ペンティアムIII

ペンティアムIII

一般情報
発売	1999年2月28日
製造中止	2004年4月23日（デスクトップユニットの場合） 2007年5月18日（モバイルユニットの場合）[1]
販売元	インテル
デザイン：	インテル
共通メーカー	インテル
製品コード	カトマイ: 80525 コッパーマイン: 80526 コッパーマインT: 80533 テュアラティン: 80530
パフォーマンス
最大CPU クロックレート	400MHz～1.4GHz
FSB速度	100 MT/秒から133 MT/秒
キャッシュ
L1キャッシュ	32 KB (16 KB データ + 16 KB 命令)
L2キャッシュ	128～512KB
アーキテクチャと分類
テクノロジーノード	250nm～130nm
マイクロアーキテクチャ	P6
命令セット	IA-32
拡張機能	MMX、南南東
物理的仕様
トランジスタ	カトマイ：950万 コッパーマイン：2800万 テュアラティン: 4,700万人
コア	1
ソケット	スロット 1 ソケット370 ソケット 495 (モバイル) ソケット 479 (モバイル)
製品、モデル、バリエーション
コア名	Katmai (デスクトップのみ) コッパーマイン Coppermine T (デスクトップのみ) テュアラティン
変異体	セレロン
歴史
前任者	ペンティアムII
後継	ペンティアム4
サポート状況
サポートされていません

Pentium III ^[2] ( Intel Pentium III Processorとして販売、非公式にはPIIIまたはP3 ) ブランドは、1999 年 2 月 28 日に発表された第 6 世代P6 マイクロアーキテクチャに基づくIntelの32 ビット x86デスクトップおよびモバイルCPUを指します。 ^{[要出典]このブランドの初期のプロセッサは、それ以前の}Pentium IIブランドのプロセッサと非常によく似ていました。最も顕著な違いは、ストリーミング SIMD 拡張命令(SSE)セット(浮動小数点および並列計算を高速化するため) の追加と、製造時にチップに埋め込まれる物議を醸すシリアル番号の導入でした。

2000年後半にPentium 4が発売された後も、Pentium IIIは生産され続け、2003年初頭まで新モデルが導入されました。その後、デスクトップユニットでは2004年4月に^[3]、モバイルユニットでは2007年5月に生産が中止されました。^[1]

Pentium III は、その前身であるPentium IIと同様に、ローエンド バージョンにはCeleronブランド、ハイエンド (サーバーおよびワークステーション) 派生製品にはXeon ブランドが付属していました。Pentium III は最終的にPentium 4に置き換えられましたが、その Tualatin コアは、 P6 マイクロアーキテクチャのアイデアを多く取り入れたPentium M CPUのベースにもなりました。その後、 Pentium 4 プロセッサに搭載されていたNetBurstではなく、Pentium M ブランドの CPU のPentium M マイクロアーキテクチャが、Intel のエネルギー効率に優れたCore マイクロアーキテクチャ( Core 2、Pentium Dual-Core、Celeron (Core)、Xeon ブランドの CPU) のベースとなりました。

最初の Pentium III の派生型は Katmai (Intel 製品コード 80525) でした。これはDeschutes Pentium II をさらに発展させたものでした。Pentium III は Pentium II に比べてトランジスタが 200 万個増加しました。違いは、実行ユニットと SSE 命令サポートの追加、およびL1 キャッシュコントローラの改良^[要出典]です(L2 キャッシュ コントローラは変更されませんでした。いずれにしても Coppermine 用に完全に再設計される予定だったためです)。これらにより、"Deschutes" Pentium II に比べてパフォーマンスがわずかに向上しました。 1999 年 2 月 28 日に 450 MHz と 500 MHz の速度で最初にリリースされました。さらに 2 つのバージョンがリリースされました。1999 年 5 月 17 日には 550 MHz、1999 年 8 月 2 日には 600 MHz です。1999 年 9 月 27 日、Intel はそれぞれ 533 MHz と 600 MHz で動作する 533B と 600B をリリースしました。末尾の「B」は、以前のモデルの 100 MT/s FSB ではなく、133 MT/s FSB を備えていることを示しています。

Katmaiには、512KBのL2キャッシュ（2500万個のトランジスタを追加）を除いて950万個のトランジスタが含まれており、寸法は12.3 mm x 10.4 mm（128 mm ^{2 ）です。これは、5レベルの}アルミニウム相互接続を備えた250nm相補型金属酸化膜半導体（CMOS）プロセスであるIntelのP856.5プロセスで製造されています。^[4] KatmaiはPentium IIと同じスロットベースの設計を採用していましたが、CPUコアがヒートシンクに直接接触できる新しいスロット1シングルエッジコンタクトカートリッジ（SECC）2を採用していました。Pentium IIIの450MHzと500MHzの初期モデルのいくつかは、OEM向けの古いSECCカートリッジにパッケージ化されていました。

