3.5.8 Pentium

Em Outubro de 1992, a Intel anunciou a sua quinta geração de processadores, com o nome de código P5 e nome comercial Pentium. Este processador é inteiramente compatível com todos os anteriores processadores Intel, no entanto, tem grandes diferenças em relação aos seus antecessores, como vamos ver seguidamente (fig. 3.27).

Figura 3.27 – Processador Pentium

Uma das grandes e revolucionárias diferenças entre o Pentium e os processadores anteriores é o facto de ter duas pipelines, o que lhe permite executar dois processos simultaneamente. A esta capacidade a Intel chamou de tecnologia superescalar, normalmente associada a processadoras RISC, tendo o Pentium sido o primeiro processador CISC a ser considerado como superescalar. Na prática, é quase como se tivéssemos dois processadores i486 dentro de um só chip.

Vejamos na tabela 3.10 um resumo das características principais do Pentium.

Pentium
Velocidade	Primeira geração-:60,6 MHz Segunda geração-75 MHz, 90MHz, 100MHz, 120 MHz, 133 MHz, 150 MHz, 166MHz e 200MHz
Multiplicador de Relógio	1x (primeira geração); 1,5x – 3x (segunda geração)
Registos	32 bits
Barramento de Dados Externo	64 bits
Barramento de Endereços	32 bits
Memória Máxima	4 GB
Cache L1	8 KB de código, 8 KB de dados
Tipo de Cache	Two-way set associative, write-back data
Transferências Burst-Mode	Sim
Número de transístores	3,1 milhões
Tamanho do Circuito	0,8u (60/66 MHz); 0,6u (75-100MHz); 0,35u (120-200MHz)
Coprocessador	Interno
Gestão de Energia	SMM (System Management Mode)
Tensão de Alimentação	5 volts (primeira geração), 3,465 V, 3,3 V, 3,1 V, 2,9 V (segunda geração)
Encapsulamento	275 pinos PGA (Pin Grid Array), 296 pinos SPGA (Staggered Pin Grid Array)

Tabela 3.10 – Características do Pentium

As duas pipelines de instruções do Pentium são denominadas de “Pipeline U” e “Pipeline V”: a “U”, que é a primária, pode executar as instruções de inteiros e de vírgula flutuante; a “V”, que logicamente é secundária, somente pode executar instruções simples de inteiros e certas instruções de vírgula flutuante. A grande vantagem de dupla pipeline é permitir a execução de duas instruções simultaneamente. No entanto, como já vimos anteriormente, nem todas as instruções sequenciais podem ser executadas simultaneamente e nesses casos é usada somente a pipeline “U”.

O Pentium tem um barramento de endereços de 32 bits, o que lhe dá a mesma capacidade de endereçamento de 4 GB do i386 e i486, mas, no entanto, o Pentium tem um barramento de dados de 64 bits, o que quer dizer que pode movimentar o dobro dos dados do seu antecessor i486, à mesma velocidade de relógio. O facto de ter um barramento de dados de 64 bits implica que a memória de sistema seja acedida a 64 bits, o que quer dizer que cada banco de memória passou a ser de 64 bits. Não esqueçamos que o i486 só tinha 32 bits. No i486 bastava uma SIMM para termos um banco de memória, no Pentium passamos a necessitar de duas SIMM para ter o mesmo resultado, no entanto, com o dobro da memória.

Apesar de ter um barramento de dados de 64 bits, o Pentium só tem registos de 32 bits. Devido a isso, quando as instruções são processadas internamente, são divididas em blocos de 32 bits e processadas do mesmo modo que no 486.

O Pentium tem uma cache interna de 16 KB, dividida em dois blocos de 8 KB cada, sendo um para instruções e outro para dados. Esta cache está organizada no modo “two-way set associative”, sendo cada “set” ou conjunto dividido em linhas de 32 bits. Cada bloco de cache tem um TLB (Translation Lookaside Buffer), o qual traduz os endereços lineares para endereços físicos.

O Pentium foi lançado com dois desenhos básicos, cada um deles com várias versões. A primeira geração foi lançada com velocidades de 60 MHz e 66 MHz. O chip tinha 273 pinos no formato PGA e trabalhava a 5 volts; além disso, o processador trabalhava à mesma velocidade da placa principal (fig. 3.28).

Figura 3.28 – Arquitectura interna do Pentium

Em Março de 1994, a Intel lançou o Pentium de segunda geração, com velocidades que variavam dos 75 MHz aos 200MHz. Nesta segunda geração foi utilizada uma tecnologia BICMOS de 0,6u nas versões de 75 MHz, 90 MHz e 100 MHz, nas versões 120 MHz a 200MHz foi utilizada também a tecnologia BICMOS, mas de 0,35u.

O chip desta segunda geração de processadores Pentium tem 296 pinos no formato SPGA (Staggered Pin Grid Array) e trabalha a 3,3 volts, pelo que é incompatível com a primeira geração. No seu interior estão qualquer coisa como 3,3 milhões de transístores.

Nesta segunda geração é necessária a utilização de circuitos multiplicadores de relógio, de modo a o processador poder trabalhar a velocidades superiores à do barramento. Por exemplo, um Pentium a 166 MHz trabalha duas vezes e meia a velocidade do barramento. Na tabela 3.11 podemos ver os factores multiplicativos para cada uma das versões do Pentium.

Versão do CPU	Factor Multiplicativo	Barramento
Pentium 75	1,5x	50 MHz
Pentium 90	1,5x	60 MHz
Pentium 100	1,5x	66 MHz
Pentium 120	2x	60 MHz
Pentium 133	2x	66 MHz
Pentium 150	2,5x	60 MHz
Pentium 166	2,5x	66 MHz
Pentium 200	3x	66 MHz

Tabela 3.11 – Tabela dos processadores Pentium