, to dzięki niemu możemy zlecać mu zadania do wykonania. Co jeśli nie ma systemu, i nie ma żadnego oprogramowania, skąd procesor ma pobrać wstępne informacje by komputer w ogóle działał w potocznym tego słowa znaczeniu. Wspominaliśmy o pamięci RAM z której procesor pobiera informacje do obróbki. Jest jednak drugi rodzaj pamięci w odróżnieniu od RAM, nazywa się ROM i jest pamięcią zazwyczaj tylko

2 do odczytu, a jej zawartość mogą zmieniać zazwyczaj tylko punkty serwisowe lub znający się na tym informatycy w zaciszu domowym. W takiej właśnie pamięci jest wprowadzony na stałe mini program zwany BIOS em. To właśnie ten program zawarty w kości pamięci ROM, zawiaduje na wstępie pracą komutera. Jeśli tylko procesor jest sprawny, BIOS niejako nakazuje: sprawdź czy mamy na pokładzie pamięć operacyjną, sprawdź czy jest zainstalowana pamięć masowa, sprawdź czy jest zainstalowana karta grafiki bądź inne sprawdź czy na pamięci masowej zwanej twardym dyskiem jest system operacyjny jeśli tak przekaż mu kontrolę nad komputerem, jeśli nie, wyświetl stosowny komunikat tu niejako kończy się zawiadująca funkcja BIOS u a kontrolę nad elementami składowymi komputera przejmuje program zwany OS em (Operating System) tj. systemem operacyjnym. Na koniec zadajmy sobie pytanie, po co tyle pośrednich elementów CDRom HDD RAM Cache. Czemu nie dostarczać danych do procesora bezpośrednio z napędu CD czy dyskietki. Odpowiedź tkwi w różnicy szybkości odczytu i zapisu na poszczególnych nośnikach danych. Rząd wielkości w prędkościach pobierania i zapisywania danych na poszczególnych nośnikach jest drastycznie inny, przeto najwolniejsze są odpowiednio: CDRom HDD RAM Cache. Dlatego ważne jest stworzenie strefy buforowej dla danych jaką jest pamięć RAM to niczym karmnik dla ptaków gdzie są podsypywane dane a procesor niczym ptaszek może podjadać owe ziarenka będące danymi i pracować nad nimi nie nudząc się w ten sposób. W przeciwnym wypadku gdyby miał oczekiwać na dane z dyskietki, ogrom czasu byłby marnotrawiony na oczekiwanie, zamiast na pożądane obliczenia. Mówiąc o jednostkach centralnych CPU chciałbym się skupić na układach scalonych linii x86 niskiej i średniej skali integracji, leżących u podstaw komputerów trzeciej generacji. Układy owe powstawały w okresie 34 lat tj. od 1971 do 2005. Historię i rozwój jednostek obliczeniowych CPU, ze szczególnym uwzględnieniem układów scalonych firmy Intel, przedstawię na podstawie wiadomości wynikających z moich zainteresowań ową tematyką. Szczegóły techniczne zaczerpnąłem głównie z portalu poświęconego tej tematyce tj. www.cpu collection.de oraz www.old computers.com. Mówiąc o procesorach nie sposób nie wspomnieć o firmie Intel. Dlaczego Intel? Przychylam się do stanowiska, iż firma ta jako międzynarodowa korporacja, jest najlepiej znaną na świecie firmą projektującą i produkującą mikroprocesory oraz wyspecjalizowane zintegrowane obwody elektroniczne jak: chipsety płyt głównych, karty sieciowe, komponenty i inne urządzenia. Intel posiada zaawansowane laboratoria badawcze zajmujące się wszystkimi aspektami wytwarzania i produkcji na skalę przemysłową półprzewodników. Firma została założona w 1968 przez Gordona E. Moore (1929 ; chemik i fizyk) i Roberta Noyce (1927 1990; fizyk). Zatrudniony jako czwarty pracownik Andy Grove (1936 ; inżynieria chemiczna), który prowadził firmę przez lata osiemdziesiąte i przyczynił się do jej wielkiego rozwoju w latach dziewięćdziesiątych jest pamiętany jako kluczowy lider firmy. Intel do końca 1990 był jedną z największych i najbardziej udanych firm biznesowych na świecie, pomimo zaciekłej rywalizacji wewnątrz przemysłu półprzewodników. Pierwszym produktem firmy były zintegrowane obwody RAM (random access memory). Intel rozwijał swoją pozycję lidera w zawziętej rywalizacji na rynku modułów pamięci DRAM, SRAM i ROM przez całe lata siedemdziesiąte do czasu gdy inżynier Marcian Edward Ted Hoff (1937 ) w 1969 stworzył architekturę mikroprocesora, by w 1971 wypuścić na rynek pierwszy chip Intel 4004. Jednakże mikroprocesory nie stanowiły rdzenia produkcji firmy aż do połowy lat osiemdziesiątych.

