PcInfoware Blog

Fra le recenti letture multi mediali, mi è capitato sotto gli occhi un articolo riguardante la storia dell’evoluzione delle CPU marchiate IntelInside, secondo me, degna di essere riportata nel Blog…

Storia dei processori Intel, dal 8086 al Core 2

- 8086: il primo processore per PC

L’8086 è stato il primo processore x86, che seguiva i primi, segnati dalle sigle 8008, 8080 e 8085. Questo processore a 16-bit poteva gestire 1 MB di memoria usando un bus esterno a 20-bit. La frequenza di clock scelta da IBM fu di 4.77 MHz, decisamente bassa, considerando che alla fine della sua carriera questo processore raggiunse la velocità di 10 MHz. Il primo PC usava un derivato di questo processore, il modello 8088, disponeva di un bus dati (esterno) di 8-bit. Un’interessante storia riguardo questo processore è che il sistema di controllo degli space shuttle usa processori 8086 e la NASA è stata costretta ad acquistarne, nel 2002, alcuni esemplari da eBay, poiché Intel non poteva più fornirne.

- 80286: 16 MB di memoria, ma ancora a 16 Bit

Presentato nel 1982, il processore 80286 era tre volte più veloce dell’8086, alla stessa frequenza. Poteva gestire 16 MB di memoria, ma era ancora un processore a 16-bit. Fu il primo x86 equipaggiato con un’unità di gestione della memoria (MMU), che permetteva di gestire la memoria virtuale. Come l’8086, non aveva unità floating-point (FPU), si affidava ad un co-processore x87 (80287). Intel offriva questi processori alla massima frequenza di 12.5 MHz, mentre i concorrenti offrivano già modelli a 25 MHz.

- 386: 32-Bit e Memoria Cache

L’Intel 80386 è stato il primo x86 con architettura a 32-bit. Ce n’erano diverse versioni, tra le quali divennero famosi il 386 S (Single-word eXternal), che aveva un bus dati a 16-bit, e il 386 DX (Double-word eXternal), con un bus dati a 32-bit. Due altre versioni sono degne di menzione: la SL, che era il primo x86 a offrire un sistema di gestione della cache (esterna) e il 386EX, usato nel programma spaziale (il telescopio Hubble usa questo processore).

- Il 486: FPU e moltiplicatore

Il 486 è stato, per molti, la porta di ingresso al mondo dei computer. Il famosissimo 486 DX2/66, infatti, è stato per molto tempo considerato il minimo per chi volesse giocare. Questo processore, presentato nel 1989, offriva interessanti funzionalità, come una FPU integrata, cache dati, e il primo moltiplicatore di clock. L’FPU non era altro che un coprocessore x87, integrato direttamente del 486 DX (non SX). Vantava anche 8 KB di cache di primo livello integrata nel processore (tipo write-through), ed era possibile posizionare sulla motherboard una cache di secondo livello. La seconda generazione di 486 offriva un moltiplicatore, poiché il processore operava a FSB più veloce: moltiplicatore 2X per il DX2 e 3X per il DX4. Questo processore contava su una cache di 16 KB, con un numero relativamente ridotto di transistor, 1,6 milioni. Il processo produttivo, all’epoca, era a 600 nm, e il chip, che occupava 76 mm², consumava meno potenza dell’originale 486 (al voltaggio di 3.3V).

- Intel Pentium: un fastidioso bug Il Pentium, presentato nel 1993, era interessante per più di una ragione: era il primo x86 ad avere un nome, anziché una sigla, e divenne famoso anche per il bug che lo affliggeva. Alcune operazioni di divisione, infatti, producevano un risultato non corretto ; Intel corse velocemente ai ripati, rimpiazzando tutti i processori difettosi, ma il danno ormai era fatto, e tutti i media ne parlarono. Il Pentium esisteva in tre versioni: la prima sprovvista di moltiplicatore, la seconda dotata di moltiplicatore (tra cui il famoso Pentium 166), e l’ultima dotata di un set di istruzioni SIMD per x86s, MMX. Il Pentium MMX vedeva incrementata anche la dimensione della cache di primo livello e offriva alcuni piccoli vantaggi: fu il primo processore x86 in grado di eseguire due istruzioni in parallelo, per esempio. La cache L2 era posizionata sulla motherboard (e lavorava alla frequenza dell’FSB). Ecco una veloce spiegazione del bug del Pentium: certi calcoli che usavano la FPU producevano, raramente, risultati sbagliati, per quanto alcune fonti non sono d’accordo sul “raramente”. In ogni caso, Intel sostituì il prodotto gratuitamente. Ecco un esempio di quanto accadeva:

4195835.0/3145727.0 = 1.333 820 449 136 241 002 (risultato corretto) 4195835.0/3145727.0 = 1.333 739 068 902 037 589 (risultati, non corretto, su un Pentium con bug).

