- bao tri may tinh hcm
- dịch vụ bảo trì máy tính


Intel công bố một danh sách khá đầy đủ về các tên mã bộ xử lý, chipset, bo mạch chủ, thậm chí bộ điều khiển Ethernet trên trang web của họ (http://ark.intel.eom/#codenames). AMD không công bố các tên mã trên trang web của họ; tuy nhiên bạn có thể thường tìm thấy thông tin này trên các trang khác.

Intel giới thiệu bộ xử lý 8086 vào tháng 6 năm 1978, là một trong các chip xử lý 16 bit đầu tiên trên thị trường; tới thời điểm đó, thực sự các bộ xử lý khác là những thiết kế 8 bit. 8086 có thanh ghi nội bộ 16 bit và có thể chạy lớp phần mềm dùng các tập lệnh 16 bit. Nó cũng có một đường dẫn dữ liệu ngoài 16 bit cho phép nó truyền dữ liệu đến bộ nhớ 16 bit trong cùng thời điểm.

Bus địa chỉ dung lượng 20 bit cho phép 8086 định vị 1MB (220) bộ nhớ đủ. Điều này trái ngược hoàn toàn đối với phần lớn chip khác có thanh ghi nội bộ 8 bit, bus dữ liệu ngoài 8 bit và bus địa chi 16 bit cho phép tối đa chi 64KB RAM (216).

Không may, đa số máy tính cá nhân tại thời điểm này dùng bộ xử lý 8 bit, chạy hệ điều hành và phần mềm 8 bit CP/M (Control Program for Microprocessors). Các thiết kế bo mạch cũng 8 bit. Xây dựng hệ thống bộ nhớ và bo mạch chủ 16 bit đủ thì mắc, như máy tính giá cao để không ai mua nổi.

Chi phí cao do 8086 cần một bus dữ liệu 16 bit hơn là bus 8 bit rẻ hơn. Các hệ thống luôn có sẵn là 8 bit và doanh thu thấp của 8086 cho Intel thấy rằng mọi người chưa sẵn sàng trả khoán thêm của thiết kế 16 bit. Intel bèn giới thiệu một loại phiên bản khập khiễng cùa 8086, được gọi là 8088. 8088 thực chất xóa 8 bit cùa 16 bit trên bus dữ liệu, biến 8088 thành chip 8 bit mãi đến khi dữ liệu đầu vào và đầu ra được quan tâm. Tuy vậy, bởi vì vẫn giữ lại các thanh ghi nội bộ 16 bit và bus địa chỉ 20 bit, 8088 chạy được phần mềm 16 bit và có khả năng định vị  đủ lMBRAM.

Vì những lý do này, IBM chọn chip 8 bit 8088 cho máy tính cá nhân IBM đầu tiên. Những năm sau đó, IBM bị chỉ trích vì dùng 8 bit 8088 thay vì 16 bit 8086. Hồi tưởng lại, thực là quyết định khôn ngoan. IBM thậm chí che đậy thiết kế vật lý bằng sự quảng cáo, máy tính cá nhân mới của họ có “bộ vi xử lý 16 bit tốc độ cao.” IBM có thể nói vậy bởi vì 8088 vẫn chạy cùng phần mềm 16 bit như 8086, chỉ là chậm hơn tí. Thực tế, các nhà lập trình đều nghĩ về 8088 như một chip 16 bit do không có cách (chương trình) phân biệt 8088 với 8086. Điều này cho IBM phân phát PC khà năng chạy phần mềm thế hệ mới 16 bit, trong khi vẫn giữ thiết kế 8 bit rẻ hơn nhiều. Do điều này, IBM PC thực sự thấp giá hơn PC thông dụng nhất tại thời điểm Apple II. Theo những người quan tâm đến chuyện này, IBM PC có giá $1,265 và chỉ bao gồm 16KB RAM, trong khi Apple II cấu hình tương tự $1,355!

Bộ xử lý 8088 được giới thiệu vào tháng 6 nãm 1979 nhưng mãi đến tháng 8 năm 1981 thì máy tính cá nhân IBM sử dụng bộ xử lý này mới chính thức trình làng. Trở ngược lại, một thời gian chậm đáng kể thường xảy ra giữa sự giới thiệu một bộ xử lý mới và các hệ thống gắn kết với nó. Điều này không giống như ngày nay, các bộ xử lý mới và các hệ thống dùng chúng được phát hành cùng một ngày.

Bộ xử lý 8088 trong máy IBM PC chạy với tốc độ 4.77MHz, tập lệnh trung bình đạt 12 chu kỳ để hoàn tất.

Người sử dụng máy tính tự hỏi tại sao mức của bộ nhớ quy ước (conventional-memory barrier) 640KB tồn tại nếu chip 8088 có thể định vị 1 MB bộ nhớ, lý do vì IBM dự trữ 384KB của phần trên khoáng trống địa chỉ 1024KB (1MB) của 8088 cho những card tương thích (adapter cards) và hệ thống BIOS. Phần dưới 640KB là bộ nhớ quy ước để ứng dụng DOS và ứng dụng phần mềm hoạt động.

Bộ xử lý 80286 hay chip 286 được Intel giới thiệu năm 1982 là CPU đầu tiên sau IBM PC AT (Advanced Technology), không chịu các vấn đề tương thích bị chỉ trích cho 80186 and 80188. Các nhà chế tạo máy tính khác sản xuất ra máy tính được biết như máy nhái IBM, với nhiều trong số những nhà sản xuất này gọi là hệ thống của họ là các máy tính lớp AT hay tương thích AT.

Khi IBM phát triển AT, việc lựa chọn 286 như phần cơ sở cho hệ thống mới bởi vì chip này tương thích với 8088 sử dụng trên trên máy tính và XT. Do vậy, phần mềm được viết cho những chip này chạy được trên 286. Chip 286 nhanh gấp nhiều lần 8088 được sử dụng trên XT. Tốc độ xử lý hay băng thông của AT đầu tiên (6MHz) nhanh gấp 5 lần hơn máy tính 4.77MHz. Khuôn cho 286 được thể hiện trong hình 3.25.

Có nhiều lý do giải thích các hệ thống 286 nhanh hơn các bộ xử lý trước. Lý do chính là bộ xử lý 286 có nhiều tiện lợi trong thực thi tập lệnh. Một tập lệnh trung bình đạt 12 chu kỳ đồng hồ trẽn 8086 và 8088 nhưng trên bộ xử lý 286 thì chỉ mất 4.5 chu kỳ. Thêm nữa chip 286 có thế đại tới 16 bit dữ liệu tại một một thời điểm thông qua bus dữ liệu ngoài gấp đôi của 8088.

Chip 286 có hai chế độ hoạt động: chế độ thực và chế độ được bảo vệ. Hai chế độ phân biệt đủ để làm 286 giống hai chip trong một chip, ở chế độ thực (real mode) chip 286 hoạt động cơ bản giống như chip 8086 và hoàn toàn tương thích mã đối tượng với 8086 và 8088 (Một bộ xử lý tương thích mã đối tượng có thể chạy những chương trình được viết cho những bộ xử lý nguyên bản khác và thực thi mỗi tập lệnh hệ thống trong cùng một cách).

Trong chế độ được bảo vệ (Protected mode) chip 286 thực sự là điều mới mẻ. Trong chế độ này một chương trình thiết kế để sừ dụng lợi thế củaa các khả năng con chip mà tin là sẽ truy cập tới 1 GB bộ nhớ (bao gồm bộ nhớ ảo). Tuy nhiên con chip 286 chỉ có thể định vị chỉ 16MB bộ nhớ phần cứng. Một thất bại đáng lưu ý ở con chip 286 là nó không thể chuyển từ chế độ dược bảo vệ qua chế độ thực mà không cần tái xác lập phần cứng của hệ thống (warm reboot). (Tuy nhiên nó có thể chuyển từ chế độ thực qua chế độ được bảo vệ không cần phải điều chỉnh lại). Một cải thiện chính của 386 qua 286 là phần mềm có theer chuyển chip 386 từ chế độ thực qua chế độ được bảo vệ và ngược lại.

Chỉ một số nhỏ phần mềm tận dụng lợi thế của chip 286 được bán cho mãi đến khi Windows 3.0 cho chế độ tiêu chuẩn tính tương thích 286; thời gian đó, chip bán chạy nhất là 386. Tuy vậy, 286 vẫn là nỗ lực đầu tiên cùa Intel để sản xuất ra một chip CPU hỗ trợ đa nhiệm, trong đó nhiều chương trình chạy cùng lúc.

Thế hệ thứ ba miêu tả sự thay đổi có lẽ quan trọng nhất từ PC đầu tiên. Việc lớn là sự di trú các bộ xử lý vận hành các hoạt động 16 bit thành các chip 32 bit thực sự. Các bộ xử lý thế hệ thứ ba vượt qua quãng thời gian 10 năm trước khi hệ điều hành, phần mềm 32 bit trở thành chủ đạo và lúc đó chip thế hệ thứ ba chỉ còn là một ký ức.