3 W 1983 w świcie ery komputerów osobistych, zyskom Intela zaczęła zagrażać presja od strony Japońskich producentów chipów pamięci, wtedy to właśnie ówczesny prezes firmy Andy Grove skierował i skupił wysiłki przedsiębiorstwa pod kątem mikroprocesorów. Póżniej opisał to przejście w książce Only the Paranioid Survive. Poniżej przedstawię chronologicznie najważniejsze klasy chip ów Intela z uwzględnieniem specyfikacji technicznej. ROK 1971 Intel 4004 4004 był pierwszym jedno chip owym mikroprocesorem, pierwotnie zaprojektowanym i wyprodukowanym przez Intel dla Busicom do użytku w ich kalkulatorach. Twórcą architektury procesora był wcześniej wspomniany Marcian Edward Ted Hoff. ROK 1972 Intel 8008 DIP przekrój poprzeczny

4 8008 był wczesnym procesorem (CPU) zaprojektowanym i wyprodukowanym przez Intel a. Chip, ograniczony przez własną 18 pin ową ceramiczną obudowę typu DIP (Dual In line Package) Procesor posiadał 8 bit ową szynę danych i wymagał bardzo dużej ilości zewnętrznych układów logicznych wspierających jego pracę. W odróżnieniu od jego wolniejszego 4 bitowego brata 4004 (licząc w MIPs ach Million instructions per second) działał na słowach 8 bit owych za jednym razem umożliwiło to dostęp do znacznie większego obszaru pamięci, co dawało w przełożeniu od 3 do 4 razy więcej mocy obliczeniowej w porównaniu do 4004. Rozwiązanie to było na akceptowalnym poziomie prostych terminali CRT (Cathode Ray Tube), jednakże używanie owych procesorów do bardziej złożonych zadań było zbyt trudne. Niektóre wczesne komputery jak MARK 8 czy R2E MICRAL bazowały na procesorze 8008: MARK 8 MICRAL Jednak większość komputerów, używała późniejszych znacznie ulepszonych następców: 4040, 8080. ROK 1974 Intel 4040 i 8080

5 4040 to następca 4004. Wprowadzony w1974 procesor ten był wyposażony w 14 dodatkowych instrukcji, posiadał: większy stos (8 poziomów), przestrzeń programową o wielkości 8K, 8 więcej rejestrów, oraz posiadał umiejętność tzw. Przerwań. W pierwszym rzędzie był używany w grach, terminalach muzycznych i terminalach w punktach sprzedaży. Rodzina 4040 znana jest także pod nazwą MCS 40. 8080 to następca 8008. Wprowadzony w kwietniu 1974, pracował z częstotliwością 2MHz i jest uważany za wczesny 8 bit owy procesor CPU jako nadający się do szerszego użytku ze względu na możliwości. Procesor posiadał 40 pin ową ceramiczną obudowę DIP pozwalającą wykorzystać 16 bit owe adresowanie pamięci oraz pracę na słowach 8 bitowych. 8080 mógł obsłużyć 64 KB pamięci. Posiadał siedem 8 bit owych rejestrów (sześć z nich mogło łączyć się w trzy 16 bit owe rejestry). Posiadał również 16 bit owy stos i licznik programowy. Ponadto 8080 miał 256 portów I/O (input/output tj. wejść/wyjść) pozwalając tym samym by urządzenia wejścia/wyjścia były podłączone bez potrzeby alokowania przestrzeni pamięci. Był to wynik umowy z programistami, by Ci odseparowali oddzielne instrukcje I/O dla procesora bez konieczności mapowania portów w pamięci komputera. 8080 był używany w wielu wczesnych komputerach takich jak MITS Altair 8800 czy IMSAI 8080

