Pentium Pro - Como Funciona | Clube do Hardware

Como funciona

Considerado o processador topo de linha da Intel, o Pentium Pro (que alguns chamam de P6) é um processador que está cada vez mais sendo utilizado, especialmente em servidores de rede. Facilmente encontramos nos classificados micros baseados no Pentium Pro, alguns até com mais de um processador por placa-mãe.

Ao que tudo indica, a Intel jogou um pouco para o escanteio a utilização do Pentium Pro para usuário final (em outras palavras, eu, você e a torcida do Flamengo), pois está lançando o Pentium MMX.

CISC vs. RISC

Todos os processadores até o Pentium utilizam uma tecnologia denominada CISC (Complex Instruction Set Computing). Esta classe de processadores possui um conjunto de instruções grande e uma área denominada microcódigo, responsável por armazenar como o processador deve manipular cada instrução individualmente. à medida em que novas instruções eram acrescidas, o decodificador de instruções do processador tinha que ficar mais complexo, o que o tornava mais lento. O microcódigo ficava maior, o que acarretava, além da lentidão, um processador fisicamente maior e mais difícil de ser construído. Isto quer dizer que, paradoxalmente, quanto mais "poderoso" fosse o processador, mais lento e difícil de ser construído ele ficaria.

Para driblar este problema, a Intel inovava seus processadores com características específicas de aumento de performance, como o cache de memória interno e arquitetura superescalar (o Pentium funciona como se fosse dois processadores trabalhando em paralelo; ele é capaz de executar duas instruções por pulso de clock).

A solução para construir processadores mais rápidos é a utilização da tecnologia RISC (Reduced Instruction Set Computing). Ao contrário da tecnologia CISC, processadores RISC são muito simples de serem construídos, pois não possuem decodificador de instruções ou microcódigo. Cada bit de uma instrução abre ou fecha um determinado circuito lógico dentro do processador, diretamente, fato que torna este tipo de processador muito mais rápido.

Seria muito interessante que todos os processadores fossem RISC, mas existe um grande problema: as duas tecnologias são incompatíveis. Assim, se os novos processadores da Intel fossem totalmente RISC, você não poderia "rodar" nenhum programas que você já possui. Não daria certo, né?

A solução da Intel foi a construção de um processador híbrido: o Pentium Pro internamente é um processador RISC o que, teoricamente, o tornaria muito mais rápido que um Pentium comum sob uma mesma freqüência de operação (clock). Para compreender instruções CISC, há um decodificador CISC à sua entrada, que transforma as instruções CISC recebidas em tantas instruções RISC-equivalentes forem necessárias para executar a tarefa pretendida. Ao que parece, esta tecnologia híbrida continuará existindo nos próximo processadores da Intel.

Entre erros e acertos

A idéia de construção de um processador híbrido é bastante interessante, pois faz com que finalmente PCs possam ter umo desempenho realmente astronômica. A Intel, porém, errou feio em um detalhe importante do projeto do Pentium Pro: o seu decodificador CISC foi desenvolvido basicamente para trabalhar com código de 32 bits - ou seja, com sistemas operacionais como o Windows NT, OS/2 e Netware. Todos nós sabemos que a maioria dos usuários ainda trabalha com sistemas operacionais de 16 bits como o MS-DOS, Windows 3.x e Windows 95. (Nota: o Windows 95 é um sistema operacional híbrido; apesar da Microsoft declarar que se trata de um "sistema operacional de 32 bits", isto não é totalmente verdade. Grande parte do seu código ainda é de 16 bits de modo a tornar-se compatível com aplicativos escritos para o Windows 3.x).

Isto quer dizer que, se tivermos um Pentium-200 e um Pentium Pro-200, um Windows 3.11 será mais rápido no Pentium e não no Pentium Pro, por mais incrível que possa parecer.

Conclusão: Não vale a pena adquirir um micro baseado no Pentium Pro se você for utilizar MS-DOS, Windows 3.x ou Windows 95.

Processadores de outros fabricantes - em especial o 6x86 da Cyrix e o 5K86 da AMD - também possuem arquitetura híbrida CISC/RISC, com a vantagem de possuírem um decodificador otimizado para código tanto de 32 bits quanto de 16 bits.

O Cache de Memória

A segunda grande diferença do Pentium Pro é em relação ao cache de memória. O Pentium trabalha com dois caches de memória: um interno (chamado cache L1) de 16 KB e um externo (chamado cache L2) com tamanho variável, normalmente na ordem de 256 KB ou 512 KB. O Pentium Pro traz os dois caches dentro do próprio processador.

Vantagem: Velocidade. A placa-mãe trabalha no máximo a 66 MHz (um Pentium-200 trabalha com 200 MHz internamente e 66 MHz externamente). Isto quer dizer que num Pentium o acesso ao cache de memória externo é feito, no máximo, a 66 MHz. No Pentium Pro, como o cache L2 é interno, o acesso é feito na mesma freqüência do processador. Ou seja, um Pentium Pro-200 faz o acesso ao cache de memória L2 a 200 MHz.

Existem duas versões de Pentium Pro: com cache L2 de 256 KB e de 512 KB (a Intel promete o lançamento do Pentium Pro com 1 MB de cache L2 para breve), pois o cache L2 está agora dentro do processador e não mais na placa-mãe.

Segundo a Intel, se o cache L2 do Pentium Pro fosse externo, seria necessário 2 MB de cache para atingir o desempenho de um Pentium Pro com cache L2 integrado de 256 KB.

Demais características do Pentium Pro

Arquitetura superescalar em tripla canalização: O Pentium Pro internamente funciona como se fossem três processadores em paralelo, sendo capaz de executar até três instruções por pulso de clock;
Execução Dinâmica: O Pentium Pro é capaz agora de ir carregando e executando instruções que estão adiante do ponto em que o programa está sendo executado, de modo a manter as suas três canalizações cheias a maior parte do tempo.
Melhorias do Controlador de Cache - Execução fora de ordem e previsão de desvio.

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