Scurta istorie privind aparitia procesoarelor pipeline

Scurta istorie privind aparitia procesoarelor pipeline

4004, aparitia primelor microprocesoare

     In 1968, Robert Noyce si Andrew Grove, nereusind sa convinga compania Fairchild sa se lanseze in "aventura" circuitelor integrate, au fondat propria companie, Intel, acronimul de la Integrated si Electronics. In anul 1969, compania japoneza Busicom, dorind sa dezvolte un calculator de inalta performanta, incredinteaza firmei Intel caietul de sarcini. Cercetatorii de la Intel au observat ca este mai practic sa reduci numarul circuitelor, cu conditia sa concentrezi un numar mai mare de functii logice pe fiecare. Asa a rezultat primul chipset (MCS-4), cu patru circuite, din care unul dedicat pentru calcul, 4004 - primul microprocesor industrial si comercial. Fabuloasa istorie a microprocesoarelor tocmai incepuse cu primul procesor existent ca entitate distincta, inconjurat de alte chip-uri.

     La 15 noiembrie 1971 lansarea lui Intel 4004 a dat startul celei de-a IV-a generatii de computere; chip-ul era capabil sa proceseze datele pe 4 biti, insa instructiunile (in numar de 46, orientate pe operatiuni aritmetice) aveau 8 biti; continea 2300 tranzistori, memoria adresabila era de 4 KB, efectua 60.000 operatii pe secunda, la frecventa de baza de 108 kHz. Acesta a fost cuplat cu o alta mare inventie a timpului, tot a lui Intel, si anume RAM-ul (cipuri de memorie de ordinul kilobitilor), rezultand o viteza crescuta de procesare. Intel a vandut drepturile asupra arhitecturii 4004 companiei Busicom pentru 60.000$, dar realizand ca 4004 este mai mult decat un simplu chip, le-a rascumparat mai tarziu, profitand de faptul ca Busicom trecea prin dificultati financiare. Acest targ rivalizeaza ca profitabilitate cu cumpararea Peninsulei Alaska de la Rusia de catre SUA, si se spune ca a fost "best-buy"-ul secolului XX. Este de notat faptul ca daca sondele spatiale Pioneer 10 si Pioneer 11 vor fi vreodata gasite de o civilizatie extraterestra, procesorul Intel 4004 va fi o dovada a tehnologiei pamantene! Procesorul a dat nastere microcalculatoarelor, denumite PC-uri, care erau destul de mici si destul de ieftine pentru a fi accesibile publicului larg.

     Succesorul lui 4004 a fost 8008, aparut in 1972. Prelucra date pe 8 biti, avea 3300 tranzistori, frecventa de 800 KHz, 48 de instructiuni, memorie adresabila de 16 KB si efectua 30.000 operatii pe secunda. Proiectat initial pentru comanda unui display cu tub catodic pentru firma Datapoint Corp., el nu a fost acceptat de specialisti, fiind considerat prea lent. Totusi piata a absorbit curand circuitul, aplicatiile sale de manipulare de date si caractere dovedind utilitatea sa.

     In aprilie 1974 apare 8080 (4500 tranzistori, 64 KB adresabili, 2.083 MHz, 72 instructiuni). Avea performante globale de zece ori mai mari ca 8008 si putea efectua 290.000 instructiuni pe secunda. Cu doua magistrale, una de 8 biti pentru date si a doua pe 16 biti pentru adrese, era un curios hibrid 8-16 biti. A fost folosit in industria electronica, a bunurilor de consum si in cea a automobilelor, fiind prezent de asemenea in primul calculator personal - Altair 8800, produs in 1975 de Micro Instrumentation Telemetry Systems. Entuziastii timpului puteau cumpara un kit de Altair pentru numai 395$, si in numai cateva luni s-au vandut zeci de mii de exemplare, creandu-se astfel prima lista de asteptare din istoria PC-urilor. Este interesant de precizat ca la ora aceea, a doua sursa de procesoare Intel era. Advanced Micro Devices (fondat in 1969), cu al sau AMD 9080, versiunea proprie de Intel 8080.

     Insa Intel nu va detine monopolul prea mult timp, deoarece imediat dupa lansarea lui 8080, Motorola apare cu propriul sau competitor, 6800. Pentru o scurta perioada de timp, inginerii si oamenii de stiinta au fost divizati in doua grupuri, sustinatori ai lui Intel sau Motorola. Cu toate ca 8080 si 6800 faceau parte din aceeasi clasa de performanta, aveau o arhitectura total diferita. 6800 era modelat dupa PDP-11, la randul lui succesor indepartat al lui PDP-5 de la DEC; avea o arhitectura mai precisa si in multe privinte isi depasea clar competitorul. Insa combinatia de timing, marketingul agresiv, disponibilitatea unor unelte de dezvoltare software si hardware mai bune i-au dat lui Intel suprematia. Nu a fost nici prima nici ultima data cand argumentele comerciale au eclipsat factorii arhitecturali. Cu toate ca in prezent procesoarele Intel sunt arhicunoscute, la inceputul anilor 80 existau alte nume mari cum ar fi Zilog, cu al sau Z80, sau Rockwell cu 6502, care au format si formeaza inca generatii de informaticieni, si care echipau calculatoare precum Apple II, Zx, Oric sau Commodore. Z80 a constituit un succes deoarece era compatibil cu 8080 si in acelasi timp introducea multe inovatii cum ar fi extra registrii. Se poate spune de asemenea ca Z80 a avut un efect devastator asupra industriei microprocesoarelor, generand asa-numitul "blestem al compatibilitatii". Succesul lui Z80 a demonstrat faptul ca e mai avantajos economic sa extinzi o arhitectura deja existenta decat sa creezi o alta arhitectura complet noua. Astfel se pastrau clientii care nu doreau sa rescrie programele (lucru deosebit de costisitor) pentru noua arhitectura. Insa reversul medaliei consta din faptul ca noile arhitecturi nu mai puteau aduce un salt evolutiv radical. Cu trecerea timpului, arhitectura se invecheste si devine din ce in ce mai greu de manuit si mai dificil de programat eficient.

     Tot de epoca 8080 este legata si aparitia primului calculator personal comercial, Apple II. Istoria nasterii si evolutiei firmei Apple ilustreaza extraordinara putere a ideii inovatoare in conditiile economiei de piata si, intr-un fel, mitul succesului american. Proiectat si realizat literalmente "pe genunchi", intr-un garaj, de 2 studenti, Steve Wozniak si Steven Jobs, era vandut in 1976 direct din acel garaj. Actiunea, la inceput cu putine sanse de reusita, a pus bazele firmei Apple Co., ce avea sa devina alternativa actuala la PC. In 1979 apare microprocesorul Motorola 68000, care va echipa calculatoarele Macintosh incepand din 1984, ce vor da nastere unui segment aparte din piata.

     Si cum inovatia trebuia sustinuta si in domeniul software, un la fel de tanar student, Bill Gates, a implementat un limbaj BASIC pe calculatorul Altair 8800, primul PC vandut vreodata. A fost prima actiune a unei mici companii, care va determina in mod decisiv soft 858h71i ware-ul microcalculatoarelor. Microsoft urma sa se infiinteze in 1975, avand ca fondatori pe Bill Gates si Paul Allen. In 1974, Gary Kildall scrie CP/M, primul sistem de operare pentru microcomputere, stramos si inspirator al viitorului MS-DOS.

     Trebuie mentionat faptul ca in 1979 a aparut si primul coprocesor matematic, stramosul actualului FPU, fabricat de catre Advanced Micro Devices. Numit "AMD 9511 arithmetic circuit", era bazat pe un ALU pe 16 biti, efectua adunari, scaderi, inmultiri si impartiri (plus sinus si cosinus).

Aparitia arhitecturii x86

     Intel 8086, lansat in iunie 1978, este un procesor de referinta pe care se bazeaza toate microprocesoarele Intel actuale, ca si cele compatibile. Primul microprocesor cu arhitectura x86 avea un design similar cu 8080, cu registri extinsi la 16 biti si cu inovatia "Bus Interface Unit", care alimenta unitatea de executie cu instructiuni de cautare anticipata, fiind mult mai rapid. Registrii pe 16 biti puteau fi accesati ca registri de 8 biti, din motive de compatibilitate. Cu 29.000 tranzistori, 330.000 operatii/secunda, lucrand la 4.77 MHz, procesorul putea deja adresa fizic 1 MB de memorie RAM, impartita in 640 KB disponibili sistemului de operare si programelor (Conventional Memory) si 384 KB pentru ROM-BIOS (Upper Memory). Cei 640 KB erau impartiti in segmente de cate 64 KB, deci un program nu putea ocupa o zona de memorie mai mare decat cu anumite trucuri. Nimeni nu banuia ca doar peste cativa ani cei 640 KB vor deveni insuficienti, acestia fiind fixati in graba in care Intel a creat arhitectura pe 16 biti pentru mase. Aceasta arhitectura a fost pastrata pana aproape de zilele noastre, sistemul MS-DOS fiind special conceput pentru acest tip de procesor. Pana la sistemul de operare Windows Millennium (inclusiv), aparut in 2000, pentru a putea accesa intreaga cantitate de memorie, a fost necesara incarcarea driver-ului HIMEM.SYS, datorita necesitatii softului de a fi compatibil cu programele mai vechi.