6 MITS Altair 8800 IMSAI 8080 Procesor ten przetarł ścieżki dla maszyn działających pod kontrolą systemu operacyjnego CP/M (Control Program for Microcomputers). Procesor był na tyle popularny, iż powstał jego odpowiednik Zilog Z80, który wraz CP/M zbił fortunę dla swoich twórców i stał się dominującą kombinacją CPU & OS ówczesnych czasów. Dekadę później, powtórzyła się sytuacja z serią x86 i DOS em dla komputerów PC. Niemałą zasługę w zyskaniu popularności odegrała w Z80 zgodność programowa z 8080 systemy oparte na Z80 bez większych problemów mogły korzystać z bogatej, istniejącej już, bazy oprogramowania (w tym systemu operacyjnego CP/M). Krótko po tym jak Intel wypuścił 8080, Motorola pokazała swoją konkurencyjną konstrukcję 6800. Intel poszedł dalej i pojawiły się bardziej eleganckie pod względem elektronicznym, ale nadal kompatybilne z 8080, takie konstrukcje jak: 8085, czy 16 bit owy 8086 i jego okrojona wersja 8088 która została wyselekcjonowana przez IBM do ich oryginalnego komputera. 8080 wywarł trwały wpływ w historii komputerów. Był bardzo popularnym układem w który zaopatrywały się różne firmy. Kolony 8080 były robione w krajach Bloku Wschodniego jak USSR, Polska, CSSR, Węgry, Rumunia. ROK 1976 Intel 8085 8085 jest 8 bit owym procesorem binarnie kompatybilnym z 8080 jednak nie potrzebuje tak dużego wsparcia ze strony zewnętrznych układów logicznych. Pozwoliło to uprościć i obniżyć koszty budowy systemów mikrokomputerowych. 8085 wprowadził znaczące usprawnienia w stosunku do 8080 w kwestii wydajności i możliwości obliczeniowych. Usprawnienie sprzętowe polegało na tym, że

7 procesor wykazywał zapotrzebowanie energetyczne na poziomie tylko +5V (gdzie 8080 wymagał +5V, 5V i 12V), posiadał wbudowany generator zegara i kontroler szyny danych. 5 w numerze modelu pochodzi od faktu, iż procesor zasilany jest linią +5 Volt ową. 8085 był konstrukcją przejściowa przed pojawieniem się 16 bit owego procesora 8086. W historii tego procesora pojawiło się jego wiele odmian produkowanych przez inne firmy. ROK 1978 Intel 8086 i 8088 8086, oficjalnie znany ipax 86, jest 16 bit owym procesorem zaprojektowanym w laboratoriach Intela. Uznawany jest za prekursora architektury szerokiej klasy procesorów x86. Pierwszym komercyjnym mikrokomputerem bazującym na tym układzie był MYCRON 2000 z Norwegii. Komputer ten był użyty przez Digital Research jako platforma rozwojowa dla systemu operacyjnego CP/M 86. ROK 1979 Intel 8088

8 Pojawiła się też słabsza odmiana tego procesora o kodowej nazwie 8088, jednakże wyższy numer znamionowy nie oznaczał większych możliwości, wręcz przeciwnie, była to zredukowana, budżetowa wersja 8086 przeznaczona na rynek maszyn 8 bit owych. Posiadał 16 bit owy wewnętrzny rejestr i 8 bit ową szynę danych. Był montowany w oryginalnych komputerach IBM PC. ROK 1982 Intel 80186 i 80188 i 80286 80186 został zbudowany w 1982. Jest to ulepszona wersja 8086 z kilkoma wspólnymi wbudowanymi funkcjami wsparcia jak: generator zegara, kontroler systemu, kontroler przerwań, kontroler DMA (Direct Memory Access) czy licznik czasu. Dodano 8 nowych instrukcji procesora, które generalnie wykonywały się szybciej w porównaniu do 8086. Tak samo 8086 posiadał 16 bit ową szynę danych. 80188 był wersją okrojoną modelu 80186 z 16 do 8 bit owej szyny danych. Taktowanie zegara pierwszych egzemplarzy 80186 i 80188 wynosiło 6 MHz. Procesory te były często stosowane jako wbudowane (embedded) do płyt głównych komputerów. Warto odnotować iż pojawiło się kilka obudów dla procesora 80186 jak: Socket LCC 68 Socket PLCC 68