Intel 80386 (gọi tắt là 386) gây ra một sự khuấy động nền công nghiệp máy tính bởi vì nhừng tính năng tuyệt vời đối với dòng máy tính cá nhân. So sánh với hệ thống 8088 và 286, chip 386 cho tốc độ lớn hơn trong hầu hết các vùng hoạt động.

Chip 386 là bộ xử lý 32-bit tối ưu hóa cho hoạt động tốc độ cao và các hệ điều hành đa nhiệm. Intel giới thiệu nó vào năm 1985 nhưng mãi đến cuối năm 1986 và đầu năm 1987 nó mới chính thức được đưa vào sử dụng. Compaq Deskpro 386 và các hệ thống dùng chip này được thực hiện bởi vài nhà sản xuất khác; sau này, IBM dùng chip này cho kiểu 80 PS/2 của họ.

Chip 386 có thể thực thi những tập lệnh chế độ thực của chip 8086 và 8088 nhưng ít chu kỳ đồng hồ hơn. Cũng như chip 286 chip 386 thực hiện tập lệnh trung bình mất 4.5 chu kỳ đồng hồ nhưng hiệu quả thì hơn hẳn. Trong sự thực thi thô, 286 và 386 thực sự dường như cùng xung. 386 cho tốc độ lớn hơn trong những cách khác, lý do chính là khả năng phần mềm cộng thêm (những chế độ) và bộ phận quản lý bộ nhớ mở rộng MMU (Memory Management Unit). Khuôn 386 được thể hiện ở hình 3.26.

Chip 386 có thể chuyển thành chế độ được bảo vệ hay từ chế độ được bảo vệ sang chế độ thực dưới phần mềm điều khiển không cần khởi động lại phần cứng — một khả năng làm sự dùng chế độ được bảo vệ khá thực tế. Thêm nữa chip 386 có chứa một chế độ mới gọi là chế độ thực ảo (virtual real mode) cho phép vài phiên chế độ thực chạy đồng thời dưới chế độ được bảo vệ.

Chế độ được bảo vệ cùa chip 386 hoàn toàn cạnh tranh với chế độ được bảo vệ của chip 286. Intel mở rộng khả năng định vị bộ nhớ của chế độ được bảo vệ 386 với MMU giúp đánh thứ tự trang bộ nhớ cao cấp và chuyển chương trình. Những tính năng này là những phần mở rộng của MMU 286, vì vậy chip 386 hoàn toàn cạnh tranh với chip 286 ớ mức mã hệ thông.

Chế độ thực ảo của chip 386 cũng mới. Trong chế độ thực ảo, bộ xử lý chạy với sự bảo vệ bộ nhớ phần cứng trong lúc già lập một hoạt động chế độ thực của chip 8086. Nhiều chương trình DOS và những hệ điều hành khác có thề chạy cùng lúc trên bộ xử lý này, mỗi chương trình ở trong vùng bộ nhớ được báo vệ. Nếu các chương trình trong một phân đoạn bị gãy thì phần còn lại của hệ thống được bảo vệ.

Chip 386DX là chip đầu tiên của dòng 386. Chip 386 là một bộ xử lý 32 bit với các thanh ghi nội bộ 32 bit, một bus dữ liệu nội bộ 32 bit, một bus dữ liệu ngoài 32 bit. Nó chứa 275,000 bóng bán dẫn trong một mạch tích hợp rất lớn VLSI (Very Large Scale Integration). Con chip có 132 chân, tiêu thụ ước lượng 400 miliamperes (ma) ít hơn chip 8086. Lý do nó tiêu thụ ít nũng lượng vì nó được làm bằng chất liệu bóng bán dẫn oxide kim loại hoàn toàn CMOS (Complementary Metal- oxide Semi-conductor). Thiết kế CMOS cho phép các thiết bị tiêu thụ những mức năng lượng cực kỳ thấp.

Chip 386 có xung trong khoảng I6hz - 33MHz; những nhà sàn xuất khác, chủ yếu AMD và Cyrix, cũng có những phiên bản cạnh tranh với tốc độ lên tới 40MHz.

Chip 386DX có thể định vị 4GB bộ nhớ vật lý. Phần quản lý bộ nhớ ảo cho phép phần mềm dược thiết kế lấy được những số lượng lớn bộ nhớ để hoạt động như thế hệ thống có 64TB bộ nhớ (Terabyte hay ТВ là l ,099,511,627, 776 bytes bộ nhớ hay1000GB).

Chip 386SX được thiết kế cho nhà thiết kế hệ thống với khả năng của chip 386 mà giá thành như chip 286. Tương tự như chip 286 chip 386SX bị hạn chế ở 16 bit khi tiếp xúc với thành phần hệ thống khác như bộ nhớ chẳng hạn. Về bên trong chip 386SX giống hệt chip DX, có các thanh ghi nội bộ 32 bit do đó có thể chạy phần mềm 32 bit. Chip 386SX dùng một sắp xếp định vị bộ nhớ 24 bit giống như chip 286, hơn là bus địa chi bộ nhớ 32 bit đủ của chip tiêu chuẩn 386. Chip 386SX có thể định vị tối đa 16MB bộ nhớ vật lý. Trưóc khi ngưng sản xuất, 386SX có xung trong khoảng 16MHz đến 33MHz.

Chip 386SX báo hiệu sự kết thúc của chip 286 bởi vì tính năng vượt trội MMU và thêm chế độ thực ảo của chip 386. Dưới phần mềm quản lý như Windows hay OS/2, chip 386 SX có thể chạy nhiều chương trình DOS cùng một lúc. Khả năng chạy được phần mềm chuyên biệt cho 386 là ưu điểm quan trọng khác của chip 386SX vượt qua chip 286 và các loại chip cũ. Thí dụ Windows 3.1 chạy gần như hoàn hảo trên chip 386SX giống như trên chip 386DX.

Chip 386SL là một loại của chip 386. CPU năng lượng thấp có các khả năng giống như 386SX, nhưng nó được thiết kế cho hệ thống máy xách tay mà sự tiêu thụ năng lượng thấp là cần thiết. Chip SL cho tính năng quản lý năng lượng đặc biệt rất quan trọng cho hệ thống chạy trên bộ xạc. Chip SL cũng cho vài chế độ nghi (sleep) để tiết kiệm năng lượng.

Chip có một kiến trúc mở rộng chứa bộ phận ngắt quản lý hệ thống SMI (System management Interrupt) giúp truy cập tính năng quản lý nguồn điện. Chip SL cũng bao gồm hỗ trợ đặc biệt cho LIM (Lotus Intel Microsoft) mở rộng chức năng bộ nhớ và một bộ điều khiển lx.1 nhỏ đệm. Bộ điều khiến bộ nhớ đệm được thiết kế để điều khiển bộ nhớ đệm bộ xử lý ngoài U.KM 64KB.

Những chức năng vượt trội này dẫn đến số bóng bán dần cao hơn trên chip SL (855,000) so sánh với bộ xử lý 386DX (275,000). 386SL có xung 25MHz.

4/P4 (486) Những bộ xử lý thế hệ thứ tư

Mặc dù các bộ xử lý thế hệ thứ tư là sự tinh lọc hơn là thiết kế lại, Intel 80486 (thông thường được viết tắt như 486) như bước nhảy vọt chủ yếu trong cuộc đua tốc độ. Năng lượng thêm vào trong 486 khích động sự phát triển to lớn trong công nghệ phần mềm. Hàng chục triệu bản Windows, hàng triệu bản OS/2 được bán rộng khắp do 486 rõ ràng thực hiện GUI cùa Windows vA OS/2, một lựa chọn thực tế cho mọi người làm việc với máy tính cùa họ mỗi ngày.

486 là một họ bộ xử lý, bao gồm DX, SX và một số những biến thể khác. Bốn tính năng chính làm bộ xử lý nhanh gấp hai lần chip 386 là:

■Thời gian thực hiện tập lệnh giám — thực hiện một tập lệnh đơn trên chip 486 chỉ cần hai chu kỳ đồng hồ, so sánh với chip 386 mất tới 4 chu kỳ đồng hồ.

■Bộ nhớ đệm nội bộ (Level 1) — Bộ nhớ đệm dựng sẵn có hit ratio 90%-95%, mô tả các hoạt động đọc trong tình trạng chờ zero (zero-wait-state) xảy ra. Các bộ nhớ đệm ngoài được cải tiến cho tỉ lệ này cao hơn.