     Revenind la 8086, ca orice produs nou, piata nu l-a acceptat usor, fiind reticenta la arhitectura pe 16 biti, nedispunand de circuite care sa-l suporte, sau din motive de costuri de productie ridicate. Un an mai tarziu, in iunie 1979, Intel revine cu 8088, un procesor identic din punct de vedere al arhitecturii interne cu 8086, dar comunicand cu exteriorul pe 8 biti. Evident, performantele sale erau mai slabe dar suficient de mari pentru a avea un cuvant de spus pe piata. Cele doua au constituit baza primului calculator personal destinat publicului larg, IBM PC, lansat la 12 august 1981, cu 16 KB de memorie RAM in configuratia standard, la un pret de 1665$. Urmasii acestora au fost 80188 si 80186, relatia dintre ele fiind aceeasi cu cea dintre 8088 si 8086. Noile procesoare dispuneau de un set de instructiuni imbunatatit, dar neconstituind un salt revolutionar, piata le-a ignorat, ele fiind totusi folosite in unele componente periferice, cum ar fi placile de retea. Apoi a venit generatia procesoarelor 68000, echipand Atari, Amiga, Apple Macintosh, in timp ce PC-urile se impuneau pe piata prin IBM-PC/AT (1984).

     Urmarea o cunoastem cu totii. Au aparut calculatoarele compatibile IBM (clone), deoarece IBM adoptase standarde nepatentate (open standards), avand ca particularitate prezenta unui microprocesor Intel sau compatibil. Ceilalti fabricanti de calculatoare bazate pe alte tipuri de procesoare au disparut in totalitate, cu exceptia lui Apple.

     Succesul lui IBM PC este datorat, in parte puterii IBM care a stiut sa le impuna in institutii si companii, si pe de alta parte capacitatii lor de evolutie, fiind computere compuse, in mare parte, din placi de extensie ce respectau aceleasi standarde de compatibilitate; astfel daca aparea, de exemplu, o noua placa grafica, aceasta putea fi cu usurinta introdusa in locul celei vechi (trebuie mentionat ca acest principiu a fost introdus prima data de catre Apple, din 1978, cu celebrul Apple II). In final, standardele deschise IBM au constituit un imbold puternic pentru informaticieni, care au generat programe pentru piata PC-urilor. Spre deosebire de IBM, Apple a adoptat o abordare diferita, patentand computerul cu tot cu sistemul de operare si chiar si perifericele. Apple a refuzat sa publice specificatii hardware detaliate sau sa licentieze BIOS-ul sau sistemul de operare. Apple avea un microprocesor mai rapid, un sistem de operare mai facil (user-friendly), iar noii utilizatori il apreciau pentru usurinta in exploatare, in contrast cu PC-ul. Insa timpul a trecut, si volumele imense de vanzari de PC-uri ca si de software aferent au impins preturile in jos, astfel incat Apple a devenit prea scump pentru majoritatea utilizatorilor. Chiar daca Apple a adoptat PowerPC, a fost prea tarziu iar rolul sau in lumea computerelor personale a fost marginalizat.

     Succesul lui 8086/8088 l-a propulsat pe Intel in randurile celor mai bogate 500 de companii din lume (Top Fortune 500), iar revista "Fortune' l-a desemnat ca fiind "unul dintre marile triumfuri financiare ale anilor '70'.

IBM-PC/AT, 80286

     In februarie 1982, Intel lanseaza 80286, deschizand epoca computerelor AT (Advanced Technology), spre deosebire de cele bazate pe 808x, numite XT (Extended Technology). Viteza sa era de cateva ori mai mare decat a predecesorilor, aceasta datorandu-se atat tehnicilor interne imbunatatite (avea de trei ori puterea unui circuit pe 16 biti al momentului), cat si frecventei mai mari la care lucra (8, 10, 12, apoi 16 MHz).Acest procesor cu peste 100.000 tranzistori detinea doua moduri de lucru: modul real si modul protejat (real and protected mode), pentru a-l face compatibil cu programele scrise pentru 8086. In modul real, el functiona ca un 8086 veritabil, dar executand operatiile de cateva ori mai repede, iar in modul protejat, putea adresa 16 MB de memorie fizica si 1 GB de memorie virtuala. Un dezavantaj marcant a fost imposibilitatea comutarii din modul protejat in modul real fara a se reseta, neajuns remediat de urmasul sau, 80386.

     Avantajul lui 286 a fost vizibil doar in 1990, odata cu lansarea lui Windows 3.0, epoca in care 386 era cel mai popular procesor. Intentia lui Intel a fost producerea unui CPU care sa suporte multi-tasking (rularea simultana a mai multe programe), dar din lipsa suportului software, el nu a putut beneficia de aceasta functie decat in foarte mica masura. 286 a fost primul procesor Intel care putea rula toate programele scrise pentru predecesori. De altfel, deplina compatibilitate software avea sa devina unul dintre marile atu-uri ale producatorului. La 6 ani dupa lansarea sa, in lume functionau nu mai putin de 15 milioane PC-uri bazate pe 286.

     Coprocesorul matematic 8087, respectiv 80287 a fost conceput pentru a realiza unele operatii matematice, utilizate la acea vreme in aplicatii complexe, unde simpla emulare a acestora de catre procesorul principal nu era suficienta, din considerente de viteza. De exemplu inmultirea era realizata de CPU din pas in pas (prin adunare repetata). Coprocesorul calculeaza "dintr-un foc" si comunica procesorului rezultatul, acest mod de operare marind considerabil viteza in aplicatii precum cele din familia CAD sau cele grafice.

80386, aparitia arhitecturii IA-32

     In octombrie 1985, Intel lanseaza 80386, sau pe scurt 386, un procesor revolutionar, cu 275.000 tranzistori si socket cu 132 de pini, a carui arhitectura pe 32 biti s-a pastrat pana in zilele noastre. Toti urmasii sai, de la 486 pana la Pentium 4 si Athlon, se bazeaza pe aceeasi arhitectura, numita IA-32. Putea adresa o memorie de 4 GB, fara necesitatea folosirii mecanismelor de segmentare, iar viteza sa, la inceput de 16, apoi de 20, 25, 33 si chiar 40 MHz, o depasea pe cea a lui 286 in toate aplicatiile, indiferent daca ele se foloseau de arhitectura pe 32 de biti a procesorului sau nu. Daca predecesorul sau dispunea de facilitati multitasking limitate, 80386 reuseste sa elimine toate aceste probleme, putand realiza (cu ajutorul software-ului) un multitasking real. 386 poate opera in trei moduri: real, protejat (pentru compatibilitatea cu 8086 si 80286) si modul virtual. In primele doua moduri, el ruleaza programele specifice (evident, mult mai rapid) dar cum software-ul nu beneficiaza de toate facilitatile sale, nu poate fi pusa in valoare adevarata sa performanta. Modul virtual este ceva nou: in acest mod, procesorul poate simula in acelasi timp, de un numar de ori teoretic infinit, operarea in mod real. Practic, pot rula concomitent mai multe instante ale sistemelor de operare, avantajul cel mai vizibil fiind posibilitatea aplicatiilor DOS de a rula simultan sub Windows. Daca unul dintre ele se blocheaza, corupand o zona proprie de memorie, sistemul de operare il elimina pur si simplu; insa daca programul deterioreaza si date din afara partitiei sale, sistemul se poate bloca complet. Problema a fost solutionata doar de aparitia lui Windows NT, o decada mai tarziu.

     Procesorul 80386 a existat in mai multe versiuni, ele fiind descrise in continuare:

     Primul membru al familiei, 386DX a aparut in 1985. Fiind un procesor complet pe 32 biti, registrii interni, bus-ul intern si cel extern functionau pe 32 de biti. Frecventele sale se situau intre 16 si 33 MHz, dar fabricanti precum AMD sau Cyrix l-au "fortat" pana la 40 MHz, clonele sale fiind practic identice si ruland la fel de bine software-ul scris pentru versiunea Intel.