愛好家にとって注目すべきステップ レベルは SL35D でした。このバージョンの Katmai は公式には 450 MHz と評価されていましたが、600 MHz モデル用のキャッシュ チップが含まれていることが多く、通常は 600 MHz で動作できます。

2 番目のバージョンはコード名 Coppermine (Intel 製品コード: 80526) で、1999 年 10 月 25 日に 500、533、550、600、650、667、700、および 733 MHz で動作してリリースされました。1999 年 12 月から 2000 年 5 月にかけて、Intel は 750、800、850、866、900、933、および 1000 MHz (1 GHz) の速度で動作する Pentium III をリリースしました。100 MT/s FSB および 133 MT/s FSB の両方のモデルが製造されました。同じ周波数で既に利用可能であったモデルについては、新しい 180 nm 製造プロセスを使用するコアであることを示すために、モデル名に "E" が追加されました。後に 133 MHz FSB モデルを表すために「B」が追加され、「EB」サフィックスが付けられました。全体的なパフォーマンスでは、Coppermine は、競合するAdvanced Micro Devices (AMD) Athlonに対して若干の優位性がありましたが、AMD が独自のダイ シュリンクを適用し、Athlon にオンダイ L2 キャッシュを追加したことで、その優位性は逆転しました。Athlon は浮動小数点を多用するコードでは優位性を保ちましたが、Coppermine は SSE 最適化を使用するとパフォーマンスが向上しましたが、実際には、クロック単位では 2 つのチップのパフォーマンスにほとんど違いはありませんでした。ただし、AMD は Athlon のクロックを高くすることができ、Pentium 4 の発売前に 1.2 GHz の速度に達しました。

パフォーマンスの面では、Coppermine はオンチップ L2 キャッシュを導入したことで、Katmai よりも大きな進歩を遂げたと言えるでしょう。Intel はこれをAdvanced Transfer Cache (ATC) と名付けました。ATC はコアクロック速度で動作し、容量は 256 KB で、Mendocino Celeron に以前搭載されていたオンチップキャッシュの 2 倍です。ATC は 8 ウェイ セットアソシエイティブで、 Double Quad Word Wide 256 ビット バスを介してアクセスします。これは Katmai の 4 倍の幅です。さらに、レイテンシは Katmai に比べて 4 分の 1 に短縮されました。Intel の別のマーケティング用語はAdvanced System Bufferingで、これは 133 MT/s システム バスをより有効に活用するための改善を網羅しています。これには、6 つのフィル バッファー (Katmai では 4 つ)、8 つのバス キュー エントリ (Katmai では 4 つ)、および 4 つのライトバック バッファー (Katmai では 1 つ) が含まれます。^[5] AMD Athlonからの競争圧力を受けて、Intelは内部を作り直し、最終的にいくつかのよく知られたパイプラインストールを排除しました。^[要出典]その結果、ストールの影響を受けるアプリケーションはCoppermine上で最大30％高速化しました。^[要出典] Coppermineには2,900万個のトランジスタが含まれており、180nmプロセスで製造されました。

Coppermineは、ソケット370で使用する場合は370ピンFC-PGAまたはFC-PGA2 、スロット1（900と1100を除くすべての速度）の場合はSECC2で利用できました。FC-PGAおよびスロット1のCoppermine CPUには露出したダイがありますが、866 MHzモデル以降のほとんどの高周波数SKUは、統合ヒートスプレッダ（ IHS）を備えたFC-PGA2バリアントでも製造されました。ダイとヒートシンクの間に金属とサーマルペーストの別の層が追加されるため、これ自体は熱伝導性を向上させませんでしたが、ヒートシンクをダイに対して平らに保つのに大いに役立ちました。IHSのない初期のCoppermineでは、ヒートシンクの取り付けが困難でした。^[6]ヒートシンクがダイに対して平らに配置されていない場合、熱伝達効率が大幅に低下しました。一部のヒートシンク製造業者は、ヒートシンクが平らに取り付けられるように AMD が「Thunderbird」Athlon で行ったのと同様に、自社製品にパッドを取り付け始めました。愛好家コミュニティは、平らなインターフェースを維持するためにシムを作成するまでになりました。^[7]

