O microprocessador Intel Pentium Pro de 1995 – MCC

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Em 1 de novembro de 1995, a fabricante de chips Intel lançava seu novo microprocessador de 32 bits Intel Pentium Pro, focado no uso em servidores e estações de trabalho de alta performance.

Primeiro representante da 6ª geração de microprocessadores da família Intel x86, o microprocessador Intel Pentium Pro, embora inicialmente concebido para a dura missão de substituir o lendário Intel Pentium em todas as faixas de mercado, acabaria sendo direcionado pela empresa para o nicho de servidores e estações de trabalho de ponta, onde seu desempenho superior em sistemas de 32 bits poderia ser totalmente explorado.

Introduzindo a microarquitetura P6 (também chamada por alguns de i686), um salto evolucionário (e revolucionário) em relação ao núcleo P5 do predecessor Pentium, o Intel Pentium Pro trazia consigo, como uma das principais inovações, avanços profundos na forma como as instruções eram decodificadas, reordenadas e executadas internamente.

Isso porque, enquanto o Pentium convencional trabalhava de forma relativamente linear na execução de rotinas, o Pentium Pro analisava o fluxo de instruções do programa e as reorganizava de acordo com as dependências de dados, otimizando a execução, prevendo quais dados seriam necessários, reduzindo o tempo de espera entre operações e, consequentemente, aumentando drasticamente o desempenho em aplicações complexas.

microprocessador Intel Pentium Pro 2 — Seus dois “chips”, escondidos sob o encapsulamento

Essa capacidade, conhecida como “execução fora de ordem” (“out-of-order execution”) e “execução especulativa” (“speculative execution”), se tornaria o núcleo conceitual das futuras famílias de processadores Pentium II, Pentium III e até dos primeiros Pentium M, que mais tarde dariam origem à linha Intel Core.

No entanto, o diferencial que colocava o Intel Pentium Pro a um patamar superior ao dos concorrentes era seu sistema de memória cache L2 (Nível 2), agora integrado no mesmo encapsulamento do processador e conectado por um barramento dedicado de alta velocidade, o que era inédito na época e permitia que o cache operasse na mesma velocidade do núcleo da CPU.

Esta era uma característica revolucionária, visto que os processadores da época comumente operavam com a memória cache L2 de forma “externa” à CPU, o que a limitava à mesma velocidade de operação da placa-mãe. O Intel Pentium Pro teria modelos com opções de caches L2 de 256 KB, 512 KB ou até 1 MB (neste último caso, implementado com dois dies de 512 KB).

Outro quesito marcante do Intel Pentium Pro era seu suporte a multiprocessamento simétrico (SMP), podendo ser utilizado em sistemas com dois, quatro ou até oito processadores trabalhando em conjunto, recurso especialmente valorizado em servidores. Essa capacidade consolidaria o processador como uma peça fundamental na produção de grandes sistemas corporativos e de estações de trabalho profissionais, por fabricantes como a Compaq, a Dell, a HP e a IBM.

microprocessador Intel Pentium Pro 4 — Anúncio da época

Construído a partir de 5,5 milhões de transistores em tecnologia de 0,6 micrômetros (0,35 micrômetros posteriormente), o Intel Pentium Pro teve modelos com frequências de operação variando de 150 MHz a 200 MHz (barramento externo de 60 a 66MHz), valores que, aliados à sua microarquitetura avançada, ofereciam desempenho excepcional em aplicações nativas de 32 bits.

O encapsulamento do Intel Pentium Pro, conhecido como “Socket 8”, era um grande módulo cerâmico multichip (MCM) de 387 pinos, que acomodava o conjunto duplo de chips em seu interior. A integração do die do processador com o die do cache L2 no mesmo encapsulamento, interligados por um barramento de velocidade total (o “Back-Side Bus” ou BSB) feito com fios de ouro, embora fosse o fator que garantiria seu alto desempenho, também tornaria extremamente cara sua fabricação, especialmente em função de seu “baixo rendimento” de produção (yield), onde um defeito em qualquer um dos dies ou interconexões significava descartar o conjunto inteiro.

O processador se destacaria especialmente em ambiente 32 bits, como nos casos dos sistemas operacionais baseados em Windows NT, OS/2 e algumas variantes Unix, capazes de tirar total proveito de sua arquitetura avançada. Sua capacidade de suportar o uso nativo de multiprocessamento, permitindo que servidores e estações de trabalho de ponta utilizassem múltiplos processadores Intel Pentium Pro em uma única placa-mãe, era um enorme diferencial para o mercado corporativo.

microprocessador Intel Pentium Pro 3 — Vista ao microscópio

Contudo, apesar de seu projeto visionário, o Pentium Pro teria como grande ponto fraco seu desempenho sofrível na execução de softwares de 16 bits, que ainda eram amplamente utilizados na época, como era o caso dos sistemas MS-DOS, Windows 3.11 ou mesmo do Windows 95.

Isso se devia à maneira como o processador lidava com a tradução e execução de instruções legadas, o que tornava o Pentium original mais rápido em muitas tarefas do dia a dia para os usuários domésticos. Por essa razão, o Pentium Pro seria adotado quase que exclusivamente para uso em servidores corporativos, estações de engenharia e ambientes de processamento científico (incluindo supercomputadores) e financeiro, onde predominavam sistemas de 32 bits e demandas de alto desempenho.

Mas apesar de não ter sido, digamos, muito “popular”, ele deixaria seu DNA nas futuras gerações de CPUs Intel, como o Pentium II], lançado em maio de 1997, essencialmente um Pentium Pro aprimorado, mas com melhor suporte a instruções de 16 bits, adição do conjunto de instruções multimídia MMX, além de mudanças no encapsulamento (o Slot 1) e no cache L2, agora em um módulo separado.

A produção do Pentium Pro foi encerrada em 1998, mesmo ano de lançamento do seu sucessor Pentium II Xeon, após cerca de três anos de comercialização. Embora não tenha alcançado sucesso um comercial “massivo”, ele é amplamente reconhecido como um dos marcos da engenharia de processadores, introduzindo conceitos e técnicas que se perpetuariam nas décadas seguintes.

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Montando uma estação de trabalho com Intel Pentium Pro

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