■Chu kỳ bộ nhớ chế độ truyền loạt — Một chuyển giao bộ nhớ 32-bit (4-bvte) tiêu chuẩn mất hai chu kỳ đồng hồ. Sau chuyển giao 32 bit tiêu chuẩn, nhiều dữ liệu lên tới 12 byte kế tiếp (hay 3 chuyền giao) có thể được chuyển giao chỉ trong một chu kỳ đồng hồ được dùng cho mỗi chuyển giao 32-bit (4-byte). Theo cách đó 16 byte kế tiếp dữ liệu bộ nhớ liên tiếp có thê chuyển giao 5 chu kỳ thay vì 8 chu kỳ hay nhiều hơn. Hiệu quả này có thể lớn hơn khi những chuyển giao chỉ có 8 bit hay 16 bit một lần chuyển giao.

■Bộ đồng xử lý số cải tiến (đồng bộ) tích hợp (ở một số phiên bản) – Bộ xử lý tính toán chạy đồng bộ với bộ xử lý chính và thực thi những tập lệnh tính toán trong vài chu kỳ. Trung bình bộ đồng xử lý xây dựng cho những chip dòng DX tính toán nhanh gấp ba lần chip 387.

Chip 486 nhanh gấp hai lần chip 386 ở cùng xung, là lý do tại sao sự ra đời của 486 lại giết chết 386 trên thị trường.

Bộ xử lý Intel 486DX đầu tiên được giới thiệu vào 10/4/1989 và hệ thống sử dụng chip này xuất hiện trong suốt năm 1990. Chip đầu tiên có tốc độ tối đa 25MHz, sau đó là 33MHz và 50MHz, 486DX đầu tiên chỉ khả năng ở 5V, phiên bản PGA 168 chân, sau đó có phiên bản mới 5V, gói phẳng bằng nhựa có bốn cạnh 196 chân (PQFP: Plastic quad flat pack) và 3.3V gói phẳng bốn cạnh nhỏ 208 chân (SQFP: small quad flat pack). Những hệ số mẫu sau này phù hợp với phiên bản SL mở rộng hướng tới gọn dễ mang đi và những ứng dụng của máy xách tay trong đó tiết kiệm năng lượng là quan trọng.

Bộ xử lý 486DX được chế tạo với công nghệ CMOS năng lượng thấp. Con chip có một thanh ghi nội bộ 32 bit, một bus dữ liệu ngoài 32 bit, và một bus địa chi 32 bit. Kích thước này bằng với bộ xử lý 386DX. Chip 486DX chứa 1.2 triệu bóng bán dẫn trên một miếng silic không rộng hơn móng ngón tay cái. Một con số gấp 4 lần số thành phần trên bộ xử lý 386 và sẽ cho một chỉ số tốt về nguồn năng lượng của chip 486. Khuôn của 486 được thể hiện trong hình 3.27.

Chip tiêu chuẩn 486DX chứa bộ xử lý, bộ dấu chấm động (bộ đồng xử lý số), bộ quản lý bộ him và bộ điều khiển bộ nhớ đệm với 8KB RAM bộ nhớ đệm nội bộ. Nhờ vào bộ nhớ đệm nội bộ và bộ xử lý nội bộ hữu hiệu mà những bộ xử lý dòng 486 có thể thực thi những tập lệnh riêng chỉ trong trung bình 2 chu kỳ bộ xử lý. So sánh số liệu này với họ 286 và 386 thực thi trung bình 4.5 chu kỳ cho tập lệnh. Cũng so sánh nó với các bộ xử lý 8086 và 8088 thực thi trung bình 12 chu kỳ cho tập lệnh. Do đó tại tốc độ xung cho sẵn (MHz), bộ xử lý 486 thì hiệu quả gấp hai lần bộ xử lý 386.

Chip 486SL là chip độc lập có dòng đời ngắn. Những cải tiến và tính năng cùa SL được đưa vào tất cả bộ xử lý 486 (SX, DX và DX2) và gọi là Phiên bản cải tiến SL. Nó là thiết kế đặc biệt kết hợp với tính năng tiết kiệm năng lượng.

Chip cải tiến SL cơ bản là thiết kế cho hệ thống máy xách tay chạy trên pin xạc nhưng nó cũng thích hợp với hệ thống máy để bàn. Nó nổi trội với kỹ thuật quản lý nguồn năng lượng đặc biệt như chế độ nghi và giảm xung để giảm sự tiêu thụ năng lượng khi cần thiết. Những chip này có sẵn trong phiên bản 3.3V.

Intel thiết kế kiến trúc quản lý năng lượng gọi là chế độ quản lý hệ thống (SMM: System Management Mode). Chế độ hoạt động này thì biệt lập và độc lập với phần cứng và phần mềm CPU. SMM cung cấp nguồn phần cứng như những bộ định giờ, những thanh ghi và những logic I/O khác mà có thể điều khiển và tắt nguồn điện cho những thành phần máy tính di động không cần kết nối với bất kỳ nguồn hệ thống nào khác. SMM thực thi trong không gian bộ nhớ đặc biệt gọi là bộ nhớ quản lý hệ thống (System Management Memory), không thể thấy hay không tích hợp trong hệ điều hành và phần mềm ứng dụng. SMM có bộ ngắt gọi là bộ ngắt quản lý hệ thống SMI (System Management Interrupt) phục vụ sự quản lý nguồn năng lượng và độc lập (ưu tiên cao hơn) với bất kỳ bộ ngắt khác.

SMM quản lý nguồn năng lượng uyển chuyển và an toàn, một tính năng không có ở các chip trước. Thí dụ như một SMI xảy ra khi một chương trình ứng dụng cố gắng truy cập một thiết bị ngoại vi đưa đến tắt nguồn năng lượng tiết kiệm của pin, bật nguồn năng lượng thiết bị ngoại vi và thực thi lại những tập lệnh I/O một cách tự động.

Intel cũng thiết kế một tính năng khác gọi là Hoãn/Tiếp tục lại (Suspend/Resume) trong bộ xử lý SL. Nhà sản xuất hệ thống có thể dùng tính nâng này để cung cấp người dùng máy tính để bàn khả năng tắt mở chốc lát (on-and off capability). Một hệ thống SL đặc thù có thể tiếp tục (instand on) trong một giây từ trạng thái hoãn (instant off) qua chính xác nơi nó bắt đầu ngưng. Ta không cần phải khởi động lại, tải hệ điều hành hay tải những ứng dụng và dữ liệu của chúng. Đơn giản chỉ ấn nút hoãn/tiếp tục lại (Suspend/ Resume button) và hệ thống sẵn sàng hoạt động.

CPU SL được thiết kế để tiết kiệm năng lượng ở trạng thái chờ. Hệ thống này có thể ở trạng thái chờ ở nhiều tuần và chưa khởi động ngay tại thời điểm không dùng. Một hệ thống SL có thể chứa dữ liệu làm việc trong bộ nhớ RAM an toàn trong thời gian dài ngay trong trạng thái chờ nhưng tốt nhất là bạn nên lưu trữ dữ liệu vào đĩa cho đảm bảo.

Ngày 3 tháng 3 năm 1992 Intel ra mắt bộ xử lý tốc độ gấp đôi DX2. Ngày 26 tháng 5 năm 1992 Intel thông báo rằng bộ xử lý DX2 cũng có thể trong phiên bản bán lể có tên gọi là OverDrive. Một cách cơ bản phiên bản OverDrive của DX2 chỉ có thể là phiên bản 169 chân nghĩa là chúng có thể được sử dụng chỉ với hệ thống 486SX có những socket được cấu hình để hỗ trợ kiến trúc chân được sắp xếp lại.

Vào 14 tháng 12 năm 1992 Intel giới thiệu phiên bản OverDrive 168 chân cho sự năng cấp hệ thống 486DX. Những bộ xử lý này được bổ sung cho hệ thống 486 (SX hay DX) đã có như một sự nâng cấp, ngay cả khi nếu những hệ thống này không hỗ trợ kiến trúc 169 chân. Khi sử dụng bộ xử lý này như một nâng cấp, bạn lắp đặt chip mới này vào hệ thống, sau đó tốc độ sẽ nhanh gấp hai lần.

Những bộ xử lý DX2/OverDrive chạy gấp hai lần xung của hệ thống chủ. Thí dụ nếu đồng hồ bo là 25MHz thì chip DX2/OverDrive chạy ở 50MHz, nếu cùa bo mạch chủ là 33MHz thì chip sẽ là 66MHz. Gấp đôi tốc độ của chip không ảnh hưởng gì đến phần còn lại cùa hệ thống. Tất cả các thành phần trên bo mạch chủ vận hành tương tự như chúng làm việc với bộ xử lý 486 tiêu chuẩn. Do đó bạn không phải thay đổi các thành phần khác (như bộ nhớ chẳng hạn) để phù hợp với chip có tốc độ gấp đôi.

AMD tạo một dòng cùa những chip tương thích 486 được lắp đặt trên bo 486 tiêu chuẩn. Thực tế AMD tạo ra bộ xử lý 486 nhanh nhất có thể được gọi là Am5x86-P75. Cái tên làm nhiều người nghĩ nó là bộ xử lý loại Pentium dòng thứ năm. Trong thực tế nó là 486 được nhân xung (4x clock) chạy gấp bốn lần tốc độ của bo mạch chùủ486 33MHz gắn nó.