9 Socket PGA 68 Socket PGA 280 Socket PTQFT 156 W tym samym roku Intel wprowadził na rynek model 80286 który był odpowiedzią na niezbyt satysfakcjonujące możliwości 80186/80188 dla komputerów osobistych. Układ ten był kolejnym krokiem w rozwoju mikrokomputerów. Inżynierowie dodali cztery więcej linie adresowe niż było to w budowie 8086/8088. Wszystkie układy: 8086, 8088, 80186, 80188 zawierały 20 linii adresowych pozwalających zaadresować 1MB (2^20B = 2^10B x 2^10B = 1024B x 1024B = 1KB x 1KB = 1MB). 80286 z 24 liniami pozwalał zaadresować 16MB (2^24B = 2^10B x 2^10B x 2^4B = 1KB x 1KB x 16B = 16MB). Najbardziej solidnym unowocześnieniem pomiędzy 80286 a 8086/8088 było dodanie tzw. trybu chronionego pracy procesora (Protected Mode). W trybie chronionym, segmenty rejestrów stają się wskaźnikami na tablice deskryptorów pamięci, zamiast być rzeczywistą częścią adresu, jak to miało miejsce w trybie rzeczywistym. Wraz z innymi usprawnieniami, tryb chroniony pozwalał bezpiecznie wykonywać kilka programów na raz chroniąc zawartość w pamięci każdego z nich. Przykładowo DOS pracuje w trybie rzeczywistym. Tryb chroniony wykorzystuje MS Windows, IBM OS2 i UNIX. Zainteresowanych odsyłam do: http://www.internals.com/articles/protmode/introduction.htm 80286 jest o wiele wydajniejszą jednostką od 8086, oferuje wzrost wydajności od 3 do 6 razy. Procesor 80286 z 6 MHz zegarem był komponentem komputera IBM AT (Advanced Technology),

10 który zaproponował 16 bit ową płytę główną z 16 bit owym magistralą gniazd rozszerzeń ISA (Industry Standard Architecture). Komputer IBM AT zaprezentowano w 1985, w trzy lata po premierze 80286. Wraz z wprowadzeniem 80286, wprowadzono pierwszy chipset układ chip ów zastępujących tuzin innych zewnętrznych układów które wykonują porządne funkcjonalności. Chips & Technologies stała się pierwszą popularną firmą zorientowaną na budowę chip setów. 80206 podobnie jak 80186 był produkowany w kilku wersjach obudowy: PGA, LCC, PLCC i wyglądem był identyczny z poprzednikiem 80186. ROK 1985 i386dx 80386 to następca 80286. Jest pierwszym procesorem Intela z 32 bit ową szyną adresową i szyną danych. Pozwalał na wykonywanie wielu aplikacji programowych w tym samym czasie podczas pracy pod kontrolą systemy pracującego w trybie chronionym. 386 (tak mawia się potocznie) pracując w trybie rozszerzonym (Enhanced Mode) tj. 32 bit owym rozszerzeniem trybu chronionego, potrafił zaadresować 4GB pamięci (2^32B = 2^10B x 2^10B x 2^10B x 2^2B = 1024B x 1024B x 1024B x 4B = 1KB x 1KB x 1KB x 4B = 4GB). Tak jak się to działo w przypadku 80286 segmenty rejestrów przetrzymywały indeksy tablic opisujących podział pamięci głównej. Jednak w odróżnieniu do 286, wewnątrz każdego segmentu mógł być używany 32 bit wy offset, który zezwalał na dostęp każdej aplikacji do aż 4GB pamięci. Jednakże na tamte czasy maksymalna ilość pamięci w komputerach klasy PC wynosiła 16MB a nie 4GB co stało się standardem dopiero w roku około 2008. Dodatkowo tryb rozszerzony obsługiwał tzw. stronicowanie, tj. mechanizm który sprawił iż możliwe było wykorzystanie przestrzeni dyskowej jako pamięci wirtualnej. Pierwszym zgodnym z architekturą i386 był komputer Compaqu 386, potem IBM używał tych procesorów do modeli typu hi end (wysoka klasa) serii PS/2. Wraz z i386 Intel wprowadził system oznaczeń typu: DX i SX. DX pochodzi od Double word external, zaś SX od Single word external. Wersje SX były taktowane zegarem o niższej częstotliwości. ROK 1989 i386sx

