La era de las PC: Pentium II y Pentium !!!, la alta tecnología en manos de los usuarios
Pentium II
Uno de los principales problemas del Pentium Pro no provenía de su avanzada y eficiente arquitectura, sino de lo costoso que salía producirlo para un sóquet, debido a la integración de la memoria caché L2 y otras características. Era complicado apiñonar las características necesarias en un espacio tan pequeño con la litografía de la época que era de 0.35 µm.
Así, Intel decidió tomar el camino de un Circuito Impreso (PCB) para generar una tarjeta secundaria (daughterboard) donde se colocarían los componentes del procesador, y ello se insertaría en una ranura especialmente diseñada para albergarla. La tecnología del Pentium Pro se colocó en esta tarjeta secundaria, con la memoria caché asociada y algunas mejoras a la arquitectura: como una agilización en la ejecución del código de 16 bits, el conjunto de instrucciones SIMD Intel MMX, la agilización de la ductería y el uso de cachés más eficientes.
Como dato curioso, cuando Intel presentó la marca Pentium, hubo cierta especulación alrededor del nombre para las siguientes generaciones de sus procesadores, que si se llamarían Sextium, Heptium, Octium, etcétera. Sin embargo, con la aparición de la marca Pentium II hubo un cierto desconcierto. ¿Intel se seguiría por este derrotero? (continuar con el uso de la marca Pentium con distintivos como II, III, etcétera) ¿En algún momento cambiaría a la secuencia esperada? (Sextium, Heptium...) Es muy posible que Intel haya optado por continuar con la marca Pentium debido al firme posicionamiento en el mercado que había logrado la marca y era bastante más económico que posicionar nuevas marcas.
Así, la primera versión, con el nombre código Klamath, llegó al mercado con frecuencias de 233 y hasta 300 MHz. Contenía 7.5 millones de transistores en una litografía de 0.35 µm montada en un cartucho de 242 contactos. La siguiente versión, con el nombre código Deschutes, trajo diversas mejoras, entre ellas la adición de una línea especialmente diseñada para servidores y estaciones de trabajo: Pentium II Xeon, presentada en 1998, y que fue la primera vez que la marca Xeon vio la luz.
El Pentium II también tuvo una versión para equipos de consumo masivo al que Intel denominó Celeron y que también presentó durante 1998. Básicamente, era un Pentium II con la caché L2 deshabilitada o, en algunos casos, significativamente reducida. Así, la impresionante arquitectura P6 pudo estar presente en los tres principales niveles de cómputo: Alto rendimiento con Pentium II Xeon, Convencional con Pentium II y Consumo masivo con Celeron. Y no sólo eso, también presentó versiones especialmente diseñadas para equipos portátiles.
Pentium !!!
Tanto la integración de la tecnología DirectX en Windows 98, como los requerimientos de cómputo científico trajeron la necesidad de integrar instrucciones vectoriales que aceleraran los cálculos matemáticos de punto flotante así como los paralelos. Si bien, Intel ya había presentado MMX el 8 de enero de 1997, este conjunto de tipo Una Instrucción, Multiples Datos (SIMD) tenía dos problemas: 1) reutilizaba registros propios de la unidad FPU x87, con lo que no se podía trabajar con SIMD y punto flotante a la vez, y 2) sólo funcionaba con números enteros.
Intel, entonces, se puso a trabajar en un conjunto de instrucciones SIMD que pudiera trabajar con datos de punto flotante de precisión simple y que funcionara en un conjunto independiente de registros (los registros XMM) y lo logró presentar en 1999 junto con el lanzamiento de su línea de procesadores Intel Pentium !!!. El lanzamiento se hizo apenas unos meses después de que Advanced Micro Devices hubiese presentado una tecnología con la misma finalidad a la que llamó 3DNow!, e inicialmente a esta tecnología se le conoció como Nuevas Instrucciones Katmai (KNI) (Katmai era el nombre código del primer núcleo del Pentium !!!).
Como ya se dijo, KNI apareció cuando los gráficos 3D se hicieron convencionales tanto en las PC multimedia como en los juegos. El despliegue de imágenes 3D dependía significativamente de que la FPU del procesador ejecutara cálculos vectoriales de punto flotante. Además, al ser vectoriales, estas instrucciones agilizarían el cómputo científico de alto rendimiento (HPC) con lo que fueron muy bienvenidas.
KNI agregó ocho registros de 128 bits que se fueron desde XMM0 hasta XMM7. Así, se permitió ejecutar operaciones de Fusión de Multiplicación y Suma (FMA) de 128 bits, y, aunque con sus limitaciones, permitían a las operaciones SIMD y escalares de punto flotante que se mezclaran sin que se afectara el rendimiento.