5x86 cho các tính năng tốc độ cao như bộ nhớ đệm ghi lại 16KB được hợp nhất và xung nhân 133MHz; nó gần như có thể so sánh với Pentium 75, giải thích cho việc biểu hiện P75 ở sản phẩm. Nó là lựa chọn tuyệt vời cho nâng cấp 486 giá rẻ bởi thay đổi bo là khó hoặc không thể làm được.

Sau khi những con chip thế hệ thứ tư như là 486, Intel và các nhà sản xuất chip tiến tới các kiến trúc mới và các tính năng mà họ sau đó kết hợp vào các chip thế hệ thứ năm.

Ngày 19 tháng 10 năm 1992 Intel thông báo thế hệ thứ năm của dòng vi xử lý tương tự (mã 1*5) gọi là bộ xử lý Pentium hơn là tên 586 như mọi người giả đoán. Gọi chip mới 586 là lẽ tự nhiên, nhưng Intel nhận ra rằng nó không thể đăng ký tên thương mại bằng một tên số và công ty muốn ngăn ngừa những nhà sản xuất khác dùng cùng tên cho bất kỳ chip nhái nào. Chip Pentium thực sự ra mắt ngày 22 tháng 3 năm 1993. Các hệ thống dùng nhừng chip này xuất hiện chi vỏn vẹn vài tháng sau đó.

Pentium hoàn toàn tương thích với những bộ xử lý Intel trước đó chỉ khác một số điểm như có đường dữ liệu đôi cho phép thực thi hai tập lệnh cùng một lúc. 486 và những chip trước đó chỉ thực hiện được một tập lệnh tại thời điểm. Intel gọi khả năng thực thi hai tập lệnh cùng lúc một lúc nghệ superscalar.Công nghệ này cung cấp thêm hiệu năng so với 486.

Với công nghệ superscalar chip Pentium có thể thực hiện nhiều tập lệnh tại một tốc độ của hai tập lệnh cho một chu kỳ. Kiến trúc superscalar thường kết hợp với những chip RISC hiệu suất cao. Pentium là một trong những chip CISC đầu tiên được tính đến superscalar. Pentium gần giống như là có hai chip 486 trong một gói. Bảng 3.16 thể hiện những đặc điểm kỹ thuật bộ xử lý Pentium.

Hai đường dẫn truyền tập lệnh trong chip được gọi là ống u và ống V. ống u là đường đầu thực hiện tất cả tập lệnh dấu chấm động và số nguyên, ống V là đường thứ hai chỉ thực thi tập lệnh số nguyên đơn giản và tập lệnh dấu chấm động chắc chắn. Tiến trình của việc thực hiện hai tập lệnh đồng thời trong hai đường dẫn được gọi là cặp đôi (pairing). Không phải tất cả chỉ lệnh thực thi liên tục có thể được ghép đôi, khi cặp đôi không thể thực hiện chỉ có ống u được sử dụng. Để đạt tới hiệu suất củaa Pentium bạn có thể biên dịch lại phần mềm cho phép nhiều tập lệnh được ghép đôi.

Bộ xử lý Pentium có tầng đệm đích phụ (BTB: Branch Target Buffer) thực hiện một công việc gọi là dự đoán rẽ nhánh. Nó làm giám tối đa sự ngưng trệ (Stall) trong một hay nhiều đường dẫn do trì hoãn trong việc lấy những tập lệnh phân nhánh tới những định vị bộ nhớ không định tuyến. BTB thử dự đoán liệu có nhánh chương trình được thực hiện và kế tiếp lấy những tập lệnh chính xác. Việc sử dụng dự đoán rỗ nhánh cho phép Pentium giữa hai đường dẫn hoạt động liên tục. Hình 3.28 thể hiện kiến trúc nội bộ của bộ xử lý Pentium.

Pentium có dung lượng bus địa chỉ 32 bit cho nó khả năng định vị bộ nhớ 4GB như bộ xử lý 386DX và 486. Pentium mở rộng bus bộ nhớ dữ liệu lên 64 bit nghĩa là nó di chuyển nhanh gấp hai lần dữ liệu vào ra CPU, so sánh với 486 cùng xung. Bus dữ liệu 64 bit yêu cầu bộ nhớ hệ thông được truy cập 64 bit nên mỗi nhánh của bộ nhớ là 64 bit.

Mặc dù Pentium có bus dữ liệu 64 bit truyền thông tin 64 bit cùng thời điểm vào và ra bộ xử lý, nó chỉ có thanh ghi nội bộ 32 bit. Ngay khi những tập lệnh được xử lý nội bộ, chúng được bẻ thành những tập lệnh 32 bit và thành phần dữ liệu, được xử lý cùng cách như trong chip 486. Một số người nghĩ Intel lầm lẫn khi gọi Pentium là bộ xử lý 64 bit, nhưng việc truyền 64 bit là đúng. Tuy nhiên về nội bộ Pentium có các thanh ghi 32 bit hoàn toàn tương thích với 486.

Pentium giống như chip 486 chứa bộ hợp xử lý tính toán trong hay FPU. FPU trong Pentium được viết lại để thực hiện tốt hơn FPU trong 486 song vẫn hoàn toàn tương thích với bộ hợp xử lý 486 và 387. Pentium FPU nhanh hơn từ hai đến mười lần FPU trong 486. Thêm nữa, hai đường tập lệnh tiêu chuẩn trong Pentium là hai dơn vị dùng để xử lý toán số nguyên tiêu chuẩn. (Bộ hợp xử lý tính toán chỉ điều khiển những tính toán phức tạp). Những bộ xử lý khác, như là 486, chỉ có một đường dẫn tập lệnh và một bộ tính toán số nguyên. Thú vị là Pentium FPU chứa một lỗi đã được công bố rộng rãi. 

Pentium có ba thiết kế cơ bản, mỗi thiết kế với vài phiên bản. Thiết kế thế hệ đầu với tốc độ bộ xử lý 60MHz và 66MHz. Thiết kế dùng hệ số dạng PGA 273 chân và chạy nguồn 5V, tốc độ bộ xử lý cùng tốc độ bo mạch xung lx.

Pentium thế hệ đầu được tạo ra bởi quy trình BiCMOS 0.8 micron. Không may là quy trình này kết hợp 3.1 triệu bóng bán dẫn dẫn đến khuôn quá khổ và trở nên phức tạp để sản xuất. Dù chịu giảm lợi nhuận nhưng Intel vẫn không đẩy được doanh số lên cao. Sản phẩm 0.8 micron bị chi trích bởi những nhà sản xuất như Motorola; IBM đã sử dụng công nghệ 0.6 micron cho những chip tiên tiến nhất cùa họ. Chip 66MHz khuôn to với điện áp hoạt động 5V tiêu thụ 3.2 amp hay 16W năng lượng tạo ra lượng nhiệt lớn và những sự cố trên một sổ hệ thống không hoạt động trên kỹ thuật thiết kế cũ. May thay sự cố nhiệt có thể giải quyết bằng thêm một quạt vào bộ xử lý.

Intel ra mắt Pentium thế hệ thứ hai vào 7 tháng 3 năm 1994 gồm bộ xử lý90MHz, 100MHz và một phiên bản 75MHz chậm hơn. Thực tế phiên bản 120MHz, 133MHz, 150MHz, 166MHz và 200MHz cũng được giới thiệu. Pentium thế hệ thứ hai dùng công nghệ BiCMOS 0.6 micron (75/90/100MHz) làm co khuôn lại và giảm công suất tiêu thụ năng lượng. Sản phẩm 120MHz (và cao hơn) kết hợp một khuôn nhỏ với quy trình BiCMOS 0.35 micron. Những khuôn nhỏ này không thay đổi từ mẫu 0.6 micron, cơ bản chúng là một sự giảm ảnh trên khuôn P54C. Khuôn cho Pentium này được thể hiện trong hình 3.29. Thêm nữa, những bộ xử lý này chạy ở 3.3V. Sản phẩm 100MHz tiêu thụ tối đa 3.25amp, 3.3V tương đương 10.735 Watt. Chip 150Mhz sử dụng 3.5 amp, 3.3V (11.6W). Chip 166MHz tiêu thụ 4.4 amp (14.5W) và 200MHz là 4.7A(15.5W).

Pentium thế hệ thứ hai dùng SPGA 296 chân không tương thích vê mặt vật lý với Pentium đầu tiên. Cách duy nhất để nâng cấp từ Pentium đầu tiên lên Pentium thế hệ hai là thay bo mạch chủ. Các bộ xử lý Pentium thế hệ thứ hai có 3.3 triệu bóng bán dẫn. Số lượng bóng bán dẫn trội là do bổ sung. Phần mở rộng SL quản lý đồng hồ (clock control SL enhancements) cùng với bộ điều khiển ngắt lập trình tiên tiến trên chip (APIC: advanced programmable interrupt controller) và giao diện bộ xử lý đôi.