11 Na rynku pojawia się budżetowa wersja modelu i386 z obniżonym taktowaniem zegara; posiada 16 bitową magistralą danych i 24 bit ową szynę adresowania. By uniknąć pomyłek oryginalny i386dx został zmieniony i386sx. Odnotujmy, że żaden z procesorów w tym okresie nie posiadał jeszcze ko procesora matematycznego tj. jednostki zmiennoprzecinkowej FPU (Floating Piont Unit). Większość płyt głównych posiadała oddzielne gniazdo na model 80387 będący jednostką przeznaczoną o obliczeń zmiennoprzecinkowych. Dopiero wariant serii i486 posiadał zintegrowany FPU. ROK 1990 i486dx 486 jest bardzo zbliżony do swojego poprzednika 386. Główną różnicą jest fakt zoptymalizowania instrukcji procesora, wbudowanie w chip pamięci podręcznej danych zwanej Cache oraz zintegrowanie procesora z jednostką zmiennoprzecinkową FPU, czyli ko procesorem matematycznym. Jako plon tych udogodnień było dwukrotne zwiększenie wydajności nad poprzednikiem 386 przy zachowaniu tej samej częstotliwość 33 MHz. Jednostka była na tyle udana, że inne firmy ubiegały się o licencję na ten procesor by móc wypuścić go pod szyldem swojej firmy, tudzież budowano od podstaw przez takie firmy jak IBM, AMD, Cyrix, Texas Instruments, różne hybrydy posiadające zestaw instrukcji 486 zaś pasujące rozstawem pinów do podstawek 386. Była to dobra alternatywa, by uzyskać dodatkową moc, nie zmieniając całej płyty głównej komputera, można było rozbudować system 386 do technologii 486 za sprawą wymiany samego procesora. ROK 1991 i486sx Analogicznie jak w przypadku i386dx, na rynku pojawia się budżetowa wersja modelu i486 z obniżonym taktowaniem zegara z 33 MHz do 20 MHz; zachowana zostaje jednak 32 bitowa magistralą danych i 32 bit owa szyna adresowania. By uniknąć pomyłek oryginalny i486dx został zmieniony na i486sx

12 ROK 1992 i486dx2 i486dx4 Na rynku pojawiły się w tym okresie również modele z tzw. podwójnym 66 MHz i potrójnym 100 MHz zegarem taktowania oznaczane odpowiednio: i486dx2 i i486dx4 Podstawowe parametry w stosunku do i486dx były zachowane, za wyjątkiem liczby tranzystorów i ich technologii wykonania. ROK 1993 Intel P5 Rok 1993 jest przełomowy dla konstrukcji procesorów Intela. Pojawia się model, którego nazwa znawców tematu, do dziś przyprawia o dreszcz emocji za sprawą ogromnej wydajności, w stosunku do swoich poprzedników. Mowa tu oczywiście o układzie PENTIUM. Intel Pentium to piąta generacja mikroprocesorów architektury x86 przedstawiona w marcu 1993. Jest to następnik linii 486. Pentium był nazywany oryginalnie również jako 80586 czy i586 jednakże znakiem towarowym pozostała nazwa Pentium. Oryginalny mikroprocesor Pentium posiadał wewnętrzną nazwę kodową P5 i był przygotowany jako jednostka superskalarna w procesie technologicznym

