2.6 Pentium系列微处理器

Pentium（普通奔腾）和Pentium Pro（高能奔腾）微处理器是Intel公司继80486DX微处理器后新开发的微处理器芯片组。最初又称Pentium微处理器为80586，称Pentium Pro 微处理器为80686。Intel公司对新推出的微处理器芯片已不用80x86的称谓，改用Pentium系列微处理器称谓。业界认为微处理器已进入奔腾时代。Pentium微处理器对80486微处理器的体系结构进行了改进，并保证了软件上与80486微处理器的向上兼容，从此微机进入Pentium时代。

1.Pentium微处理器

Pentium微处理器的特点如下：

① 数据总线从32位增加到64位。

② 有更快的协处理器、双整型处理器以及分支预测逻辑。

③ 有更优化的高速缓存Cache结构。Cache由两部分组成，8KB的数据Cache和8KB的指令Cache。

④ 有更快的指令处理速度，一个时钟周期可执行两条常用指令。

⑤ 增加了能完成多媒体信息处理的MMX指令。

2.Pentium Pro微处理器

Pentium Pro微处理器比Pentium微处理器的性能更好，除上述Pentium微处理器所具有的特点外，还具有如下特点：

① 除包含16KB的一级高速缓存（8KB的数据Cache和8KB的指令Cache）外，还包含256KB或512KB的二级高速缓存。

② 地址总线宽度为36，寻址空间增大为64GB。

3.PentiumⅡ微处理器

PentiumⅡ微处理器体系结构是Pentium Pro微处理器体系结构的扩展。加入了MMX技术，PentiumⅡ微处理器汇集了Pentium Pro和MMX的优点。

MMX（Multi-Media Extended）是Intel公司为提高微机的多媒体和通信处理能力而加入的一种新技术，是通过在Pentium Pro微处理器中增加8个64位寄存器和57条指令并且扩大了Cache容量来实现的。具有MMX技术的微处理器可以全面提高计算机的综合性能。主要体现在采用SIMD（Single Instruction Multi Data）型指令，即用一条指令可以并行处理8个8位数据或4个16位数据或2个32位数据，加快了软件运行速度；拥有集和运算功能，有利于向量或矩阵的计算；拥有饱和运算功能，使运算数据溢出时保持为最大值而不必进行溢出处理，提高了数据处理能力。

PentiumⅡ微处理器将 Pentium Pro体系结构中的内部Cache被移到PentiumⅡ微处理器的外部。另一个较大的变化是，PentiumⅡ微处理器没有集成电路封装形式，变为插入印制电路板形式，在板上带有Cache。这样微机的主板和微处理器可根据用户的需要分别选配，使微机的升级更方便。

Intel公司从推出PentiumⅡ微处理器开始，根据不同需要和价格将微处理器分为3个档次，即低价位微机用的赛扬微处理器（Celeron）、高性能微机用的奔腾微处理器（Pentium）和服务器用的至强微处理器（Xeon）。

Pentium Ⅱ微处理器核心包装在SECC上，具有可灵活设计的母板结构。一级数据和指令Cache均扩展为16KB，二级Cache可扩展为256KB、512KB、1MB。

4.Pentium Ⅲ微处理器

Pentium Ⅲ微处理器采用0.25μm工艺使微处理器芯片集成度更高，主频更快，各项性能更优。Pentium Ⅲ微处理器于1999年2月推出，初期芯片主频为500MHz左右，最高时，芯片主频可达165GHz，总线频率为100/133MHz。

为了提高Pentium Ⅲ微处理器的整体性能，新增了70条与MMX技术有关的指令。这70条指令分为3组：第1组为8条连续内存数据优化处理指令，采用数据预取技术，减少CPU处理连续数据的中间环节，提高连续数据处理的效率；第2组为50条浮点运算指令，将原来每条指令仅处理1对浮点数据提高到每条指令能处理4对浮点数据，与Pentium Ⅲ微处理器中新增的8个128位浮点寄存器配合，大大提高了浮点运算速度；第3组为12条多媒体处理指令，改进了多媒体处理算法，进一步提高了静止图像和视频处理的能力。

由于Pentium Ⅲ微处理器处理能力的增强，尤其是多媒体处理能力的增强，因此人们使用Pentium Ⅲ微处理器的微机上网时，有更清楚的图像、效果更好的视频和三维动画。

Pentium Ⅲ微处理器还有一个非常重要的特点，每个芯片有128位的独立ID，即处理器序列号。若微机使用的是Pentium Ⅲ微处理器，那么在网上浏览时，可根据ID识别该微机的合法身份，但暴露了该微机的秘密。所以，在有关机密的机构中不能用Pentium Ⅲ微处理器的微机上网。

5.Pentium 4微处理器

Pentium 4微处理器是2000年6月Intel公司推出的微处理器。它采用0.18μm工艺，芯片内部集成了4200万只晶体管。主频从最初的1GHz到最新的3.06GHz，计划最高可达10GHz。总线频率为100MHz/400MHz。在结构设计上，Pentium 4微处理器有如下特点：

① 流水线由14级提高到20级，为设计更高主频的微处理器提供了技术准备。

② 采用高级动态执行引擎，为执行单元动态地提供执行指令，防止执行单元的停顿。例如，当必须从内存重新读取数据而造成执行单元停顿时，动态执行引擎就将不需要等待数据的指令先执行。特点是执行单元永远不闲，即提高了执行单元的效率。

③ 采用比Pentium Ⅲ微处理器更快的高速缓存技术。

④ 进一步提高了指令执行速度。采用执行跟踪技术跟踪指令的执行，减少了由于分支预测失效而带来的指令恢复时间。

在Pentium Ⅲ微处理器新增指令的基础上又新增加了多条双精度浮点运算指令和更强的多媒体处理指令。特别是满足和提高了MPEG2/MPEG4格式视频流的解码回放能力。