APIC và các giao diện bộ xử lý đôi cần thiết cho cấu hình bộ xử lý đôi phối hợp trong đó hai chip Pentium thế hệ thứ hai cùng xử lý trên cùng một bo mạch chủ tại cùng thời điểm. Nhiều bo mạch chủ Pentium được thiết kế cho máy chủ tệp tin với kiến trúc hai socket 7 hoàn toàn hỗ trợ cho khả năng đa xử lý của những chip mới. Phần mềm hỗ trợ cho SMP (symmetric multiprocessing) được tích hợp thẳng vào hệ điều hành như Windows NT và OS/2.

Bộ xử lý Pentium thế hệ hai dùng hệ số nhân làm tốc độ bộ xử lý nhanh hơn bus. Thí dụ như Pentium I50MHz chạy nhanh gấp 2.5 lần tần số bus thông thường là 60MHz; Pentium .’(K)MI lz chạy tốc độ xung 3x trong hệ thống dùng tốc độ bus 66MHz.

Thực sự tất cả bo mạch chủ Pentium có ba thiết lập tốc độ: 50MHz, 60MHz và 66MHz. Các chip Pentium có nhiều hệ số nhân làm cho bộ xử lý hoạt động ở nhiều tốc độ bo mạch chủ khác nhau. Tham khảo bằng 3.17 cho danh sách các tốc độ cùa các bộ xử lý Pentium vả bus bo mạch chủ.

Tỷ lệ tần số từ-nhân-đến-bus hay hệ số nhân được điều khiển trong bộ xử lý Pentium bởi hai chân trên con chip được dán nhãn BF1 và BF2. Bảng 3.20 thể hiện tình trạng của các chân BFx ảnh hưởng sự nhân đồng hồ trong bộ xử lý Pentium như thế nào.

Không phải tất cả chip đều hỗ trợ tất cả chân tần số bus (BF: Bus Frequency) hay các phối  hợp thiết lập. Nói cách khác, một bộ xử lý Pentium chỉ làm việc ở các phối hợp thiết lập cụ thể hay thậm chí có thể bị cố định bởi một thiết lập riêng biệt. Nhiều bo mạch chủ Pentium sau này có cầu nhảy (jumper) hay cần gạt (switch) cho phép điều khiển các chân BF, do đó thay đổi tỷ lệ hệ số nhân trong con chip. Trên lý thuyết chip Pentium 75MHz có thể chạy ở tốc độ 133MHz bằng cách đổi các cầu nhảy trên bo mạch chủ. Việc này gọi là vượt xung và được đi sâu trong phần “Làm vượt xung” trong chương này.

Một thế hệ thứ ba của các bộ xử lý Pentium (tên mã P55C) được giới thiệu vào tháng I năm 1997, kết hợp cái mà Intel gọi là công nghệ MMX vào thiết kế bộ xử lý Pentium thế hệ thứ hai (xem hình 3.30). Những bộ xử lý MMX này có xung 66/l66MHz; 66/200MHz; 66/233MHZ và trong sản phẩm dành cho thiết bị xách tay 66/266MHZ. cấu hình cũng tương tự như Pentium thế hệ thứ hai: kiến trúc superscalar, hỗ trợ đa bộ xử lý, bộ điều khiển APIC nội bộ trên chip, tính năng quản lý nguồn. Các tính năng mới bao gồm bộ xử lý MMX, bộ nhớ đệm ghi lại mã 16KB và 4.5 triệu bóng bán dẫn. Chip Pentium được sản xuất trên quy trình silic CMOS 0.35 micron được mở rộng cho phép mức điện áp 2.8V. Bộ xử lý di động 233MHz và 266MHz được xây dựng ở quy trình 0.25 micron chạy ở mức điện áp 1.8V. Với công nghệ mới hơn này, bộ xử lý 266 thực sự dùng nguồn năng lượng ít hơn Non-MMX 133.

Để phối hợp được với chip MMX bo mạch chủ phải có khả năng cung cấp điện áp thấp hơn điện áp những bộ xử lý này dùng (2.8V hay ít hơn). Để có giải pháp cho bo mạch chủ khá phổ quát đối với những điện áp thay đổi, Intel phát triển bo mạch socket 7 với VRM. VRM là một module được cắm cạnh bộ xử lý và cung cấp lượng điện áp đúng. Do module này dễ bị thay thế, cần cấu hình lại bo mạch chù để hỗ trợ cho bất kỳ điện áp nào mà bộ xử lý mới cần.

Hình 3.30 Pentium MMX. Phần bên trái thể hiện phần dưới con chip với miếng che dời đi để lộ khuôn bộ xử !ý. (Hình sử dụng được sự cho phép của Intel Corporation).

MMX kết hợp với một quy trình mà Intel gọi là đa dữ liệu tập lệnh đơn (SIMD: single instruction multiple data) cho phép một tập lệnh thực hiện một chức năng trên nhiều mành dữ liệu. 57 tập lệnh mới được thiết kế cụ thể cho dữ liệu video, audio, hình ảnh được thêm vào chip.

Có lẽ lỗi bộ xử lý nổi tiếng nhất trong lịch sử máy tính là vết nhơ huyền thoại trên FPU của Pentium. Nó thường được gọi là lỗi FDIV bởi vì nó ảnh hưởng chủ yếu tập lệnh FDIV (Floating-Point Divide), cho dù vài tập lệnh khác dùng phép chia cũng bị ảnh hưởng. Intel chính thức bàn tới này như lỗi số 23, tựa “Sự hơi mất chính xác cho bộ chia dấu chấm động trên cặp toán hạng cụ thể”. Lỗi được sửa trong Dl và các phiên bản sau của bộ xử lý Pentium 60/66MHZ, cũng như B5 và các các phiên bản sau cùa bộ xử lý 75/90/100MHz. Bộ xử lý 120MHz và cao hơn không bị vấn đề này.

Lỗi tạo ra sự sôi động khi lần đầu tiên nó được báo cáo trên internet bởi nhà toán học Thomas R. Nicely của trường đại học Lynchburg ởVirginia tháng 10 năm 1994. Trong vòng vài ngày thông tin của nhược điểm này được lan rộng. Pentium thực hiện không chính xác phép chia dấu chấm động với những tổ hợp số nhất định, với lỗi nằm ở bất kỳ vị trí nào từ số thứ ba trở lên. Đây là một thí dụ cùa một trong những trường hợp sự cố khá nghiêm trọng:

962.306.957.33/11,010,046 = 87,402.6282027341 (câu trả lời đúng)

962.306.957.33/11,010,046 = 87,399.5805831329 (Pentium bị sai sót)

Sau thời gian lỗi bị lan rộng khỏi Intel, công ty sửa lỗi ớ các phiên bản sau của bộ xử lý Pentium 60/66MHZ và 75/90/100MHz.

Sau khi lỗi được biết rộng rãi thì Intel mới thừa nhận là đã biết làm mọi người nổi giận. Ngay khi đó mọi người bắt đầu kiểm tra bảng tính và những phép tính khác, nhiều người khám phá ra rằng họ cũng đã gặp lỗi mà không nhận ra. Một số người khác không bị sự cố này nhưng niềm tin của họ vào máy tính bị lay động.

Một kết quả thú vị của sự sôi nổi quanh nhược điểm này tiếp tục cho đến ngày nay là mọi người ít dần sự tin tưởng tuyệt đối vào máy tính và làm nhiều kiểm tra và đánh giá cho những kết quả quan trọng. Nếu thông tin và sự tính toán đủ quan trọng, bạn nên thực thi một vài kiểm tra kết quả. Một số chương trình tính toán có vấn đề. Thí dụ như lỗi được phát hiện trên chức năng của Excel 5.0. Trong trường hợp này vấn đề thuộc về phần mềm (Lỗi đã đượcsửa chữa trong phiên bản 5.0c và sau đó).

Intel cuối cùng quyết định bước có lợi cho người tiêu dùng cũng như quảng bá hình ảnh của họ bằng cách bắt đầu chương trình bào hành thay thế dòng sản phẩm bộ xử lý bị sự cố. Do .10 nếu mua phải một con chip Pentium có lỗi dấu chấm động 23, Intel sẽ thay một bộ xử lý tương đương không có lỗi.

Nếu bạn vẫn sử dụng hệ thống dựa trên Pentium và tự hỏi không biết mình có một hệ thống bị ảnh hưởng lỗi này không, hãy thăm trang Intel “Chương trình thay thế FDIV" tại http://support.intel.com/support/processors/pentium/fdiv/. Bạn có thể tìm được thông tin trong để biết bộ xử lý có bị ảnh hướng không và cách để có sự thay thế miễn phí cho bộ xử lý có lỗi.