1.13GHz版（S-Spec SL4HH）は2000年半ばに発売されたが、HardOCPとTom's Hardware ^[8]の共同研究により、新しいCPUスピードグレードの動作にさまざまな不安定性があることが発見され、リコールされたことは周知の事実である。Coppermineコアは、プロセッサのマイクロコードへのさまざまな調整、効果的な冷却、より高い電圧（1.75V対1.65V）、および特別に検証されたプラットフォームがなければ、1.13GHzの速度に確実に到達できなかった。^{[8] Intelは、独自のVC820} i820ベースのマザーボードでのみプロセッサを公式にサポートしていたが、このマザーボードでさえ、ハードウェアレビューサイトの独立したテストで不安定性を示した。安定したベンチマークでは、パフォーマンスが標準以下であることが示され、1.13GHz CPUは1.0GHzモデルと同等だった。Tom's Hardwareは、このパフォーマンス不足は、安定性を向上させるためにCPUとマザーボードのチューニングを緩めたためだとした。^[9]インテルは新しいcD0ステッピングを使用して問題を解決するのに少なくとも6か月を要し、2001年に1.1GHzと1.13GHzのバージョンを再リリースしました。

マイクロソフトのXboxゲーム コンソールは、 Micro-PGA2フォーム ファクタの Pentium III/Mobile Celeron ファミリの派生版を使用しています。チップの sSpec 指定子は SL5Sx で、Mobile Celeron Coppermine-128プロセッサに似ています。Coppermine-128 Celeron と 128 KB L2 キャッシュと 180 nm プロセス技術を共有していますが、Pentium III の 8 ウェイ キャッシュ アソシエティビティを維持しています。^[10]

コードネームから銅の相互接続を使用しているという印象を与えるかもしれませんが、実際には相互接続はアルミニウムでした。

このリビジョンは Coppermine と Tualatin の中間段階であり、後者に存在する低電圧システム ロジックをサポートしますが、コア電力は前者の以前に定義された電圧仕様の範囲内であるため、古いシステム ボードでも動作します。

Intel は、cD0 ステッピングの最新の FC-PGA2 Coppermine を使用し、1.25 V AGTLおよび通常の 1.5 V AGTL+信号レベルでの低電圧システム バス操作で動作し、差動またはシングルエンド クロッキングを自動検出するように変更しました。この変更により、古い Socket 370 ボードとの互換性を維持しながら、Tualatin CPU をサポートする最新世代の Socket 370 ボードと互換性を持つようになりました。Coppermine T には、双方向対称マルチプロセッシング機能もありましたが、Tualatin ボードのみでした。

これらは、数字「80533」を含む部品番号によってTualatinプロセッサと区別できます。たとえば、1133MHz SL5QK P/NはRK80533PZ006256ですが、1000MHz SL5QJ P/NはRK80533PZ001256です。^[11]

3番目のリビジョンであるTualatin (80530)は、Intelの新しい130 nmプロセスの試験版であった。TualatinベースのPentium IIIは、2001年から2002年初頭にかけて、1.0、1.13、1.2、1.26、1.33、1.4GHzの速度でリリースされた。Coppermineの基本的な縮小版であり、L2キャッシュをより有効に活用するためにPentium 4やAthlon XPに似たデータプリフェッチロジックを追加したことを除いて新機能は追加されなかったが、これらの新しいCPUと比較すると、FSB帯域幅が比較的小さいため(FSBは133MHzのまま)、その使用は限られている。^[12] 256KBと512KBのL2キャッシュを備えたバリアントが製造され、後者はPentium III-Sと呼ばれた。このバリアントは主に低消費電力サーバー向けで、Tualatinライン内ではSMPサポートのみを備えていた。

Socket 370の指定は維持されたが、1.5 V AGTL+の代わりに1.25 AGTL信号を使用したため、以前のマザーボードとの互換性がなくなった。^[12]この混乱はチップセットの命名にも引き継がれ、i815チップセットのBステップのみがTualatinプロセッサと互換性があった。^[13]また、Intelによって新しいVRMガイドラインも設計され、バージョン8.5ではより細かい電圧ステップが必要となり、負荷ラインVcoreが導入された（バージョン8.4の電流に関係なく固定電圧の代わりに）。^{[14] [15] [16]}一部のマザーボードメーカーは、この変更を青色のソケット（白色ではなく）でマークし、Coppermine CPUとの下位互換性を保つことが多かった。

Tualatin は、その後 2 年間 Intel の主力モバイル チップ (Pentium 4 は消費電力がはるかに多かったため、この役割には適していませんでした) となった、非常に人気の高い Pentium III-M モバイル プロセッサの基盤にもなりました。このチップは、消費電力とパフォーマンスのバランスが優れていたため、パフォーマンス ノートブックと「薄型軽量」カテゴリの両方で採用されました。

Tualatin ベースの Pentium III は、最速の Willamette ベースの Pentium 4 や Thunderbird ベースの Athlon と比較しても、一部のアプリケーションでは優れたパフォーマンスを発揮しました。しかし、前述のように既存のシステムとの互換性がないため、その魅力は限定的でした。また、Tualatin 用に Intel が公式にサポートする唯一のチップセットである i815 は、互換性のない古い440BXチップセットの 1 GB の登録 RAM に対して、512 MB の RAM しか処理できませんでした。しかし、愛好家のコミュニティは、当時普及していた BX チップセット ベースのボードで Tualatin を実行する方法を見つけましたが、これは多くの場合、簡単な作業ではなく、ある程度の技術スキルが必要でした。