Es decir, para un procesador una Operación de Punto Flotante (FLOP) es, digamos, a + b o a * b. La cosa se complicaba sensiblemente para realizar una operación FMA como la siguiente: a * b + c en una sola operación, y solía tomar varios ciclos de reloj. Con los nuevos registros de 128 bits, esta operación se realizaría en un solo ciclo, con lo que se agilizaría sensiblemente el rendimiento matemático. Si bien esta explicación es simplista, pues tiene sus complejidades, al menos da la idea del beneficio de las instrucciones vectoriales introducidas en Katmai.
Pentium !!!, así, vio la luz con una importante adición en su potencia matemática que, a la postre, cambió su nombre de KNI a Extensiones de Flujo de SIMD (SSE). SSE se convirtió en un estándar y avanzó hasta SSE4 que se anunció el 27 de septiembre de 2006. Salvo algunas excepciones, como el juego de Quake, la tecnología 3DNow! no se usó y terminó muriendo en 2011. Para el 13 de diciembre de 2021, el kernel 5.16 de Linux se convirtió en el último que reconocería esta tecnología para centrarse en SSE y su ulterior evolución.
El Pentium !!! original contuvo 9.5 millones de transistores (sin incluir la caché L2 que agregaba 25 millones de transistores) en un dado basado en una litografía de 0.25 µm que funcionaba en 400 MHz y hasta 1.4 GHz, montado en un cartucho que se conectaba al mismo Slot 1 que el Pentium II. La segunda encarnación de Pentium !!!, con el nombre código Coppermine, fue fabricada en una litografía de 0.18 µm, lo cual permitió reducir significativamente el tamaño del dado y, entonces, regresar a un esquema de conector conocido como Socket 370.
Una variante de este procesador fue utilizada en la consola Microsoft Xbox. La última encarnación de Pentium !!! se dio con la aparición del núcleo Tualatin en 2001 que utilizó una litografía de 0.13 µm y que llegó hasta 1.4 GHz. La siguiente generación de procesadores de Intel no utilizaría P6 como su base. ¡Nos seguimos leyendo!
Como ya se dijo, KNI apareció cuando los gráficos 3D se hicieron convencionales tanto en las PC multimedia como en los juegos. El despliegue de imágenes 3D dependía significativamente de que la FPU del procesador ejecutara cálculos vectoriales de punto flotante. Además, al ser vectoriales, estas instrucciones agilizarían el cómputo científico de alto rendimiento (HPC) con lo que fueron muy bienvenidas.
KNI agregó ocho registros de 128 bits que se fueron desde XMM0 hasta XMM7. Así, se permitió ejecutar operaciones de Fusión de Multiplicación y Suma (FMA) de 128 bits, y, aunque con sus limitaciones, permitían a las operaciones SIMD y escalares de punto flotante que se mezclaran sin que se afectara el rendimiento.
Es decir, para un procesador una Operación de Punto Flotante (FLOP) es, digamos, a + b o a * b. La cosa se complicaba sensiblemente para realizar una operación FMA como la siguiente: a * b + c en una sola operación, y solía tomar varios ciclos de reloj. Con los nuevos registros de 128 bits, esta operación se realizaría en un solo ciclo, con lo que se agilizaría sensiblemente el rendimiento matemático. Si bien esta explicación es simplista, pues tiene sus complejidades, al menos da la idea del beneficio de las instrucciones vectoriales introducidas en Katmai.
Pentium !!!, así, vio la luz con una importante adición en su potencia matemática que, a la postre, cambió su nombre de KNI a Extensiones de Flujo de SIMD (SSE). SSE se convirtió en un estándar y avanzó hasta SSE4 que se anunció el 27 de septiembre de 2006. Salvo algunas excepciones, como el juego de Quake, la tecnología 3DNow! no se usó y terminó muriendo en 2011. Para el 13 de diciembre de 2021, el kernel 5.16 de Linux se convirtió en el último que reconocería esta tecnología para centrarse en SSE y su ulterior evolución.
Una variante de este procesador fue utilizada en la consola Microsoft Xbox. La última encarnación de Pentium !!! se dio con la aparición del núcleo Tualatin en 2001 que utilizó una litografía de 0.13 µm y que llegó hasta 1.4 GHz. La siguiente generación de procesadores de Intel no utilizaría P6 como su base. ¡Nos seguimos leyendo!
Comentarios