AMD K5 là bộ xử lý tương thích Pentium được phát triển bởi AMD và có sẵn ở các dạng như PR75 PR90, PR100, PRI20, PR133, PRI66 và PR200. Do được thiết kế tương thích vì chức năng cùng như kiến trúc vật lý nên bất kỳ bo mạch chủ nào hỗ trợ Pentium đều hồ trợ AMD-K5. Tuy nhiên, một nâng cấp BIOS được đòi hỏi để nhận diện chính xác AMD-K5. K5 IЛ Milling tính năng sau:

■Bộ nhớ đệm tập lệnh 16KB, bộ nhớ đệm dữ liệu ghi lại 8KB.

■Thực thi động dự đoán rẽ nhánh với thực thi suy đoán

■Đường dẫn RISC năm tầng với sáu bộ chức năng song song.

■Bộ dấu chấm động tốc độ cao.

■Hệ số nhân 1,5x, 1,75x và 2x.

K5 được bán dưới hệ thống P-Rating nghĩa là số trên con chip không chỉ xung thực sự, chỉ là tốc độ biển kiến khi chạy những ứng dụng cụ thể.

Nhận xét rằng các xung thực sự của vài bộ xử lý này không giống như những tốc độ biểu kiến. Thí dụ như sàn phẩm PR-166 thực sự chạy ở 117MHz. Đôi khi điều này có thể làm lẫn lộn BIOS hệ thống, là nơi cho biết tốc độ thực hơn Р-Rating và nơi cơ bản để so sánh về tốc độ đối với Intel Pentium ở tốc độ đó. Điều xác thực của AMD là do sự mở rộng kiến trúc hơn Pentium, chúng không cần chạy cùng tần số đồng hồ tương tự để đạt cùng tốc độ. Ngay với sự cải tiến như vậy AMD đã đưa K5 như bộ xử lý Pentium thế hệ thứ năm, song chi giống như Pentium.

AMD-K.5 hoạt động ở 3.52V (VRE setting). Một số bo mạch chủ cũ mặc định 3.3V dưới cấu hình cho K5 gây ra hoạt động thất thường. Vì các xung thấp tương đối và tính tương thích rút ra từ một số người dùng đã kinh qua với K5, AMD thay thế nó với họ vi xử lý K6.

Bộ xử lý P6 (686) được miêu tả như một thế hệ mới có những tính năng không thể có ở các bộ xử lý trước. Họ vi xử lý P6 bắt đầu khi Pentium Pro được sản xuất tháng 11 năm 1995. Từ đó về sau Intel đã cho ra nhiều chip P6 khác, tất cả đều dùng bộ xử lý lõi P6 cơ bản như Pentium Pro. Bảng 3.18 thể hiện sự đa dạng trong họ P6.

Tính năng mới chính trong bộ xử lý Pentium thế hệ thứ năm là kiến trúc superscalar trong đó hai bộ thực thi tập lệnh có thể thực thi cùng lúc song song. Sau đó nó lại được thêm vào công nghệ MMX. Vậy bộ xử lý thế hệ thứ sáu có gì đặc biệt? Ngoài nhiều cải tiến nhó, các tính năng chủ yếu thực sự của bộ xử lý thế hệ thứ sáu là bộ thực thi động (Dynamic Execution), kiến trúc bus độc lập đôi (DIB: Dual Independent Bus) cộng với thiết kế superscalar được cải tiến lớn.

Tiếp theo Pentium của Intel là Pentium Pro. Pentium Pro là con chip đầu tiên trong họ bộ xử lý thế hệ thứ sáu hay P6. Nó được giới thiệu vào tháng 11 năm 1995 và trở nên phố biến năm 1996. Chip là bộ 387 chân cắm trên sockct 8, ncn nó không tương thích chân với Pentium. Chip này là duy nhất trong các bộ xử lý bởi vì nó được xây dựng trên trong khổ vật lý module đa chip (MCM: multichip module) mà Intel gọi là gói PGA ổ đôi (dual-cavity PGA package).

Bên trong vật mang chip 387 chân là hai khuôn, một chứa bộ xử lý Pentium Pro thực sự, một chứa bộ nhớ đệm L2 256KB, 512KB hay 1 MB (Pentium Pro bộ nhớ đệm 256KB được thể hiện trong hình 3.31). Khuôn bộ xử lý chứa 5.5 triệu bóng bán dẫn, khuôn bộ nhớ đệm 256KB chứa 15.5 triệu bóng bán dẫn, những khuôn bộ nhớ đệm 512KB có 31 triệu bóng bán dẫn cho mỗi khuôn — cho tổng cộng có gần đến 68 triệu bóng bán dẫn trong Pentium Pro với bộ nhớ đệm nội bộ 1MB! Một Pentium Pro 1MB bộ nhớ đệm có hai khuôn bộ nhớ đệm 512KB và một khuôn bộ xử lý P6 tiêu chuẩn (xem hình 3.32).

Khuôn bộ xử lý chính bao gồm một bộ nhớ đệm LI tách 16KB với một bộ nhớ đệm kết hợp bộ hai hướng 8KB cho những tập lệnh chính và một bộ nhớ đệm kết hợp bộ bốn hướng 8KB cho dữ liệu.

Một tính năng khác của bộ xử lý thế hệ thứ sáu được tìm thấy trong Pentium Pro là kiến trúc DIB dùng định vị các giới hạn băng thông bộ nhớ cùa các kiến trúc bộ xử lý dòng trước. Hai bus cấu thành kiến trúc DIB: bus bộ nhớ đệm L2 (được chứa toàn bộ trong gói bộ xử lý) và 1-4% hệ thống từ bộ xử lý tới bộ nhớ chính. Tốc độ của bus bộ nhớ đệm L2 đặc dụng trên Pentium Pro bằng tốc độ nhân của bộ xử lý. Kiến trúc bus bộ xử lý DIB định vị các giới hạn băng thông bộ xử lý tới bus bộ nhớ. Nó cho gấp ba lần băng thông tốc độ bus đơn, bộ xử lý dòng socket 7 như Pentium. Bảng 3.19 thể hiện các đặc điểm kỹ thuật bộ xử lý Pentium Pro.

Tương tự như Pentium, Pentium Pro chạy trên bo mạch chủ 60/66MHZ. Bảng 3.20 liệt kê những tốc độ chính thức cho các bộ xử lý Pentium Pro và bo mạch chủ. Những thiết lập hệ số nhân 3.5x và 4x không được hỗ trợ, nếu thiết lập sẽ dẫn đến vượt xung CPU. Cho thí dụ, thiết lập hệ số nhân 3.5x trên một bus 66MHz sẽ dẫn đến hoạt động 233MHz, tác động tới phần lớn bộ xử lý này nếu không nói là toàn bộ xử lý.

Bộ nhớ đệm L2 tích hợp là một trong những tính năng nổi bật cùa Pentium Pro. Do xây đựng bộ nhớ đệm L2 vào CPU tách khỏi bo mạch, Pentium Pro có thể chạy bộ nhớ đệm của riêng nó với tốc độ của nhân bộ xử lý hơn tốc độ bus bo mạch chủ 60MHz hay 66MHz. Thực tế bộ nhớ đệm L2 có bus nội bộ phía sau 64 bit của chính nó, không chia sẻ thời gian với bus phía trước 64 bit ngoài được sử dụng bởi CPU. Những thanh ghi nội bộ và những đường dẫn dữ liệu vẫn 32 bit Pentium. Do xây dựng bộ nhớ đệm L.2 vào hệ thống, bo mạch chủ có thể rẻ hơn bởi vì không còn yêu cầu bộ nhớ đệm tồn tại riêng biệt. Một số bo mạch chủ vẫn bao gom bộ nhớ đệm trên thiết kế, bộ nhớ đệm L3 ít hứa hẹn với Pentium Pro hơn là Pentium. Sự kết hợp bộ nhớ đệm 1,2 là một trong những di sản duy trì lâu của Pentium Pro do tính năng này kết hợp vào mỗi bộ xử lý Intel và AMD từ đó, ngoại trừ đời Celeron đầu tiên.

Một trong những tính chất của bộ nhớ đệm L2 dựng sẵn là đa tiến trinh được cải thiện. Hơn là chỉ SMP, như với Pentium, Pentium Pro hỗ trợ một loại cấu hình đa xử lý được gọi là Multiprocessor Specification (MPS 1.1). Pentium Pro với MPS cho phép cấu hình lên tới 4 bộ xử lý chạy cùng nhau. Không giống như những cấu hình đa xử lý khác, Pentium Pro tránh những sự cố gắn bộ nhớ đệm bởi vì mỗi chip chứa bộ nhớ đệm LI và L2 tách rời.

Bốn chân VID đặc biệt trên bộ xử lý Pentium Pro. Những chân này được sử dụng để hỗ trợ chọn tự động điện áp nguồn. Bo mạch Pentium Pro không có những thiết lập cầu nhảy điều chỉnh điện áp giống như phần lớn bo mạch của Pentium làm nhẹ bớt phần cài đặt và tích hợp hệ thống Pentium Pro. Phần lớn bộ xử lý Pentium Pro chạy ở 3.3V, chỉ một số ít chạy ở 3.1V.

