Introduktion
Historiskt sett har mobila processorer utformats som derivat av deras motsvarigheter för stationära datorer. Du skulle vanligtvis skära ner på cachen, sänka klockhastigheten och spänningen och kanske justera paketet lite, och du skulle ha din mobila CPU. I åratal var den här processen att trimma bort fettet från stationära (och ibland server) CPU:er för att göra mobila versioner industrinormen – men sedan kom Timna.
Timna var tänkt att vara Intels mycket integrerade CPU för att användas i under-$600 datorer, vilket var ovanligt vid den tiden. Timna innehöll dock en minneskontroller (RDRAM), integrerad North Bridge och integrerad grafikkärna. Timna-designen var mycket effektoptimerad och mycket kostnadsoptimerad. Faktum är att många av de framsteg som utvecklats av Timna-teamet togs senare i bruk i andra Intel-processorer helt enkelt för att de var bättre och billigare sätt att göra saker på (t.ex. vissa CPU-förpackningsförbättringar som används i Pentium 4 utvecklades ursprungligen för Timna) . Det som skilde Timna från Intels andra processorer var att den designades i Israel av ett team helt skilt från de som hanterade de stationära Pentium 4-designerna. Intel ville ha ett nytt tillvägagångssätt för Timna, och det är precis vad de fick. Tyvärr, efter att chippet var färdigställt, såg marknaden dyster ut för en dator under $600 och chippet skrotades, och teamet omplacerades till ett nytt projekt en månad senare.
Det nya projektet var ännu ett “out-of-the-box”-projekt kallat Banias. Tanken bakom Banias var att designa en mobil processor från grunden; istället för att ta en högre CPU och göra ditt bästa för att minska strömförbrukningen, började du med ett lågt energiförbrukningsmål och byggde sedan den bästa CPU du kunde därifrån. Med ett chip på axeln (ingen ordlek) och ett ben att välja på med Intels ledning, gjorde det tidigare Timna-teamet det bästa de kunde på detta nya chip – och resultaten var imponerande.
Banias, senare kallad Pentium M, visade sig inte bara vara en extremt kraftfull mobil CPU, utan var också ett av Intels mest i tid projekt – missade lagets måltid med mindre än 5 dagar. För ett flerårigt projekt är det inget mindre än imponerande att vara ledig i 5 dagar – och det var även processorns arkitektur. Även om många kommer att kalla Pentium M en Pentium 3 och 4 hybrid, är det långt ifrån det. Intel visste att Pentium 4 inte var en lågeffektsarkitektur. Pentium 4:s spårningscache, dubbelpumpade ALU:er, extremt lång pipeline och resulterande högfrekvensdrift var fruktansvärda för mobila system med låg effekt. Så, som grund för ett mobilchip, var Pentium 4 inte aktuellt. Istället lånade Intel exekveringskärnan i Pentium III; långt ifrån den mest kraftfulla exekveringskärnan, men en bra utgångspunkt för Pentium M. Kom ihåg att Pentium III:s exekveringskärna delvis var skyldig till AMD:s tidiga framgångar med Athlon, så prestandamässigt skulle Intel få sitt arbete avbrutet för dem.
Med Pentium III:s avrättningsenheter, gick Intel till stan med Pentium M-arkitekturen. De implementerade en extremt låg effekt, men mycket stor L2-cache – initialt på 1MB och växte senare till 2MB i 90nm Pentium M. Den stora L2-cachen spelar en mycket viktig roll i Pentium M-arkitekturen, eftersom den lyfter fram ett mycket djärvt designbeslut – att hålla Pentium M-ledningen fylld till varje pris. För att nå högre frekvenser var Intel tvungen att förlänga pipelinen för Pentium M från den för Pentium III. Problemet med en förlängd pipeline är att alla bubblor i röret (slösade cykler) är bortkastad kraft, och ju fler av dem du har, desto mer kraft slösar du. Så Intel utrustade Pentium M med en mycket stor L2-cache med mycket låg latens för att hålla den pipeline full. Tänk på det som att placera en riktigt stor stormarknad bredvid ditt hem istället för att ha en mindre bredvid ditt hem eller en stor 16 mil bort – det finns uppenbara kompromisser, men om ditt mål är att förbli effektiv är valet klart .
En stor och låg latens L2-cache räcker dock inte. Intel utrustade också Pentium M med en ganska sofistikerad (på den tiden) grenprediktionsenhet. Med varje felförutspådd gren hamnar du på ett stort antal bortkastade klockcykler och det leder till slöseri med kraft – så höj grenprediktorn och se till att du nästan aldrig missförutsäger något i maktens namn.
Nästa sak att ta itu med var chiplayout. Normalt är processorer designade för att utnyttja de snabbaste möjliga kretsarna inom mikroprocessorn, men i den maktmedvetnas ögon slösade varje krets som kunde köras snabbare än vad den behövde. Så Pentium M blev den första Intel-processorn designad med en klockhastighetsvägg i åtanke. Intel skulle behöva förlita sig på sin tillverkning för att öka klockhastigheten från en generation till nästa. Det är därför det tog flytten från 130nm ner till 90nm för Pentium M att nå 2,0GHz trots att den lanserades vid 1,6GHz.
Det gjordes andra framsteg i kärnan för att förbättra prestanda, saker som micro-ops fusion och en dedikerad stack manager är också på spel. Vi har pratat i detalj om alla funktioner som ingick i den första Pentium M och dess senare 90nm-revision (Dothan), men slutresultatet är en CPU som är mycket konkurrenskraftig med Athlon 64 och Pentium 4 i bärbara datorer.
Ta den första Pentium Ms till exempel; vid 1,6 GHz var de första Pentium Ms snabbare än 2,66 GHz Pentium 4s i bärbara datorer i affärs- och innehållsskapande applikationer. På senare tid lyckades den första 2,0 GHz Pentium Ms baserad på Dothan-kärnan överträffa Pentium 4 3,2 GHz och Athlon 64 3000+. Ganska imponerande för en bärbar dator, men vad händer när du går över till skrivbordsvärlden?
På skrivbordet körs Pentium 4 med högre klockhastigheter, liksom Athlon 64. Både Pentium 4 och Athlon 64 har dubbelkanals DDR-plattformar på skrivbordet, till skillnad från de flesta bärbara datorer där ute. Har Pentium M vad som krävs för att vara lika konkurrenskraftig på skrivbordet som i mobilsektorn? Nu när de första Pentium M-moderkorten för stationära datorer levereras, är det därför den här recensionen är här – för att ta reda på det.