13 0.8µm. Tropem minimalizacji rozwijała się również druga generacja procesorów Pentium o kodowej nazwie P54 gdzie proces technologiczny zmniejszył się do 0.6 µm, zaś w trzeciej generacji o nazwie kodowe P45C stopień miniaturyzacji osiągnął poziom 0.35µm Powstała idea wewnętrznego zegara procesora różniącego się częstotliwością od taktowania szyny głównej zwanej FSB (Front Side Bus). Wczesne wersje Pentium 60 100 miały problem z jednostką zmiennoprzecinkową która w niektórych przypadkach zwracała złe wyniki dzielenia. Problem ten został zauważony w 1944 i został nazwany Pentium FDIV Bug i stał się powodem dużego wstydu dla Intel a. Intel postanowił wtedy uruchomić program wymiany uszkodzonych procesorów na nowe bez wad, by wyjść z opresji z twarzą. Pentiumy 60 i 66 znane też są z dużej wrażliwości na uszkodzenia i dużego poziomu wydzielanego ciepła. Pentium 60 MHz ROK 1994 Intel Pentium P54

14 Pojawiają się jednostki z wewnętrznym zegarem oraz mnożnikiem pozwalającym zwiększyć częstotliwość taktowania, próg częstotliwości to nadal 100 Mhz ROK 1995 Intel Pentium P54 Zostaje przełamana bariera 100 MHz, ukazuje się model o częstotliwości 133 MHz by z biegiem czasu osiągnąć pułap 200 MHz.

15 ROK 1996 Intel Pentium MMX W październiku 1996 na rynku pojawia się kolejna przełomowa konstrukcja procesorów klasy Pentium zwana 4 tą generacją pod nazwą Pentium MMX Technology. Procesor bazował na standardowyn rdzeniu Pentium budowanym w procesie technologicznym 0.35µm z generacji trzeciej jednakże posiadał nowy zestaw 57 instrukcji MMX (MultiMedia extensions) zwiększających wydajną pracę z zadaniami multimedialnymi jak kodowanie i dekodowanie obrazu czy muzyki. Jednakże oprogramowanie musiało być specjalnie optymalizowane by wykorzystywać w pełni możliwości nowej technologii. Zwiększeniu uległa ilość pamięci podręcznej z 16KB do 32 KB. Zostaje osiągnięta granica 200 MHz ROK 1997 Intel Pentium II P6 Pentium II jest kolejną szóstą generacją linii mikroprocesorów z architektury x86. W Maju 1997 zaprezentowano kolejny twór, bazujący na zmodyfikowanym rdzeniu procesora Pentium PRO który miał być wprowadzony jako następnik Pentium I jednakże później jego funkcjonalność została zredukowana to zadań typowych dla rozwiązań serwerowych. W przeciwieństwie do poprzedników Pentium II opakowany był w kasetę zwaną Slot 1

16 W kasecie powyższej tej znajdowała się płytka drukowana na której wlutowany był procesor ROK 1998 Intel Pentium II Celeron & Xeon Pojawiły się również wersje budżetowe Pentium II bez pamięci podręcznej Cache zwane Celeron ami oraz mocne wersje serwerowe z serii Xeon

17 ROK 1999 Intel Pentium III, Celeron, Xeon, Coppermine Rok 1999 przynosi nową konstrukcję która wypiera Pentium II. Swą budową pierwszy Pentium III przypomina swojego poprzednika, jednakże najbardziej znaczącą różnicą było dodanie nowych instrukcji procesora zwanych SSE (Streaming SIMD Extension) (SIMD Single Instruction, Multiple Data architektura komputera wg. Michaela Flynna opierająca się na liczbie przetworzonych strumieni danych i rozkazów). Instrukcje SSE pozwalały wykonywać działania zmiennoprzecinkowe na 4 elementowych wektorach liczb pojedynczej precyzji, ponadto pojawiło się jedenaście nowych rozkazów stałoprzecinkowych w zestawie MMX. SSE to również zmiany w architektórze procesora. (http://pl.wikipedia.org/wiki/streaming_simd_extensions).