- Pentium Pro: il primo a gestire oltre 4 GB di memoria

Il Pentium Pro, rilasciato nel 1995, era la prima CPU x86 in grado di gestire più di 4 GB di RAM usando il PAE (Physical Address Extension), con indirizzi a 36-bit, quindi 64 GB. Un punto interessante è che questo processore era anche il primo P6 (da cui deriva l’architettura Core 2) e anche il primo x86 a includere la cache L2 sul processore, anziché sulla motherboard. C’erano da 256 KB a 1 MB di cache vicino alla CPU, che prendeva il nome di “cache on-package” (differentemente da on-chip), che funzionava alla stessa frequenza della CPU.

Questo processore aveva alcuni problemi di prestazioni. Offriva ottime prestazioni con applicazioni a 32-bit, ma era lento con software scritti in 16-bit (come Windows 95). La causa era semplice: l’accesso ai registri a 16-bit causa problemi di gestione dei registri a 32-bit, cancellando, di fatto, i vantaggi dell’architettura del Pentium Pro.

La cache misurava 202 mm² (256 KB a 500 nm), 242 mm² (512 KB a 350 nm), o 484 mm² (1 MB a 350 nm). Il numero dei transistor per la cache era di 15.5 milioni (256 KB), 31 milioni (512 KB), o 62 milioni (1 MB).

- Pentium II e III: fratelli

Presentato nel 1997, il Pentium II era un riadattamento del Pentium Pro per il mercato di massa. Era molto simile al Pentium Pro, dal quale però differiva per la memoria cache. Anziché usare cache alla stessa frequenza del processore (che era costoso), i 512KB di cache L2 operavano a metà della frequenza. Inoltre, il Pentium II abbandonava il classico socket per passare su una cartuccia che conteneva sia processore che cache. C’erano nuove caratteristiche rispetto al Pentium Pro, come il supporto MMX (SIMD) e una cache L1 di dimensioni doppio. Il Primo Pentium III (Katmai) era molto simile al Pentium II. Presentato nel 1999, portava essenzialmente il supporto per SSE (istruzioni SIMD), ma per il resto era identico.

- Celeron e Xeon: Intel cerca di conquistare altre fasce di mercato

Alla fine degli anni novanta, Intel presentò due processori molto conosciuti: Celeron e Xeon. Il primo mirava al mercato entry-level, e il secondo al mercato server, e in certi casi a quelli workstation. Il primo Celeron (Covington) era un Pentium 2 senza cache L2, e offriva prestazioni molto limitate, mentre lo Xeon era un Pentium II con cache maggiore. Entrambi i marchi esistono ancora oggi: Celeron per il mercato entry-level (generalmente modelli con meno cache e FSB più lento) e Xeon per i server (con FSB più veloce, a volte più cache, e velocità di clock superiori). Intel ha velocemente aggiunto più cache ai suoi Celeron con il modello Mendocino (128 KB). Il Celeron 300A è famoso per le sue capacità di overclock, in grado di andare a velocità maggiore del 50%. Come il Pentium II, lo Xeon è dotato di cache L2 esterna, presente sulla cartuccia dove risiede il processore stesso. La sua capacità era compresa tra i 512 KB e i 2 MB, e il numero di transistor tra i 31 milioni e i 124 milioni.

- Il Pentium III sfonda il muro del GHz

Il Pentium III Coppermine è stato il primo processore x86 commerciale di Intel a raggiungere la velocità di clock di 1 GHz; fu rilasciata anche una versione da 1.13 GHz, ma sparì presto dal mercato perché molto instabile. Questa nuova versione del Pentium III aveva più cache, direttamente on-die. Era più veloce della cache esterna del primo modello, ed era anche in grado di velocizzare la navigazione sul web. C’erano tre versioni: server (Xeon), entry-level (Celeron) e mobile (con la prima versione di SpeedStep). Una versione migliorata (Tualatin), con più cache L2 (512 KB) e prodotta con processo produttivo a 130 nm, fu rilasciata nel 2002. Era pensata per i server (PIII-S) e i dispositivi mobile, mentre era meno comune per i sistemi consumer.

- Pentium 4: tanto rumore per nulla Nel novembre del 2000, Intel annunciò il suo nuovo processore, il Pentium 4. Questo processore vantava una frequenza più alta, con un minimo di 1,4 GHz, ma, ciò nonostante, non teneva il passo con i suoi concorrenti, che pur lavoravano alla stessa frequenza. Tanto gli AMD Athlon che i Pentium III, infatti, facevano meglio. Intel cerco di passare alla memoria Rambus (l’unica memoria del tempo in grado di offrire le prestazioni richieste dall’FSB della CPU), ma fallì, complicando ulteriormente una situazione già difficile. Costoso e molto caldo, il Pentium 4, in molte varianti, rimase sul mercato per alcuni anni (vide, nel tempo, l’aggiunta di una cache L3 e di tecnologie come l’Hyper-Threading). Furono vendute, in ogni caso, versioni mobile (con moltiplicatore variabile), versioni Celeron (con cache L2 più contenuta), e versioni Xeon (con cache L3). L’Hyper-Threading e la cache L3 apparirono prima sui server, per poi essere adattate ai processori standard (anche se la cache L3 era disponibile solo per i modelli EE). Dobbiamo anche menzionare l’FSB, che, grazie alla tecnologia QDR, Quad Data Rate, superò di 4 volte la velocità nominale, quindi un bus di 400 MHz era in verità un bus QDR a 100 MHz, 533 MHz corrispondeva a un bus a 133 MHz QDR, etc. Infine, fece la sua comparsa la versione a 64 bit del Pentium 4 verso fine del 2005, di cui parleremo più avanti.