Pentium 11 được giới thiệu vào tháng 5 năm 1997. Trước khi tiết lộ chính thức, bộ xử lý Pentium II được nhắc rộng rãi với tên mã là Klamath và nhiều suy đoán vây quanh lan truyền suốt nền công nghiệp. Pentium II thực sự là bộ xử lý thế hệ thứ sáu như Pentium Pro, với công nghệ MMX được thêm vào (bao gồm gấp đôi bộ nhớ đệm LI và 57 tập lệnh MMX mới); tuy nhiên có vài thay đổi trong thiết kê. Khuôn bộ xử lý Pentium II được thê hiện trong hình 3.32.

Đối với quan điểm vật lý, nó là sự chuyển hướng lớn từ các bộ xử lý trước đó. Từ bỏ con chip trong phương pháp socket được sử dụng bởi tất cả bộ xử lý cho đến thời điểm này, chip Pentium II có đặc điểm với thiết kế hộp SEC. Bộ xử lý, đồng hành với vài chip đệm L2, được đặt trên bo mạch nhỏ (lớn hơn kích cỡ bộ nhớ SIMM), như được thể hiện trong hình 3.33, sau đó bo mạch nhỏ này được hàn trong hộp nhựa hay kim loại. Kế tiếp nó được cắm trên bo mạch chủ thông qua một bộ kết nối cạnh được gọi là Slot I, trông giống như một Slot card tiếp hợp.

Phiên bản SECC2 thì rẻ hơn trong sản xuất bởi vì tổng thể ít thành phần hơn. Nó cũng cho phép gắn thêm bộ taen nhiệt vào bộ xử lý cho việc làm mát tốt hơn. Intel chuyển từ SECC sang SECC2 vào đầu năm 1999, những chip Pentium II sau đó và chip Pentium III Slot I đều dùng thiết kế SECC2 cải tiến này.

Do dùng chip rời đặt trên bo mạch nhỏ mà Pentium II rẻ hơn nhiều khuôn trong một gói của Pentium Pro. Intel cũng dùng những chip đệm từ những nhà sản xuất khác và khá dễ dàng thay đổi số lượng bộ nhớ đệm trên những bộ xử lý tương lai so sánh với thiết kế Pentium Pro.

Intel cho các bộ xử lý Pentium II với những tốc độ được liệt kê trong bảng 3.21.

Nhân bộ xử lý Pentium Pro có 7.5 triệu bóng bán dẫn và được dựa trên kiến trúc P6 tiên tiến. Pentium II đầu dùng công nghệ quy trình 0.35 micron mặc dầu Pentium II 333MHz và Trillium lls nhanh hơn dùng quy trình 0.25 micron. Điều này cho phép khuôn nhỏ hơn, tăng các tần số nhân và ít năng lượng tiêu thụ hơn. Ở 333MHz bộ xử lý Pentium II tăng tốc độ 75% - 150% so sánh với bộ xử lý Pentium 233MHz với công nghệ MMX và mạnh hơn khoảng 50%, hiệu năng đa phương tiện. Như thể hiện trong bảng 3.8, sự đánh giá chi số iCOMP 2.0 cho chip Pentium II 266MHz thì nhanh gấp hai chip Pentium 200MHz.

Ngoài tốc độ, cách tốt nhất để nghĩ về Pentium II là như Pentium Pro với các tập lệnh MMX và một thiết kế bộ nhớ đệm được sửa đổi một chút, nó cùng có khả năng đa xử lý như Pentium Pro, cũng như bộ nhớ đệm L2 tích hợp. 57 tập lệnh liên quan đến đa phương tiện của bộ xử lý MMX và khả năng xử lý những lệnh lặp đặc trưng thật hữu hiệu cũng được bao gồm. Cũng bao gồm phần nâng cấp MMX là gấp đôi bộ nhớ đệm LI từ Pentium Pro (từ 16KB đến 32KB trên Pentium II). Sự sử dụng công suất tối đa cho Pentium II được thể hiện trong bảng 3.22.

Phiên bản 450MHz tốc độ cao nhất của Pentium II thực sự dùng ít năng lượng hơn phiên bản 233MHz đầu tiên. Điều này đạt được bằng cách dùng quy trình 0.25 micron nhỏ hơn và chạy bộ xử lý ở điện áp chỉ 2.0V. Pentium II] và các bộ xử lý theo sau dùng những bộ xử lý nhỏ hơn và điện áp thấp hơn để tiếp tục theo hướng này.

Tương tự như Pentium Pro, Pentium II cũng chứa kiến trúc DIB. Từ ngữ DIB (Dual Independent Bus) xuất phát từ sự tồn tại của hai bus độc lập: bus bộ nhớ đệm L2 và bus hệ thống bộ xử lý bo mạch chủ - bộ nhớ. Pentium II sử dụng hai bus này cùng một lúc do vậy xem như hai lần dừ liệu vào ra bộ xử lý như bộ xử lý bus đơn. Kiến trúc DIB cho phép bộ nhớ đệm L2 của bộ xử lý Pentium ỈI 333MHz chạy nhanh gấp 2 1/2  lần bộ nhớ đệm L2 của bộ xử lý Pentium. Khi xung của các bộ xử lý Pentium II tương lai gia tăng, tốc độ bộ nhớ đệm L2 cũng tăng. Cũng vậy bus hệ thống đường dẫn cho phép các giao tác song song cùng lúc thay vi giao tác đơn. Cùng nhau sự tiến bộ kiến trúc DIB đã cho gấp ba lần tốc độ băng thông vượt kiến trúc bus đơn như cùa Pentium.

Bộ nhớ đệm LI luôn luôn chạy ở tốc độ nhân bởi vì nó là thành phần của khuôn bộ xử lý. Bộ nhớ đệm L2 trong Pentium II thường chạy ở nửa tốc độ nhân, cho phép sử dụng các chip đệm ít tiền. Thí dụ như Pentium II 333MHz bộ nhớ đệm LI chạy ở tốc độ 333MHz, bộ nhớ đệm L2 chạy ớ 167MHz. Mặc dầu bộ nhớ đệm L2 không chạy ở tốc độ nhân như ở Pentium Pro nhưng vẫn tốt hơn bộ nhớ bộ nhớ đệm trên bo mạch chủ chạy ở tốc độ 66MHz của phần lớn thiết kế Pentium socket 7. Intel khẳng định kiến trúc DIB trong Pentium II cho phép lên tới ba lần băng thông của bộ xử lý bus đơn bình thường như Pentium đầu tiên.

Bằng cách bỏ đi bộ nhớ đệm khỏi gói của bộ xử lý và sứ dụng chip ngoài gắn trên chất nền và bọc lại trong thiết kế hộp, Intel có thề dùng chip đệm giá thấp và dễ dàng điều chỉnh tốc độ bộ xử lý lên cao hơn. Pentium Pro hạn chế ở tốc độ 200MHz bời vì không thê tìm bộ nhớ đệm chạy nhanh hơn. Pentium II, do chạy bộ nhớ đệm ở tốc độ Vi nhân, có thê lên tới tốc độ 450MI lz trong khi vẫn sử dụng chip đệm tốc độ 225MHz. Để bù lại bộ nhớ đệm chạy nữa tốc độ nhân, Intel tăng gấp đôi số bộ nhớ đệm L2 tích hợp lừ 256KB tiêu chuẩn trong Pentium Pro lên đến tiêu chuẩn 5I2KB trong Pentium II.

Thẻ RAM trong bộ nhớ đệm L2 có thề lên tới 512MB của bộ nhớ chính để lưu trữ trong bộ xử lý Pentium II từ 233Mhz đến 333MHz. Bộ xử lý 350MHz, 400MHz và những phiên bản nhanh hơn bao gồm thẻ RAM mớ rộng cho phép lên tới 4GB bộ nhớ chính để lưu trữ. Nếu là các hệ thống trên cơ sở Pentium II hãy chú ý các hạn chế lưu trữ trong bộ xử lý trước khi nâng cấp bộ nhớ lên trên 512MB. Bộ nhớ không lưu trữ sẽ làm chậm bất kỳ hệ thống nào.

Bộ xử lý Pentium III, thể hiện trong hình 3.35, được phát hành đầu tiên vào tháng 2 năm 1999 và được giới thiệu vài tính năng mới cho dòng P6. Nó thực chất là cùng nhân như Pentium II bổ sung những tập lệnh SSE và được tích hợp bộ nhớ đệm L2 trên khuôn trong những phiên bản sau này. SSE bao gồm 70 tập lệnh mới, làm tăng đáng kể tốc độ và khả năng hình ảnh cao cấp, 3D, âm thanh luồng, video, những ứng dụng nhận biết giọng nói.