18 Pojawiły się również wersje budżetowe Pentium III bez pamięci podręcznej Cache zwane tak jak poprzednio Celeron ami oraz mocne wersje serwerowe z serii Xeon. Druga wersja Pentium III zwany Coppermine posiadała zintegrowaną wykorzystującą pełną prędkość procesora pamięć podręczną Cache L2 (drugiego poziomu) o wielkości 256KB z bardzo niskim czasem dostępu co wpłynęło mocno na wydajność. Technologia wykonania to 0.18 µm. Seria Coppermine pracowała z częstotliwościami 500, 533, 550, 600, 650, 667, 700 i 733 MHz ROK 2000 Intel Pentium III S (Tualatin) Rok 2000 przynosi kolejny model Pentium III S taktowany zegarami: 750, 800, 850, 866, 900, 933 and 1000 MHz (1GHz) oraz najsilniejszą wesję 1.13 GHz, która w wyniku problemów z kompilacją

19 jądra Linux, dopiero po 6 ciu miesiącach zdobywa rynek międzynarodowy. Oczywiście jak i poprzednio powstaje linia budżetowych Celeronów oraz odmian serwerowych Xeon. Rok 2000 2005 Lata 2000 2005 to także pojawienie się na rynku siódmej generacji serii x86 tj. procesora Pentium 4 Procesor osadzany był w gnieździe Socket 478, a obecnie LGA 775. Wyższą częstotliwość zegara zawdzięcza architekturze NetBurst. Wykorzystuje technologie, takie jak instrukcje SSE2, w nowszych wersjach jądra SSE3. Niektóre wersje posiadają też wbudowaną wielowątkowość (HyperThreading) dotyczy to m.in. procesorów z rodzin Northwood i Prescott. Od maja 2005 procesory bazujące na technologii Pentium 4 sprzedawane były pod nazwą Pentium D oraz Pentium Extreme Edition i bazowały na układach Smithfield (dwa rdzenie Prescott; pierwszy procesor dwurdzeniowy na rynku konsumenckim) i Presler (dwa rdzenie Cedar Mill). Jak się okazało, nie były to ostatnie procesory określone przez Intela mianem Pentium. Do tej nazwy

20 producent wrócił tworząc układy Pentium Dual Core, będące budżetową wersją procesorów Core2Duo. Są to jednak układy o zupełnie innej mikroarchitekturze, wywodzącej się z Pentium M. Tym samym Intel ostatecznie porzucił architekturę NetBurst. Architektura Intel Netburst Microarchitecture, w firmie Intel oznaczana jako P68, jest spadkobiercą mikroarchitektury P6 linii x86 procesorów Intela. Na koniec warto wspomnieć o ósmej generacji Intel Core 2 mikroprocesorów firmy Intel w architekturze x86. Wykorzystana jest w niej nowa mikroarchitektura Intel Core, która ma zastąpić architekturę NetBurst, na której oparte były wszystkie procesory tej firmy powstałe w latach 2000 2005. Najważniejszym czynnikiem w starej technologii NetBurst, decydującym o wydajności, była częstotliwość taktowania, natomiast technologia Core 2 kładzie nacisk na zwiększenie ilości pamięci podręcznej Cache oraz liczby rdzeni Procesory Core 2 odznaczają się stosunkowo wysokim współczynnikiem IPC (Instructions Per Cycle) około 3,5. Oznacza to, że potrafią one w jednym cyklu rozkazowym wykonać średnio 3,5 rozkazu. Sporym ulepszeniem w stosunku do dwurdzeniowych procesorów Pentium 4 jest zastosowanie wspólnej pamięci cache dla obu rdzeni procesora. Dzięki temu uniknięto konieczności "mozolnego" uzgadniania zgodności pamięci podręcznych L2 (cache) w obu rdzeniach. Istnieją Wersje Extremalne z serii QX9650 i QX9770 które posiadają w swojej budowie 4 rdzenie, odblokowany mniżnik i aż 12 MB pamięci podręcznej Cache są jednymi z najszybszych procesorów obecnie na rynku. Następcą lini Core 2 (Duo/Quad) jest Core i7. Core i7 zostały wykonane w technologii 45 nm. Taktowanie rdzeni wynosi od 2.66 do 3.33 GHz. Pierwsze procesory z tej serii ukazały się 3 listopada 2008 roku i jak dotąd są to najnowocześniejsze rozwiązania dostępne na rynku.