     In iunie 1988 apare o versiune simplificata (din motive de pret) a lui DX, numita 386SX. Ca si 286, 386SX este limitat la doar 16 biti in privinta comunicarii cu memoria. Totusi, intern el este identic cu 386DX, contine registri pe 32 biti, deci are posibilitatea de a rula software pe 32 biti. Ca si 286, el adreseaza memoria pe 24 de biti, spre deosebire de cei 32 ai lui 386DX, deci poate folosi maxim doar 16 MB RAM, fata de cei 4 GB ai lui DX. Cu toate acestea, Windows 3.1 rula aproape la fel de rapid pe un 386SX ca pe un 386DX.

     Acest procesor a fost cel care a pus capat productiei de 286, deoarece la un pret identic oferea performante net superioare. Pentru sistemele mobile a fost proiectata o varianta dedicata, 386SL, care functiona cu voltaj scazut si integra functii de power-management. Insa adevarata lui inovatie consta dintr-un controller de memorie cache (de 16-64 KB, exterioara microprocesorului), aceasta anticipand introducerea cache-ului in generatiile urmatoare de procesoare.

     Coprocesorul lui 386 (80387) este de asemenea imbunatatit, cunoscand o serie noi de operatii, cum ar fi functiile trigonometrice, fiind proiectat sa functioneze la aceeasi frecventa ca si procesorul. In paralel, au existat o serie de coprocesoare, diferite de cele Intel, care au avut ca atu fata de acesta fie viteza, fie pretul mai scazut. Cea mai puternica clona a lui 80387 a venit de la Weitek si s-a numit 3167. Realizat intr-o arhitectura complet noua, folosind tehnica "memory mapping", el reusea sa transmita datele direct la unitatea centrala, ocolind astfel bus-ul sistemului. Rezultatul: o viteza de prelucrare exceptionala, de 3-4 ori mai mare decat originalul Intel. Principalul dezavantaj a fost incompatibilitatea atat hardware cat si software cu 387. Practic, software-ul trebuia rescris pentru acest coprocesor, iar inserarea sa intr-o placa de baza normala, fara socket-ul special cu 121 de pini, fiind imposibila; totusi in sistem puteau coexista cele doua coprocesoare (daca placa de baza permitea acest lucru), dar costurile cresteau pe masura. Alte firme care au produs variante de coprocesor din familia "3" au fost IIT cu 3C87 si Cyrix cu EMC 87, ambele beneficiind de regula de o viteza sporita fata de Intel si ambele fiind compatibile atat hardware cat si software cu 80387.

Pentium - un nume pentru posteritate

De la introducerea sa in 1979, linia x86 a trecut prin nu mai putin de 7 generatii si a devenit cel mai de succes produs al industriei IT din istorie. O mare parte a acestui succes s-a bazat pe succesul lui IBM-PC si al clonelor sale, deci se poate spune ca Intel a fost exact la locul potrivit si la momentul potrivit atunci cand IBM a luat decizia istorica sa foloseasca procesorul 8086/8088. Astazi, industria x86 a ajuns la nivelul miilor de miliarde de dolari, cu zeci si sute de milioane de unitati vandute anual. Printre multimea numelor companiilor si a produselor implicate in aceasta piata aflata intr-o dezvoltare in ritm vertiginos, putem distinge un singur nume omniprezent, numele unui procesor-reper produs de Intel cu 9 ani in urma: Pentium.

     Lansat la 22 martie 1993, Pentium a fost primul procesor provenit de la Intel care nu a mai respectat regula de denumire 80x86, Intel realizand ca nu va putea niciodata inregistra comercial un numar (586). Astfel, ceilalti producatori care pana atunci produceau procesoare 386 si 486 (in urma diverselor acorduri sau chiar dezacorduri cu Intel) si le vindeau tot sub numele procesoarelor originale, au fost nevoiti sa gaseasca alte denumiri pentru clonele compatibile Pentium dezvoltate de ei.

     Din punct de vedere tehnic, noutatea principala a procesorului Pentium consta din existenta a doua magistrale (pipelines), practic existand posibilitatea de a executa doua instructiuni in acelasi timp. Intel numeste aceasta inovatie "Superscalar Technology'. Avantajul sau este evident, aplicatiile ruland cel putin in anumite cazuri de doua ori mai rapid. De asemenea, pentru a imbunatati performantele tehnologiei sus-amintite, Intel a dotat procesorul cu un Branch Target Buffer, care foloseste tehnica numita "Branch Prediction'. Ea consta in incercarea de a prevedea urmatoarele instructiuni, folosindu-se de faptul ca ele sunt executate de regula intr-o anumita ordine.

     In timp ce adresarea memoriei ramane aceeasi, pe 32 de biti, ca la 386DX si 486, ca si accesarea registrilor interni, tot pe 32 de biti, o alta noutate majora o constituie bus-ul extern al lui Pentium, care are o latime de 64 biti, dubla fata de 386 sau 486. Coprocesorul matematic (FPU), desi 100% compatibil cu cel de la 386 si 486, este de 2 pana la 10 ori mai rapid decat unul de 486.

     Cache-ul lui Pentium este de 16 KB, identic cu cel al lui 486 DX4. Si totusi, un astfel de 486, ruland la 100 MHz, poate echivala doar in aplicatiile pe 16 biti (DOS si Windows 3.x) cu un Pentium la 60 MHz, iar odata cu aparitia lui Windows 95, batranul 486 ramane si mai mult in urma.

     Prima versiune de Pentium, care a rulat la 60 si 66 MHz a fost dezvoltata pe o tehnologie de 0.8 microni si necesita 5V pentru a functiona, fara multiplicator. A doua generatie (numita si P54C), a fost lansata un an mai tarziu, dezvoltata pe 0.6 (75-100 MHz), apoi pe 0.35 microni (120-200 MHz), folosea doar 2.9-3.5V si continea o tehnologie de tip Power Management (SMM - System Management Mode), care permitea procesorului sa intre in starea de "stand-by' in momentele cand nu era folosit, consumand astfel mult mai putina putere. Acesta este un avantaj in primul rand pentru sistemele laptop, unde fiecare watt economisit inseamna o durata de functionare mai lunga. In plus, P54C era pregatit pentru multiprocessing.

     Un obstacol major in calea impunerii acestei versiuni de Pentium pe piata l-a reprezentat tipul diferit de socket in care trebuia inserat. Daca intre platforma 486 si cea Pentium existau motive evidente de incompatibilitate, intre prima si a doua generatie de Pentium a aparut un fapt deranjant pentru utilizatorul final, si anume incompatibilitatea intre pini. Prima versiune se monta in placi de baza format Socket 4 (273 pini), iar a doua in placi Socket 5 (320 sau 321 pini din care doar 296 folositi) sau Socket 7 (toti cei 321 pini erau folositi).

     Cu exceptia primelor doua modele, Pentium ruleaza la o frecventa mai mare decat bus-ul sistemului, modelul la 75 MHz lucrand la un bus de 50 MHz, modelele de 90, 120 si 150 la un bus de 60, iar cele de 100, 133, 166 si 200 folosind un bus de 66 MHz. Corespondenta intre frecventa si FSB este asigurata de multiplicator, care poate lua valori de la 1.5 la 3.5x, prin incrementari de 0.5x. Cele doua elemente care definesc frecventa se pot seta prin jumperii de pe placa de baza.

     Dupa un start aproape ratat din cauza celebrului FPU bug, procesorul si brandul Pentium s-a impus in mod decisiv in constiinta tuturor numai prin superlative. S-a spus despre el ca a sosit la timpul si la locul potrivit pentru a furniza uriasa putere de calcul necesara noului sistem de operare din acea perioada, Windows 95. A iesit din fabricatie in septembrie 1997, lasand loc urmasului sau direct, Pentium MMX.

MultiMedia eXtensions - marketing pur?

     In ianuarie 1997, Intel lanseaza Pentium MMX, o noua versiune a lui Pentium (cunoscuta si sub numele de cod P55C), ce incorpora tehnologia MMX (MultiMedia eXtension). Produs pe 0.35 microni, noul procesor consuma 2.8V si era destinat platformei Socket 7 (321 pini).

     Tehnologia MMX consta de fapt in 57 de noi instructiuni, destinate aplicatiilor multimedia, instructiuni care puteau sau nu sa fie folosite de catre software. Unele aplicatii, scrise special pentru acest procesor, puteau sa-si mareasca viteza de executie cu pana la 200%. Totusi, numarul acestor soft-uri a fost destul de mic la acea vreme, adevaratul avantaj al lui Pentium MMX fiind cresterea performantei globale cu circa 20% (indiferent daca erau folosite sau nu instructiunile MMX), aceasta datorandu-se maririi cache-ului intern de la 8 la 16 KB, precum si cresterii eficientei Branch Prediction-ului si a pipeline-ului. Singurul dezavantaj al lui a fost necesitatea achizitionarii unei placi de baza noi, cu voltaj dual, de 2.8, respectiv 3.5 V, procesorul nefunctionand pe vechile placi Socket 7. Intel a hotarat sa introduca un nou voltaj, mai mic, pentru core ca urmare a observatiei ca la frecvente mari, la 3.5V degajarea de caldura atinge valori alarmante, fapt testat involuntar de Cyrix cu al sau 6x86+. Functiile de input/output au ramas in continuare alimentate de 3.5V, neprezentand nici o problema in functionare.