Cơ bản dựa trên công nghệ quy trình CMOS 0.25 micron cao cấp của Intel, PIII bắt đầu với hơn 9.5 triệu bóng bán dẫn. Vào cuối năm 1999, Intel tiến đến khuôn quy trình 0.18 micron (tên mã Coppermine) và được thêm bộ nhớ đệm L2 256KB trên khuôn dẫn đến 28.1 triệu bóng bán dẫn. Phiên bản cuối cùng của Pentium III (tên mã Tualatin) dùng quy trình 0.13 micron và có 44 triệu bóng bán dẫn; bo mạch chủ được chết tạo trước khi có phiên bản tualatin thường không hỗ trợ bộ xử lý này bởi vì những thay đổi sơ đồ chân ra logic. Pentium III được sản xuất với tốc độ 450 MHz đến 1.4 GHz cũng như phiên bản máy chủ với bộ nhớ đệm nhanh hơn, lớn hơn như Petium Xeon. Pentium III cũng được kết hợp những tính năng cao cấp như bộ nhớ đệm L1 32KB và bộ nhớ đệm L2 512 KB nữa tốc độ nhân hay bộ nhớ đệm 256KB/512KB tốc độ nhân trên khuôn với khả năng lưu trữ lên tới 4GB không gian bộ nhớ có thể định vị được. Pentium III cũng được sử dụng trong cách hệ thống xử lý đôi với 64Gb bộ nhớ vật lý. Số serial bộ xử lý tự có thể báo cáo cung cấp cho sự bảo mật, sự xác thực và những ứng dụng quản lý hệ thống một công cụ mới đầy tiềm lực xác thực hệ thống cá nhân. Bởi do những quan tâm riêng tư khi bộ xử lý được phát hành, ta có thể vô hiệu hóa tính năng này trên hệ thống BIOS trên phần lớn hệ thống sử dụng bộ xử lý Pentium IU hay Celeron III.

Bộ xử lý Pentium III đầu tiên được chế tạo ở hệ số dạng SECC2 của Intel, thay thế cho gói SEC cũ hơn nhưng mắc hơn. Gói SECC2 chi phủ một mặt của con chip và cho phép gắn bộ tản nhiệt tốt hơn và trọng lượng nhẹ hơn. Tính năng kiến trúc bộ xử lý Pentium III bao gồm:

■Các mở rộng luồng S1MD (SSF/. streaming SIMD extentions) — 70 tập lệnh mói cho những xử lý nhanh hơn đáng kể và cải tiến hình ảnh, video và âm thanh luồng 3D, truy cập Web., nhận biết giọng nói, các giao diện người dùng mới, các ứng dụng giàu âm thanh và hình ảnh khác.

■Số serial bộ xử lý Intel (serial number) — đáp ứng như số serial điện tử cho bộ xử lý, bởi sự mở rộng, hệ thống của nó hay người dùng. Tính năng này có thể hiệu hóa hay vô hiệu hóa trên bộ cài đặt BIOS, số serial cho phép hệ thống/người dùng được xác định bởi mạng nội bộ công ty và các ứng dụng, số serial bộ xử lý được dùng trong những ứng dụng đạt hiệu quả từ những hình thức mạnh hơn của hệ thống và xác thực người dùng như:

■Những ứng dụng sử dụng khả năng bảo mật — Truy cập được quản lý tới mạng internet và những dịch vụ mới; Trao đổi thư điện tứ.

■Những ứng dụng quản lý— Quản lý tài sàn; Nạp và cấu hình hệ thống từ xa.

Mặc dù bản đầu tiên cùa bộ xử lý Pentium III được chế tạo bởi gói SECC2 được cải tiến, Intel sau đó hướng tới đóng gói FC -PGA, sản xuất rẻ hơn và cho phép gắn trực tiếp bộ tản nhiệt vào nhân bộ xử lý cho sự làm mát tốt hơn. Phiên bản FC-PGA cắm vào socket 370 nhưng có thể được sử dụng trong Slot I với thiết bị tiếp hợp Slot trượt.

Những bộ xử lý Pentium III có cả bộ nhớ đệm L2 256KB hay 512KB chạy ở nửa tốc độ nhân hay bằng tốc độ nhân. Pentium III Xeon có bộ nhớ đệm L2 512KB, 1MB hay 2MB chạy ở tốc độ nhân. Pentium III Xeon khá mắc được thiết kế cho máy chủ và máy workstation. Tất cả Pentium III bộ nhớ đệm L2 đều có đạt tới 4GB không gian bộ nhớ có thể định vị được và tính năng ECC.

Các bộ xử lý Pentium III được nhận dạng bởi các nhãn ghi nằm trên cạnh trên của hộp bộ xử lý. Hình 3.36 thể hiện dạng và nội dung của nhãn.

Các bộ xứ lý Pentium III bị khóa hệ số nhân. Điều này ngăn ngừa sự giả mạo và vượt xung bằng cách đặt bộ xử lý làm việc ờ hệ số nhân định sẵn. Không may là tính năng này có thể bị qua một bằng cách cải biến cho bộ xử lý dưới lớp vỏ hộp và những người vô đạo đức bán những bộ xử lý tốc độ thấp được dán nhãn lại như bộ xử lý tốc độ cao. Họ mua hệ thống hay bộ xử lý từ những nhà phân phối cùa Intel hay những người bán cao cấp không liên quan đến vấn đề này.

Bộ xử lý Celeron được xem như con tắc kè hoa, đó là cái tên dùng tiếp thị hơn là tên của con chip thực sự. Trong hai phiên bản đầu nó là P6 với nhân bộ xử lý như Pentium II, phiên bản sau với nhân bộ xử lý như Pentium III, kế tiếp nhân Pentium 4, trong khi nhiều phiên bản gần đây dùng nhân bộ xử lý như bộ xử lý Core 2. Nó được thiết kế chủ yếu cho máy vi tính giá thành thấp.

Để tạo ra các bộ xử lý Celeron, Intel cấu hình bằng cách lấy Pentium II và bỏ đi chip đệm L2 rời trong hộp bộ xử lý (và cũng bỏ luôn vỏ ngoài), tạo thành bộ xử lý mới mà cơ bản chỉ là phiên bản chậm hơn của Pentium II. Như vậy Celeron 266MHz và 300MHz đầu tiên không có bộ nhớ đệm L2. Không may điều này lại chứng tỏ sự khập khiễng quá lớn trên tốc độ, bắt đầu với phiên bản 300A Celeron có 128KB bộ nhớ đệm L2 tốc độ nhân trên khuôn thực sự nhanh hơn và hiệu quả hơn Pentium II bộ nhớ đệm nửa tốc độ nhân 512KB. Thực tế Celeron chính là bộ xử lý máy tính cá nhân đầu tiên có bộ nhớ đệm L2 trên khuôn. Cho mãi tới khi phiên bản Coppermine của Pentium III xuất hiện thì bộ nhớ đệm trên khuôn L2 mởi có trên những bộ xử lý chính của Intel.

Việc này đã dẫn đến sự nhầm lẫn trên thị trường về Celeron. Celeron bắt đầu như một Pentium II “què quặt” và sau đó được sửa lại để thực sự thành cao cấp hom ở một số phương diện so với Pentium II. May mắn thay sự thiếu bộ nhớ đệm L2 chi tồn tại ở phiên bản đầu cùa Celeron. Tất cả nhũng phiên bản có tốc độ lớn hơn 300MHz đều có bộ nhớ đệm L2 tốc độ nhân trên khuôn.

Từ đó Celeron được phát hành trong nhiều phiên bản khác nhau, với mỗi chip mới hơn dựa trên bộ xử lý chính hiện hữu. Những Celeron mới nhất dùng cùng nhân “Woifdale” 45nm cơ bản như nhiều bộ xử lý Core 2 mắc tiền. Sự khác biệt là các phiên bản Celeron mang bộ xử lý thấp hơn, xung bus thấp hơn, bộ nhớ đệm nhỏ hơn để điều chinh giá thấp hơn.

Do Intel làm các bộ xử lý Celeron và Celeron D trong nhiều dạng phân biệt nên dễ dàng dẫn đến nhầm lẫn như cái này là cái kia, hay cái có sẵn ở tốc độ riêng. Bằng cách nhận dạng so đặc điểm kỹ thuật (spec number) của chip cụ thể và tìm số này trên trang web nhà phát triển Intel (http://processorfinder.intel.com), bạn có thể tìm ra đặc điểm kỹ thuật chính xác, bao gồm loại socket, điện áp, kích cỡ bộ nhớ đệm và những thông tin khác về con chip. Nếu không biết về đặc điểm kỹ thuật, bạn vẫn có thể tìm thấy bộ xử lý qua số mode! (model number) hay dùng phần mềm như là CPU-Z (www.cpuid.com) để tìm nhiều thông tin chi tiết về bộ xử lý.

- dịch vụ sửa máy tính
- sửa máy tính tphcm