Tualatin ベースの Pentium III CPU は、パッケージ上部に固定された金属製の統合ヒートスプレッダー (IHS) によって、Coppermine ベースのプロセッサと視覚的に区別できます。ただし、Coppermine Pentium III の最終モデルにも IHS が搭載されています。統合ヒートスプレッダーは、実際には FC-PGA2 パッケージとFC-PGAを区別するものであり、どちらもソケット 370 マザーボード用です。^[17]

ヒート スプレッダが追加される前は、ヒートシンクを Pentium III に取り付けるのが難しいことがありました。斜めの力でコアに力をかけると、コアの端や角が割れて CPU が壊れる可能性があるため、注意する必要がありました。また、CPU とヒートシンクの表面を平らに合わせるのが難しいこともありました。これは、良好な熱伝達にとって非常に重要な要素です。ソケット 370 CPU では、ソケット ベースのクーラーを取り付けるために必要な力と、より狭く 2 面の取り付け機構 (スロット 1 は 4 点取り付け) のため、スロット 1 の前身と比較して、この問題はますます困難になりました。そのため、また 130 nm Tualatin のコア表面積が 180 nm Coppermine よりもさらに小さかったため、Intel は Tualatin および将来のすべてのデスクトップ プロセッサに金属製のヒートスプレッダを搭載しました。

テュアラティン コアは、インテルが大規模な製造および設計施設を構えるオレゴン州のテュアラティン渓谷とテュアラティン川にちなんで命名されました。

Katmai は Pentium II "Deschutes" と同じ 250 nm プロセスで製造されていたため、最小限のシリコンを使用してストリーミング SIMD 拡張命令(SSE) を実装する必要がありました。^[18]この目標を達成するために、Intel は既存の 64 ビット データ パスをダブル サイクルし、SIMD-FP 乗算器ユニットと x87 スカラー FPU 乗算器を 1 つのユニットに統合することで、 128 ビット アーキテクチャを実装しました。既存の 64 ビット データ パスを利用するために、Katmai は各 SIMD-FP 命令を 2 つのμopsとして発行します。SSE のアーキテクチャ幅の半分のみを実装していることを部分的に補うために、Katmai は SIMD-FP 加算器を 2 番目のディスパッチ ポート上の別のユニットとして実装します。この構成により、SIMD 乗算の半分と独立した SIMD 加算の半分を一緒に発行できるため、少なくとも乗算と加算が均等に分散されたコードでは、ピーク スループットが 1 サイクルあたり 4 つの浮動小数点演算に戻ります。^{[4] [19]}

問題は、Katmai のハードウェア実装が、SSE 命令セットによって暗示される並列処理モデルと矛盾していたことです。プログラマーは、コード スケジューリングのジレンマに直面しました。「SSE コードは、Katmai の限られた実行リソースに合わせて調整するべきでしょうか、それとも、より多くのリソースを持つ将来のプロセッサに合わせて調整するべきでしょうか?」Katmai 固有の SSE 最適化により、Pentium III ファミリでは最高のパフォーマンスが得られましたが、Coppermine 以降や、Pentium 4 や Core シリーズなどの将来の Intel プロセッサでは最適ではありませんでした。

Pentium IIIは、プロセッサシリアル番号（PSN）と呼ばれる、一意で取得可能な識別番号を搭載した最初のx86 CPUでした。Pentium IIIのPSNは、BIOSでこの機能が無効になっていない限り、CPUID命令を通じてソフトウェア^[20]で読み取ることができます。

1999年11月29日、欧州議会の科学技術オプション評価（STOA）委員会は、電子監視技術に関する報告書を受けて、議会委員会のメンバーに「これらのチップが欧州市民のコンピュータにインストールされるのを防ぐ」法的措置を検討するよう要請した。^[21]

Intel は最終的に Tualatin ベースの Pentium III から PSN 機能を削除し、この機能は Pentium 4 および Pentium M には存在しませんでした。

ほぼ同等の機能である保護プロセッサ識別番号（PPIN）は、IntelのIvy Bridgeアーキテクチャと互換性のあるZen 2 AMD CPUから始まり、ほとんど公表されることなくx86 CPUに追加されました。これはモデル固有のレジスタのセットとして実装されており、マシンチェック例外処理に役立ちます。^[22]

Pentium IIIにハードウェアベースの乱数ジェネレータという新しい機能が追加されました。^{[23] [24]}これは「複数の発振器が出力を組み合わせ、奇数波形が非同期でサンプリングされる」と説明されています。^[25]

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