     Contrar reclamei facute de Intel, instructiunile MMX in sine nu au reprezentat un salt important din punct de vedere tehnologic, ci doar comercial. Incorporarea unor instructuni noi nu este ceva inedit, orice procesor lansat pana atunci continand un numar mai mic sau mai mare de astfel de instructiuni, capabile sa execute operatiile mai repede decat folosind metode clasice. Insa denumirea acestui set de instructiuni MMX si mai ales folosirea cuvantul "multimedia" a avut un impact foarte mare asupra cumparatorilor, ei nestiind de fapt ca acest "MMX" nu va fi folosit in procesoarele lor decat intr-o proportie foarte mica.

     Pentium MMX probabil ca nu ar fi avut succes daca Intel ar fi folosit in publicitatea facuta termeni cum ar fi "cache", Branch Prediction" sau "pipeline", chiar daca acestea au fost principalele avantaje ale sale. Cuvantul la ordinea zilei era "MMX", dar acum, dupa cativa ani, putem realiza faptul ca nici MMX si nici urmasii sai (SSE, 3DNow!), nu au constituit decat un mic pas in cresterea performantelor. Cu trecerea anilor lumea a uitat tumultoasa lansare a acestor instructiuni cu nume atat de sonor, si recent, insusi Intel a precizat ca, de fapt, MMX era la origini abrevierea de la. Matrix Math eXtension! In final, in ciuda tuturor controverselor, aceste instructiuni multimedia si-au gasit rostul necriticat de nimeni in necesitatea prezentei lor in cazul folosirii unui winmodem (modem software, bazat in cea mai mare parte pe procesor), caz dependent 100% de cele 57 de instructiuni atat de disputate.

     Pentium MMX a fost ultimul procesor Intel optimizat pentru programe cu arhitectura pe 16 biti. Odata cu aparitia lui Windows 95, importanta codului pe 32 biti a crescut, iar versiunile de Windows construite cu ajutorul tehnologiei NT (Windows NT 3.x, NT 4.0, 2000, XP) folosesc exclusiv programe pe 32 biti.

     Pentium MMX a existat in variante desktop la 166, 200 si 233 MHz, toate functionand la un bus extern de 66 MHz. Incepand cu 200 MHz, se poate spune ca din punct de vedere al lucrului obisnuit, sub Windows, utilizatorul nu va simti diferente de viteza remarcabile la folosirea programelor gen Office, cat si la altele asemenea, ce nu necesita putere multa de calcul. Astfel, orice procesor la 200 MHz ofera posibilitatea de a naviga comod pe Internet, eventual ascultand in acest timp muzica in format MP3. Singura cerinta este o cantitate suficienta de memorie.

     Pe buna dreptate insa, se afirma ca daca nu ar fi existat concurenta dintre producatorii de microprocesoare, si astazi am fi achizitionat sisteme noi cu procesorul tactat la frecventa descrisa mai sus. Lumea IT a ajuns unde este acum datorita unei concurente extraordinare, care a obligat competitorii sa lanseze noi si noi generatii, sa le perfectioneze, sa proiecteze din nou alt produs mai bun ca al concurentei, sub o presiune extraordinara, a carui beneficiar este consumatorul de rand, avantajat de un produs complex, performant, la un pret minim.

Concurenta AMD

     Cu o luna inaintea lansarii lui PII, AMD a introdus procesorul K6, care ar fi trebuit sa fie de fapt NexGen Nx686 la care au fost adaugate instructiunile MMX. Bazat pe 0.35 si apoi pe 0.25 microni, K6 folosea in continuare platforma Socket 7, utilizata pana atunci de Intel.

     Performantele sale au uimit pe multi, el fiind cel putin pentru o luna, pana cand au inceput sa fie disponibile procesoarele Pentium II, cel mai puternic procesor de pe piata desktop. El detinea un cache de 64 KB (32 KB pentru instructiuni si 32 KB pentru date), dublu fata de Pentium MMX si Pentium II si de 4 ori mai mare decat Pentium si Pentium Pro. Avantajele sale fata de Pentium MMX erau evidente si de necontestat, dar ele nu se puteau totusi ridica la inaltimea celor oferite de Pentium II, atat in aplicatiile pe 16 biti, cat mai ales in cele pe 32 de biti. De asemenea cache-ul level 2 de pe placa de baza il dezavantaja din ce in ce mai mult, odata cu cresterea frecventei. Daca la Pentium II, viteza cache-ului se marea odata cu marirea vitezei procesorului, la K6 ea ramanea constanta, cu timpul devenind o frana in calea performantelor. Un alt dezavantaj al sau era lipsa pipeline-ului din unitatea de virgula mobila, ceea ce insemna o performanta scazuta la acest capitol, fapt foarte deranjant atat in aplicatii multimedia cat si in jocuri.

     Totusi, K6 a constituit un real succes, aceasta datorandu-se in primul rand pretului sau extrem de atractiv, precum si din cauza compatibilitatii perfecte cu placile de baza mai vechi. Daca chipset-urile produse de Intel special pentru Pentium (cu sau fara MMX) dezavantajau intr-o oarecare masura procesoarele AMD, chipset-urile VIA VP3 si apoi MVP3 au fost proiectate special pentru K6, acesta putand sa-si desfasoare in totalitate rezervele de performanta de care dispunea. In plus, chipset-urile de la VIA sustineau noul slot AGP, introdus tot de Intel, odata cu primul chipset pentru Pentium II, Intel 440LX.

     K6 a dispus de frecvente de 166, 200, 233, 266 si in final 300 MHz, toate functionand la un FSB de 66 MHz, ultimele doua variante aparand la aproape un an diferenta, dupa trecerea pe tehnologie de 0.25 microni.

     In primavara lui 1998, AMD lanseaza o versiune imbunatatita a lui K6, pe 0.25 microni, numita cum altfel decat K6-2. Ceea ce a realizat Intel cu tehnologia MMX, acelasi lucru realiza si AMD cu 3DNow!, insa la capitolul virgula mobila. Mai concret, 3DNow! era o extensie de 21 de instructiuni, capabile sa accelereze aplicatiile multimedia intr-un mod mai performant decat MMX; insa, la fel ca si la acesta, era necesar suport din partea software-ului. Daca in privinta lui MMX nimeni nu s-a grabit sa-si proiecteze programele sa foloseasca aceasta noua tehnologie, in privinta lui 3DNow! lucrurile au stat si mai rau. Cum AMD nu avea nici faima si nici puterea financiara a lui Intel, aceste instructiuni au ramas mult timp neutilizate. Insa dovedind ca stie sa invete din experienta (si castigul) altora, AMD a facut la vremea respectiva un exces de publicitate acestor instructiuni 3DNow!, asigurand potentialul cumparator ca respectivele instructiuni vor face PC-ul "sa zboare", mai ales ca totul se petrecea in plina epoca de impunere a jocurilor 3D, acronim exploatat fara rezerve in marketingul noului procesor.

     Odata cu lansarea lui K6-2, AMD a avut prilejul de a face un "upgrade" la bus-ul folosit, el fiind de acum, ca si cel de la Intel, de 100 MHz. Au existat foarte multe variante de K6-2, ele ruland la 266, 300, 333, 350, 366, 380, 400, 450, 475, 500, 533, 550, unele folosind atat clasicele FSB-uri de 66 si 100 MHz, cat si unele mai "exotice": 95 si 97 MHz.

     Un aspect ciudat putea fi intalnit la versiunile superioare cu bus de 66 MHz, ele fiind mai lente decat cele cu bus de 100 MHz dar cu frecventa mai mica. Astfel, un K6-2 ruland la 366 MHz era mai lent decat cel la 300 MHz dar care rula cu un bus de 100. Faptul este explicabil, pentru ca scaderea FSB-ului afecta si viteza cache-ului L2, componenta-cheie pentru atingerea unor performante inalte.

. si concurenta Cyrix

     Cyrix 6x86MX, cunoscut si sub numele de Cyrix M2 a fost unul din concurentii lui Pentium MMX, apoi al lui Pentium II, aparut in vara anului 1997. Detinand un cache L1 de 64 KB, el a fost un procesor deosebit de competitiv (in versiunile PR166-266). Performantele sale in aplicatii de tip Office au uimit pe multi, la fel cum au dezamagit si cele din aplicatiile ce necesitau calcule in virgula mobila.