- Pentium M: i notebook mostrano i muscol

Nel 2003 il mercato dei computer portatili esplose, e Intel aveva solo due processori da impiegare: il vecchio Pentium III Tualatin e il Pentium 4, il cui elevato consumo energetico lo rendeva inadatto ai notebook. Un salvatore stava però arrivando da Israele: il Banias (alias, Pentium M). Questo processore, basato sull’architettura P6 (la stessa del Pentium Pro) offriva elevate prestazioni e basso consumo energetico. Batteva anche il Pentium 4, con consumi molto inferiori. Era il processore usato per la piattaforma Centrino, che fu seguito (nel 2004) dal più performante modello Dothan. Il Pentium M lasciò un segno indelebile nel mercato dei portatili.

Come per il Pentium 4, il Front Side Bus operava a un quarto della frequenza nominale (QDR). Il connettore usato, il Socket 479, era differente da quello per sistema desktop, il Socket 478.

- Il Pentium 4 guadagna i 64-bit e un altro core

Nel 2005, Intel migliorò il suo Pentium 4 due volte. Prima con il Prescott-2M, e poi con lo Smithfield. Il primo era un processore a 64-bit, basato sul design Prescott, il secondo era un processore dual-core. Questi due modelli sono abbastanza simili, e hanno gli stessi problemi degli altri Pentium 4: poche istruzioni per ciclo (IPC) e difficoltà nell’aumento della frequenza di clock a causa della perdita di corrente. Questi due processori, che facevano da tappabuchi, aspettando l’arrivo del Core 2 Duo, non sono tra i modelli Intel più apprezzati. La versione desktop dello Smithfield, il Pentium D dual-core, in realtà era un processore che abbinava due die Prescott nello stesso package.

L’Hyper.Threading e la tecnologia Intel SMT era disponibile con alcuni modelli (Xeon ed Extreme Edition). Infine, una versione a 65 nm (la serie 9×0) del Pentium 4 fu presentata, ma non offriva particolari miglioramenti.

- Il primo Dual-Core mobile

Nel 2006 Intel presentò i Core Duo. Il primo processore dual-core per PC portatili che offriva elevate prestazioni - nettamente superiori al Pentium 4. Fu anche il primo processore x86 ad essere un vero dual-core. La cache, per esempio, era condivisa (mentre il Pentium D integrava due processori nello stesso package). Questo processore era parte della piattaforma Centrino Duo, che ebbe un grande successo. L’unico problema riguarda la natura a 32-bit, un passo indietro rispetto al Pentium 4 in questo contesto.

Fu presentata anche una versione a un solo core, il Core Solo, e una versione a basso consumo che usava un bus a 533 MHz (133 MHz QDR), anziché 667 MHz. Questo processore era usato nei server (nome in codice Sossaman); era la prima volta che un processore pensato per il mondo mobile entrava in quello server. Questo processore non usa ufficialmente l’architettura Core del Core 2 Duo, e fu rimpiazzato velocemente con il Core 2 Duo (Merom).

- La star odierna: il Core 2 Duo

Nel 2006, Intel ha presentato un processore che in breve tempo ha conquistato il mondo: il Core 2 Duo. Derivato dal lavoro svolto per il Pentium M, questo processore è basato su una nuova architettura. Fino a questo momento, Intel aveva due linee di processori - Pentium 4 per i desktop e Pentium M per il mercato mobile, ed entrambe le linee per server. In contrasto, Intel ora ha una sola micro-architettura per tutte le linee. Il Core 2 Duo a 64 bit è presente nel mercato desktop, mobile e server. Ci sono molte versioni di questa architettura, che risultano in varie configurazioni di numero di core (da uno a quattro), memoria cache (da 512 KB a 12 MB), e FSB (tra i 400 e i 1600 MHz). La versione mobile (Merom) è identica, ma ha un FSB più lento, mentre la versione Extreme Edition ha un FSB ancora più veloce. Il Core 2 Duo esiste anche in versione a quattro core - Core 2 Quad, che abbina due Conroe nello stesso package. La versione a 45 nm del Core 2 Duo (Penryn) dispone di più cache e genera meno calore, ma fondamentalmente la struttura è la stessa.

- Il futuro

La storia dei processori Intel x86, in ogni caso, non finisce con i Core 2 Duo, considerando i molti modelli pianificati e in arrivo nel futuro. Anche Nehalem e Atom sono processori x86, per esempio. Intel, inoltre, è pronta a entrare nel mercato grafico con il suo progetto Larrabee, basato anch’esso su core x86.

(fonte: Tom’sHardware.com)