     Instructiunile MMX au existat intr-o varianta imbunatatita, proprie. Spre deosebire de AMD, Cyrix nu a avut dreptul sa includa in numele procesorului sau cuvantul "MMX", dar nimeni nu a semnalat lipsa unui "M" din denumirea 6x86MX. Compatibilitatea perfecta cu platforma Socket 7, alaturi de un pret mai mic decat al oricarui alt concurent, i-au asigurat un relativ succes pe piata low-end. Incepand cu PR300, Cyrix 6x86MX a devenit 6x86M-II ("II'-ul constituind replica la denumirile concurentilor: Pentium II si K6-II), cu modele PR 300-433, ultima versiune avand o frecventa reala de 300 Mhz si folosind un FSB de 100 MHz. O versiune mai putin cunoscuta, 6x86MXi, a incorporat suplimentar instructiunile 3DNow! de la AMD.

     Notatia folosita a fost tot cea de tip PR, existand numeroase versiuni pentru fiecare procesor, fapt care a generat si genereaza inca numeroase confuzii. De exemplu, un Cyrix PR300 exista pe piata in nu mai putin de cinci versiuni: 3x75=225, 2.5x90=225, 3.5x66=233, 2.5x95=237, 4x60=240. Desi ar fi fost normal ca performantele unui procesor marcat intr-un singur mod sa fie identice, acest lucru nu s-a intamplat si la Cyrix. Este de remarcat faptul ca nu toate modelele de placi de baza detineau suport pentru frecvente FSB non-standard, acum imbogatite cu cele de 83 si 90 MHz. Si nu de putine ori, bus-ul lor PCI, ce lucra peste specificatii, era o sursa de erori si blocari, fapt ce a atras o faima nu tocmai favorabila producatorului de procesoare. Si cum un necaz nu vine niciodata singur, s-au raportat numeroase incompatibilitati intre anumite programe si acest tip de procesor, iar peste frecventa de 250 MHz (PR300+) au inceput sa reapara problemele de supraincalzire.

     Versiunile oficiale au fost: PR166, PR200, PR233, PR266, PR300, PR333, PR350, PR366, PR400, PR450, multe dintre acestea fiind fabricate initial de catre IBM sub numele Cyrix, apoi chiar sub propriul nume IBM, in urma unui acord de schimb tehnologic. O versiune aproape necunoscuta la noi a fost MediaGX, cu frecvente cuprinse intre 120 si 180 MHz, aparut in 1997-1998, ce integra pe langa functiile MMX (la varianta GXm) un controller grafic si unul audio, fiind destinat sistemelor foarte ieftine.

     Multi specialisti spun ca procesorul Cyrix MX233 (188 MHz) a reprezentat apogeul lui Cyrix, care a stabilit un record propriu de vanzari in acea perioada a anului 1998. Insa versiunile tactate superior nu au mai avut acelasi succes, performantele crescand din ce in ce mai putin odata cu cresterea frecventei, drept urmare declinul nu s-a lasat asteptat. In final, pierzand competitia fata de AMD K6-2 si Intel Celeron, Compania Cyrix, devenita divizie a lui National Semiconductor, a fost cumparata de catre VIA, viitoarele sale procesoare fiind lansate de catre aceasta.

Avalansa PC-urilor sub 1000$ si reactia lui Intel

     In acest timp, Intel, vazand ca AMD (si in mai mica masura Cyrix) a acaparat total piata ieftina (value) si ca nu a reusit sa determine producatorii de PC-uri sa renunte la platforma Socket 7, ci din contra, aceasta fiind constant imbunatatita (prin cresterea FSB la 100 MHz si adaugarea slotului AGP), a efectuat o a doua miscare, la fel de "strategica", si anume si-a sacrificat singur procesorul Pentium MMX, scotandu-l prematur din fabricatie, pentru a demonstra (inca o data) ca numai Slot 1 reprezinta "adevarata platforma a viitorului". S-a petrecut astfel un fapt paradoxal, din initiatorul lui Socket 7, Intel a devenit cel mai mare adversar al sau! Intel fiind suprins total nepregatit la boom-ul PC-urilor "ieftine", a incercat sa faca tot posibilul sa-si dobandeasca o cota sigura din piata si in acest segment.

     Astfel, Intel a lansat o versiune simplificata, mai ieftina, a lui Pentium II, pe care a numit-o Celeron. In viziunea lui Intel, el era destinat PC-urilor low-end, al caror pret nu ar fi trebuit sa depaseasca 1000$. Prima sa versiune (Covington), ruland la 266 si 300 MHz era un Pentium II total lipsit de cache-ul level 2. Ea fiind mai lenta decat un Pentium MMX la 233 MHz, nemaivorbind de un K6, a fost un esec total. Daca lipsa carcasei noului Celeron putea ajuta la racirea core-ului, lipsa L2 cache-ului amputa efectiv procesorul de cea mai mare parte a puterii sale de calcul. Intel corecteaza imediat aceasta deficienta prin introducerea lui Celeron A (cunoscut sub numele de cod Mendocino), care detinea 128 KB cache level 2 (deci de 4 ori mai putin decat la Pentium II), dar care rula la frecventa procesorului si nu la jumatate din aceasta, spre mirarea tuturor, si nimeni nu a inteles ce cauta un L2 cache costisitor intr-un procesor low-end. De aceea, Celeron Mendocino a fost mai rapid decat un K6 sau K6-2, in situatii exceptionale intrecand chiar si un Pentium II. Acest paradox se explica prin faptul ca unele aplicatii nu necesita un cache mare, ci doar unul rapid. Insa in jocuri si in aplicatiile multimedia, Celeron se claseaza cu cel putin 10-30% in urma fratelui sau mai mare. In plus, versiunea la 300 MHz a lui Celeron A, lucrand nativ la un FSB de 66, putea fi setat la FSB de 100 pe placi de baza cu chipset 440BX, el ruland astfel stabil cu sanse de 90% la 450 MHz. Astfel, la aceasta frecventa el intrecea in multe aplicatii un Pentium II la 350-400 MHz, care era de cateva ori mai scump. Evident ca Intel nu recomanda aceasta operatie, numita overclocking, deoarece sustinea ca supraturarea procesoarelor poate duce la arderea lor. In practica insa, acest risc era cu totul si cu totul nesemnificativ.

     Bus-ul lui Celeron a ramas la 66 MHz, constituind in timp o frana, situatie asemanatoare cu cea a lui K6-2, unde nu dimensiunea ci viteza cache-ului ii dadea limitarea. Totusi superioritatea lui Celeron s-a datorat FPU-ului mult mai rapid si din ce in ce mai folosit in aplicatiile de la sfarsitul mileniului. Celeron Mendocino a existat la frecvente de la 300 la 533, primele versiuni putand fi montate in slot-ul normal al lui Pentium II, iar mai apoi intr-un socket special, numit Socket 370 PPGA. Intel a afirmat ca producerea procesoarelor pe socket implica o scadere a costurilor de productie, deoarece includerea L2 cache-ului in procesor facea inutila prezenta slot-ului, a carui functie era tocmai aceea de a asigura prezenta acestei memorii cache langa CPU. In plus, Intel dorea si sa separe clar cele doua platforme, acum fiind evident ca Socket 7 nu se va stinge asa de curand cum sperase initial. Totusi au existat suficiente firme care au oferit adaptoare Slot 1 - Socket 370, cu ajutorul carora un Celeron putea fi montat intr-o placa de baza pentru Pentium II cu slot.

     Fara sa astepte prea mult, AMD a continuat dezvoltarea lui K6-2, materializata in K6-III ("III"-ul sugerand un concurent direct cu Pentium III, lansat dealtfel simultan cu acesta), un procesor cu 256 KB cache L2 ce rula la viteza procesorului. Asa cum Celeron A a spalat in mod spectaculos rusinea predecesorului, tot cu ajutorul cache-ului L2 integrat pe procesor, K6-III a rasturnat situatia fata de K6-2, mereu in inferioritate fata de Pentium II. Deci avem de-a face cu un procesor superior lui Celeron si concurand cu Pentium II sau III in aplicatii de tip Office, versiunea la 450 MHz avand o performanta a procesorului apropiata de a unui PIII 500, dar care detinea acelasi dezavantaj ca si predecesorii sai: viteza prea mica a unitatii FPU, ceea ce ducea la performante foarte scazute in jocuri si in aplicatii care solicita coprocesorul. Aparitia sa tarzie si pretul prea mare, au dus la semi-esecul sau. Probabil ca nici AMD nu a crezut ca il va putea impune, el constituind o etapa intermediara intre familia K6 si K7, cel putin din punct de vedere al pietei. A constituit insa upgrade-ul ideal pentru majoritatea posesorilor de placi de baza (Super)Socket 7, avand ingratul statut de "capat de linie".

     Un alt procesor din aceeasi perioada a fost Centaur WinChip, cunoscut si ca C6. Produs de Centaur si IDT (Integrated Device Technologies), conceput pentru platforma Socket 7 si detinand instructiunile MMX, WinChip s-a dorit a fi un procesor pentru piata low-end, a PC-urilor foarte ieftine. Si se poate spune ca si-a adus la bun sfarsit planurile, pentru ca a acaparat rapid circa 1% din piata. Cu un singur pipeline, si acela integrat in unitatea ALU, el nu a reusit sa obtina performante prea bune, mai ales ca frecventele la care rula erau de 166, 180, 200, 225 si 240 MHz, folosind un bus de 60, 66 si 75 MHz, in perioada in care erau la moda viteze de 350-450 MHz.

     O varianta imbunatatita a acestuia, denumita WinChip C6-II, a aparut in 1998, si pe langa frecventa de 266 MHz, includea si instructiunile 3DNow! de la AMD. Ambele variante au constituit alegerea ideala de upgrade pentru cei care nu doreau sa-si schimbe placa de baza de generatie mai veche, dar totusi aveau nevoie de un procesor cu MMX, respectiv 3DNow!, fiind singurul din categoria sa ce functiona cu voltaj unic.

     Ca si Cyrix, compania Centaur a fost cumparata de VIA, iar proiectul C2, devenit apoi C3, a fost materializat trei ani mai tarziu in VIA C3.

     Ar mai fi de mentionat Rise mP6, aparut in 1998, un procesor destinat pietei low-end, ce functiona pe platforma Socket 7, tactat intre 166 si 250 MHz (PR166 - PR366). Functionand la frecvente scazute, cu un cache L1 de doar 16 KB, deci oferind, pe ansamblu, o performanta slaba, mult sub echivalentul de la Intel la care facea referire prin notatia PR, el nu a putut face fata pietei, licenta producerii lui fiind cumparata de catre SiS.

Pentium III si Athlon - Intel detronat

     In februarie 1999, Intel lanseaza un nou membru al generatiei P6: Pentium III, cunoscut si sub numele de Katmai. In realitate este vorba de o noua versiune a vechiului Pentium II (Deschutes), care cuprinde un nou set de 70 instructiuni: SSE (Streaming SIMD Extension). Ele reprezinta raspunsul lui Intel concurentului direct, AMD, care lansase deja de un an instructiunile 3DNow!. Dupa cum am mai spus, acest tip de instructiuni accelereaza aplicatiile mutimedia, dar doar in momentul in care exista suport din partea software-ului.

    SSE nu este compatibil cu 3DNow! si in ciuda faptului ca a fost lansat mult mai tarziu, a avut ceva mai mult succes decat acesta. Este adevarat ca Microsoft detine suport pentru ambele platforme (prin DirectX), insa proportia programelor ce folosesc instructiunile de tip SIMD (Single Instruction Multiple Data) provenind de la Intel, este mai mare. Faptul este explicabil prin renumele firmei, care a devenise un standard de calitate pentru cei mai multi.

    Intel a dus o politica destul de ciudata privind publicitatea celor 70 de instructiuni SSE. Denumite initial ISSE, I-ul suplimentar reprezentand "Internet", producatorul sustinea cu tarie ca ele vor accelera Internet-ul, lucru complet fals. Daca este sa analizam indeaproape, singura tangenta a SSE-ului cu reteaua modiala este faptul ca rularea fisierelor multimedia descarcate de pe Internet ar putea fi mai rapida. In nici un caz conexiunea nu va functiona mai rapid cu aceste noi instructiuni, transferul derulandu-se la fel, indiferent daca procesorul folosit este ultimul Pentium III sau primul Pentium la 60 MHz.

     SSE nu a reprezentat un salt revolutionar, din cauza ca majoritatea instructiunilor sunt in continuare executate de unitatile ALU (Arithmetical Logical Unit) si FPU (Floating Point Unit), care chiar daca au suferit imbunatatiri la fiecare generatie de procesoare, au ramas in mare aceleasi. SSE a fost doar inca un pas in cresterea performantelor calculatoarelor personale.

     Pentium III Katmai a fost dezvoltat in tehnologie de 0.25 microni si a existat in versiunile: 450, 500, 550, 600, 533B, 600B. Litera B de la sfarsitul numarului ce indica frecventa in MHz este un cod ce indica faptul ca procesorul respectiv foloseste un bus de 133 MHz. Formatul sau este ca si la Pentium II, Slot 1, iar procesorul beneficia de un numar unic de identificare "Serial Sumber", care, conform unei ipoteze Intel, ar fi putut permite identificarea unui PC intr-o retea sau ar fi putut asigura securitatea unor tranzactii "delicate" efectuate prin Internet. Aceasta idee s-a dovedit a fi una mult prea fantezista si "serial number"-ul lui Pentium III a fost dat uitarii, nu fara un scurt scandal in care s-a dovedit ca in loc sa asigure securitate si intimitate, el producea de fapt efect invers, deoarece el putea fi aflat cu usurinta de catre o terta persoana, toate actiunile care implicau acest cod ajungand la discretia sa.

    In aceasta perioada, AMD se afla intr-o situatie dificila. Fiind nevoit sa reduca mult preturile, datorita reducerilor masive a preturilor la Celeron, care era in principiu mai rapid, ultima speranta de redresare a companiei a stat in Athlon (K7), procesor aflat in dezvoltare de aproximativ doi ani.

     Fiind un procesor cu un design complet nou, si folosind protocolul de bus EV6 Alpha (bus licentiat de la Digital Equipment Corporation), care dubla transferul magistralei (lucru la care Intel nu se astepta, astfel toate planurile si incercarile sale de a ingropa platforma Socket 7 si pe utilizatorii ei odata cu ea au esuat in mod spectaculos), Athlon a iesit la lumina la foarte putin timp dupa lansarea lui Pentium III, in vara anului 1999. Analizele, testele comparative care nu au intarziat sa apara, au dovedit ca el este mai rapid decat acesta in mai toate testele efectuate, el detinand 3 unitati de prelucrare a FPU-ului (fata de doua la Intel). Pentru prima data in istoria sa, Intel era batut pe teren propriu, el avand pana atunci intotdeauna cel mai rapid FPU al momentului. In plus, protocolul de bus il ajuta sa obtina performante uimitoare, singurul sau dezavantaj din punct de vedere al cumparatorului fiind lipsa increderii atat intr-un procesor nou cat mai ales in placile de baza, mult mai scumpe decat clasicul 440BX de la Intel, si cel putin la inceput, de o calitate indoielnica. AMD a denumit platforma placilor de baza Slot A, evident, incompatibila cu Slot 1 de la Intel. Desi noul slot era o solutie mai scumpa decat un socket obisnuit, AMD s-a folosit de renumele Slot-ului impus de Intel cu atatea eforturi si sacrificii, pentru multi termenul de Slot insemnand automat performanta si fiabilitate maxima.

     La randul sau, Intel nu s-a lasat mai prejos si a incercat sa obstructioneze prin toate mijloacele impunerea lui K7. Producatorii de seama de placi de baza au fost amenintati de catre Intel cu cresterea preturilor sau rezilierea contractelor avantajoase in cazul in care ar produce placi de baza pentru Athlon; de aceea in vara si toamna lui 1999, pe oferte apareau procesoarele Athlon insa nu si placile de baza pentru ele. Cu timpul, s-a ajuns chiar la situatia hilara in care unii producatori de renume care au inceput sa fabrice in secret placi pentru Athlon, le vindeau nemarcate, fara sigla, in cutii perfect albe, cu alte cuvinte anonime, de teama sa nu-l "deranjeze" pe gigantul Intel, care avea toate motivele sa se teama de noul-sosit de la AMD.

     Athlon (in prima sa varianta de cod K7) a rulat in versiuni incepand cu 500 MHz, beneficia de 128 KB L1 cache, de patru ori mai mult decat la Pentium III si dublu fata de K6-2. Fiind dovedita ineficienta cache-ului L2 de pe placa de baza, cache care rula la viteza FSB-ului (66, 100 sau 133 MHz), Athlon a urmat exemplul lui Intel, dotand noul procesor cu 512 KB cache, care rula initial la jumatate din frecventa procesorului, la modelele de pana la 700 MHz. De la 750 MHz, a preluat stafeta versiunea Athlon cu nume de cod K75, care a inaugurat tehnologia AMD de 0.18 microni, procesorul consumand astfel mai putina energie, dar a avut loc si micsorarea relativa a vitezei L2 cache-ului. La versiunile tactate intre 750 si 850 MHz viteza acestuia a fost redusa la 1/2.5, la frecventele de 900 si 950 raportul fiind de 1/2.25, iar la modelul final, de 1000 MHz, cache-ul L2 rula la 1/3 din viteza microprocesorului (datorita unei intarzieri in punerea la punct a memoriilor cache de mare viteza), fapt care a afectat in mod negativ performantele, dar a marit productia si a micsorat costurile. In plus, Athlon detinea si un set imbunatatit al instructiunilor 3DNow! (19 noi instructiuni denumite Enhanced 3DNow!).

    Puterea consumata de acest procesor a fost mai mare decat s-ar fi asteptat unii, ducand de multe ori la necesitatea unei surse de alimentare mai puternice. Daca un sistem mediu bazat pe Pentium III se descurca bine cu surse de 200-250W, un sistem Athlon avea nevoie (cel putin in recomandarile oficiale AMD) de o sursa de 300W.

     Athlon a constituit o lovitura grea pentru Intel, AMD tintind pentru prima data in istoria sa segmentul high-end, cu un procesor a carui scalabilitate punea sub semnul intrebarii viitorul lui Pentium III, bulversand planurile si mai ales preturile lui Intel. Unul din numeroasele avantaje ale bus-ului EV6 il constituie posibilitatea lucrului asincron intre bus-ul procesorului si memorie, astfel desi procesorul lucreaza intern la 200 MHz, este posibila folosirea memoriilor SDRAM PC100, PC133 sau chiar a memoriilor DDR.

     Athlon, lucrand cu un FSB de 2x100 MHz (200 MHz DDR), s-a aflat in competitie directa cu Pentium III Katmai. Aceasta perioada (1999-2000) a fost reprezentata de cea mai masiva crestere a numarului de MegaHertzi din istorie, cele doua firme lansand la intervale foarte mici de timp cate o noua versiune mai rapida a procesoarelor. In momentul lansarii lui Athlon, cel mai rapid procesor Pentium III disponibil rula la o frecventa de 550 MHz iar Intel era obisnuit de multi ani de zile sa posede cel mai rapid procesor de pe piata. Lansarea lui K7 a dus la o brusca rasturnare de situatie, AMD avand acum cel mai rapid procesor (la 600 MHz) atat in frecventa cat si in putere de calcul, ceea ce a echivalat cu sifonarea imaginii Intel. Ca sa raspunda provocarii cu orice pret, Intel a devansat lansarea propriului sau Pentium III la 600 MHz, dar s-a dovedit ulterior ca acesta nu era decat o versiune overclockata a PIII 550, si care avea mici probleme de stabilitate, cel putin in primul stepping! Fiind disponibile la acea data foarte putine astfel de exemplare, incidentul a trecut aproape neobservat. Si ca sa puna si mai multa sare pe rana lui Intel, care pentru prima data devenise "singur si nesilit de nimeni" adeptul overclocking-ului, pe care in mod normal il respingea cu vehementa, AMD a lansat imediat si varianta de Athlon la 650 MHz, la care Intel nu a mai avut replica pentru o buna perioada de timp.

Pentium III Coppermine si Athlon Thunderbird - doi eterni rivali

    Intel, dorind sa mareasca cu orice pret performanta lui Pentium III, a dat nastere urmasului lui Katmai. Fiind denumit tot Pentium III, dar purtand numele de cod Coppermine si terminatia E cand era specificata frecventa, Coppermine a marcat revenirea producatorilor de procesoare la platforma Socket, din motive de reducere a costurilor, Slot-ul devenind dintr-o data inutil si datorita disparitiei L2 cache-ului extern procesorului. Cele doua formate au coexistat un timp, noul socket inlocuind, incet dar sigur, Slot 1. Coppermine a deschis o noua platforma: Socket 370 FC-PGA. Desi identica cu PPGA (platforma pentru Celeron) ca numar de pini, Intel a tinut ca aceste noi procesoare sa nu poata lucra pe placile de baza vechi, fiind necesar si un upgrade al acestora.

     Performantele noului Pentium III au suferit o crestere semnificativa in aplicatiile care necesitau o viteza mare a cache-ului, dar si o usoara scadere in cazul celor care isi puteau etala performantele doar cu ajutorul unui cache mare. Intr-adevar, cache-ul lui Katmai a fost micsorat la jumatate, dar si accelerat de doua ori, fiind inclus in procesor. Astfel, Coppermine era un Celeron cu de doua ori mai mult cache level 2 (dar cu latenta mai mica, accesarea acesteia facandu-se acum pe 256 de biti fata de numai 64 de biti la Katmai, deci mai rapid) si cu FSB de 100 si 133 MHz (cod E, respectiv EB). Trecerea la tehnologia de 0.18 microni a permis cresterea frecventei de functionare de la 500 MHz pana la bariera de 1 GHz, iar noile caracteristici tehnice l-au ajutat sa tina piept de la egal la egal cu prima generatie de Athlon, dupa o crestere considerabila a performantei fata de predecesorul Katmai.

     Raspunsul AMD la Coppermine a venit prompt prin Athlon Thunderbird, un procesor fabricat tot in tehnologie de 0.18 microni, care inaugureaza la randul sau o noua platforma, Socket A, folosind 462 pini. Fiind primul procesor x86 care folosea interconexiuni de cupru la modelele superioare, el detinea, la fel ca si Coppermine, 256 KB L2 cache full speed, dar care erau adresati pe 64 biti, fata de 256 biti la Intel, fapt care i-a redus viteza, facand din Coppermine un procesor sensibil egal cu Thunderbird in termeni de performanta. Fixarea de catre AMD a latimii de adresare a memoriei L2 cache la numai 64 de biti este vazuta de multi ca fiind ratarea unei ocazii istorice de a intoarce roata in favoarea sa. Gurile rele spun ca Microsoft a optimizat driverele DirectX mai mult pentru SSE decat pentru 3DNow!, informatie neconfirmata de nimeni. Cert este ca in testele practice, Athlon-ul echivaleaza cu Pentium III, spre deosebire de cele low-level, unde il intrece.

     Athlon Thunderbird a debutat oficial la 700 MHz, existand si versiuni "rare", la 650 MHz, ca si versiuni ce pastrau formatul Slot A in loc de Socket A, functionand numai pe placi de baza cu chipset AMD 750.

     Era din ce in ce mai evident ca platforma Socket 370 a ajuns la limita, neputand oferi un fsb mai mare de 133 MHz, iar memoria SDRAM, plafonata si ea la 133 MHz devenea o frana in calea performantelor procesorului Pentium III. Intel a sperat mult timp sa reuseasca sa combine noul procesor Coppermine cu un tip nou de memorie, RIMM, care functiona la 600 si 800 MHz, insa dupa multe intarzieri, in toamna anului 1999, s-a dovedit ca perechea rezultata nu are prea multe avantaje, ci mai degraba un pret exorbitant, chipset-ul special dezvoltat pentru a da un nou avant procesorului Coppermine, i820, avand o viata extrem de scurta.

     Frecventele de functionare au urcat treptat de la 500 MHz la 1 GHz, dupa un scenariu clasic: imediat dupa ce Intel scotea pe piata un procesor tactat la frecventa x, AMD raspundea cu un procesor la frecventa x+33 sau x+50 MHz, detinand astfel constant titlul la viteza. Desi cursa megahertzilor a fost interesanta de urmarit, disponibilitatea produselor lansate de ambele parti era aproape egala cu 0, pentru primele luni. Aceasta competitie a fost de bun augur, utilzatorul final fiind avantajat de posibilitatea cumpararii unui produs mai ieftin si mai rapid. AMD a atins primul bariera de 1 GHz in primavara lui 2000 spre disperarea lui Intel, care asista neputincios cum AMD isi creste in fiecare zi cota din volumul total de vanzari, placile de baza pentru AMD atingand si ele maturitatea. In fata lui Athlon 1100 MHz Intel a incercat sa rupa nefasta traditie si a lansat versiunea la 1.13 GHz a lui Pentium III Coppermine. Desi Intel este recunoscut pentru stabilitatea de care dau dovada produsele sale, acest procesor a fost un rateu la superlativ, deoarece la frecventa inscriptionata si in parametrii de functionare optimi, a rulat instabil. Este drept ca a fost imediat retras de pe piata, dar simplul fapt de a vinde un produs care practic nu functioneaza, a daunat imaginii companiei. Astfel, pentru Coppermine, limita tehnologiei s-a dovedit a fi 1 GHz, in timp ce Athlon Thunderbird evolua nestingherit tot mai sus si mai sus, atingand in final 1.4 GHz.

Al patrulea Pentium

    La sfarsitul anului 2000 AMD Athlon atinsese 1,2 GHz si inca mai avea resurse pentru cresterea frecventei, iar Pentium III stagna fara voia lui la 1 GHz. Intel trebuia neaparat sa faca ceva pentru a redobandi suprematia, cel putin la fascinanta cifra a mega(giga)hertzilor. Raspunsul a venit sub forma unui alt Pentium (nume ce s-a impus de-a lungul anilor in constiintele tuturor utilizatorilor de PC-uri): Pentium 4, cu nume de cod Willamette.

     Pentium 4 contine destul de putine elemente comune cu Pentium III, deci se poate spune ca s-a ajuns la generatia a saptea. Noutatile aduse sunt numeroase, unele concepute sa creasca performantele, altele sa scada costurile de productie. Astfel, lucru deosebit de curios, cache-ul lui Pentium 4 a fost, contrar asteptarilor, micsorat. Daca toti membrii generatiei P6 detineau 32 KB cache level 1, 16 pentru instructiuni si 16 pentru date, la Pentium 4 asistam la o separare clara a acestor doua componente. Pe de o parte cache-ul de instructiuni a fost complet schimbat, devenind asa-numitul "trace cache", cu 12000 micro-op-i (dupa opinia unora ar fi vorba de aproape 100 KB), pe de alta parte cache-ul de date a fost redus la doar 8 KB. Acest dezavantaj a dus la un fapt paradoxal, acela ca Pentium 4 sa fie in multe aplicatii mai lent decat Pentium III. In plus, pipeline-ul a fost crescut la 20 de stagii (fata de 12 la Pentium II/III si 15 la Athlon), artificiu tehnic ce are menirea de a creste scalabilitatea, deci capacitatea procesorului de a rula la frecvente mari, dar in detrimentul performantei. In schimb, unitatea ALU, cea care se ocupa cu calculele cu numere intregi, functioneaza la o frecventa dubla decat cea a core-ului. Astfel, un Pentium 4 la 1.5 GHz, detine un ALU care ruleaza la 3 GHz.

     La proiectarea procesorului Pentium 4 s-a pus accentul pe latimea de banda cu care va lucra cu chipset-ul, rezultand necesitatea utilizarii celor mai scumpe memorii ale momentului, RAMBUS RDRAM, singurele capabile sa alimenteze constant bus-ul de 400 MHz. Chiar daca raspunzator pentru aceasta nu este procesorul in sine, ci chipset-ul placii de baza (in acest caz Intel 850), performantele fata de simpla memorie SDRAM sunt mult ameliorate. Chiar daca latenta mare a acestui tip de memorie, care ruleaza la o frecventa de 4 ori mai mare decat cea SDRAM, nu o face de 4 ori mai rapida decat aceasta, sporul de performanta nu se lasa asteptat.

    Ca si in cazul lui Pentium III, cand accentul marketingului s-a pus pe instructiunile SSE, Intel a decis sa introduca un cuvant magic pentru a promova P4: Arhitectura NetBurst. Vom cita mai departe cateva randuri din "dosarul tehnic' al acestei arhitecturi: Hyper Pipelined Technology, Rapid Execution Engine, Execution Trace Cache and a 400MHz system bus. V-ati dumirit? Stati, ca nu e inca tot; Intel mai promite si alte "imbunatatiri secundare" : Advanced Dynamic Execution, Advanced Transfer Cache, Enhanced Floating Point & Multimedia Unit, and Streaming SIMD Extensions 2. Cu astfel de acte de nastere, procesorul Pentium 4 se anunta liderul gamei x86 de la sfarsitul mileniului 2. Si intr-adevar, cum sa nu apreciezi macar FSB-ul de 400 MHz, dublul FSB-ului lui Athlon la acea ora? Insa cand primele exemplare au fost supuse testelor obiective si comparative, s-a dovedit ca Pentium 4 este in mare parte inca un produs bine elaborat de marketing, varianta la 1.5 GHz cuplata cu RIMM (cele mai rapide si scumpe memorii ale momentului) fiind depasita destul de des in performante de un Athlon de 1.2 GHz cuplat cu memorii DDR, care costa cateva sute bune de dolari mai putin. Astfel, noul procesor de la Intel a devenit poate cel mai controversat procesor din istoria companiei. Fabuloasele sale caracteristici tehnice nereflectandu-se in practica, singurul sau atu a ramas frecventa ridicata de lucru si mai alea scalabilitatea sa, adica posibilitatea de a i se creste frecventa in viitor, direct proportional cu viitoarele performante.

     Intel a detinut pana la sfarsitul anului 2001 un acord cu RAMBUS, prin care era obligat sa promoveze acest tip de memorie. Daca initial parea o solutie buna din punct de vedere al performantelor, din cauza pretulului prea mare al memoriei RDRAM, piata nu a putut fi convinsa sa adopte acest standard. Cu toate ca s-a ajuns ca Intel sa subventioneze achizitionarea memoriei RIMM din propriul buzunar (versiunile BOX fiind livrate cu 128 sau 256 MB) rezultatul a fost un esec partial, Intel fiind nevoit sa recurga la o solutie mult criticata: aceea de a folosi pentru Pentium 4 memorii de tip SDRAM. Rezultatele au fost catastrofale sub aspectul performantelor, acestea fiind mai degraba asemanatoare cu cele ale unui Celeron, procesorul AMD Duron dovedind de multe ori performante mai mari la o frecventa mult inferioara. Insa acest lucru a mai insemnat si democratizarea lui P4, masele largi, atrase de mirajul P4, nefiind la curent cu diferentele dintre memorii ci mai degraba cu pretul mai redus al PC-urilor echipate cu ultimul procesor Intel.

     Incepand cu ianuarie 2002, acordul cu RAMBUS fiind expirat, Intel a reusit sa introduca DDR SDRAM-ul, memoria folosita in acel moment doar pe platforma AMD. Datorita latentei mai mici, DDR SDRAM-ul se situeaza aproape la acelasi nivel de performanta cu RDRAM-ul, chiar daca acesta din urma are un transfer teoretic dublu.

    Platforma folosita de Pentium 4 a fost initial Socket 423. Din motive necunoscute (se vorbeste despre noile cerinte neluate in calcul ale urmatorului P4 cu nume de cod Northwood), Intel a trecut brusc, in vara lui 2001, la un format nou, Socket 478, procesorul avand mai multi pini, dar fiind de dimensiuni mult mai mici. Este inutil de mentionat ca cele doua platforme nu sunt compatibile intre ele, un upgrade de la Socket 423 la Socket 478 implica schimbarea placii de baza.

     Pentium 4 - Willamette a rulat la frecvente incepand cu 1.3 GHz si terminand cu 2 GHz, dar, dupa cum am spus, performantele sale nu erau cu mult mai mari decat un Pentium III sau Athlon ruland la o frecventa mai mica. Instructiunile SSE, introduse odata cu Pentium III, isi propuneau sa creasca performantele multimedia, lucru doar partial reusit. Pentium 4 vine cu o extensie a acestora, SSE2, care ridica mult potentialul acestui produs. Insa cum s-a intamplat de fiecare data, programatorii nu au renuntat la programarea clasica pentru cateva procente castigate, si astfel, cresterea de performanta asteptata a intarziat din nou sa apara.

     Noul procesor a urcat rapid in frecventa, pragul simbolic de 2 GHz fiind atins in toamna anului 2001, constituind revansa lui Intel fata de pierderea competitiei pentru 1 GHz, in martie 2000, in fata lui AMD.

     Urmasul lui Willamette s-a numit Northwood, dar aparand inscriptionat tot ca Pentium 4. El difera prin cache-ul L2, 512 KB fata de 256 la predecesor si prin tehnologia de 0.13 microni folosita, fapt care duce la posibilitatea cresterii frecventei de lucru. Marirea dimensiunii L2 cache-ului i-a asigurat lui Northwood un spor de performanta de 10-15% in comparatie cu Willamette. Pe langa modelele de 2(A) si 2.2 GHz, au fost lansate modele inferioare, 1.6A si 1.8A, care ofereau o posibilitate marita de overclocking fiind cele mai mici modele la inceput de tehnologie noua, prin simpla schimbare a FSB-ului de la 100 la 133 MHz (x4 - Quad Pumped) obtinandu-se exemplare stabile, cu frecvente care ar fi costat in mod normal de cateva ori mai scump. La ora redactarii acestui articol au fost lansate deja versiunile de 2.4 GHz si se asteapta sosirea modelului de 2.53 GHz care va introduce oficial un nou FSB de 533 MHz (133 MHz Quad Pumped), fata de cei 400 MHz actuali.

     Daca AMD a facut o greseala la lansarea lui Athlon si a permis folosirea surselor vechi de alimentare, fapt care a cauzat de multe ori instabilitate in functionare din caza puterii prea mari absorbite, Pentium 4 nu mai permite acest lucru. El necesita o sursa speciala, deci un upgrade la Pentium 4 presupune si un upgrade al carcasei, crescand astfel costurile de achizitie, dar rezultand certitudinea unei functionari in parametri optimi.