P6（マイクロアーキテクチャ）

P6マイクロアーキテクチャは、第6世代のIntel x86マイクロアーキテクチャであり、1995年にPentium Proマイクロプロセッサで初めて実装されました。2000年にPentium 4で使用されたNetBurstマイクロアーキテクチャによって部分的に後継されましたが、2000年代半ばまで新しいプロセッサで使用され続けました。Coreマイクロアーキテクチャは、 64ビット、XDビット、およびSSE3を実装したP6のEnhanced Pentium Mバリアントの進化形であり、後にP6とNetBurstの両方の後継となりました。

P6は、Pentium ProからPentium IIIまで、インテルの主力製品に採用され、低消費電力、優れた整数演算性能、そして比較的高い命令/サイクル（IPC）で広く知られていた。

P6コアは、インテルのx86アーキテクチャにおける第6世代マイクロプロセッサである。P6コアを初めて搭載したのは、 1995年に登場したPentium Pro CPUであり、これは初代Pentium（P5）の後継機種にあたる。

P6プロセッサは、IA-32命令をバッファリングされたRISCライクなマイクロオペレーションのシーケンスに動的に変換し、マイクロオペレーションを分析して並べ替え、複数の実行ユニットに同時に発行できる並列化可能なオペレーションを検出します。^{[ 2 ]} この技術を使用するようにIntelが設計した最初のx86マイクロプロセッサはPentium Proでしたが、1994年に発表されたNexGen Nx586はそれより前にこの技術を使用していました。

P6コアでx86空間において初めて実装されたその他の機能には、以下のようなものがある。

• 投機的実行とアウトオブオーダー実行（インテルでは「動的実行」と呼んだ）は、実行コアに新たなリタイアユニットを必要とした。これによりパイプラインの停止が軽減され、Pentium Proおよびそれ以降の世代のCPUの速度スケーリングの向上に部分的に貢献した。
• スーパーパイプラインは、Pentiumの5段パイプラインからPentium Proおよび初期のPentium III（Coppermine）の14段パイプラインへと増加し、最終的には、前世代で発生したエネルギー効率の悪さや高電圧の問題により、組み込みおよびモバイル市場向けのPentium Mの10段未満のパイプラインへと変化し、その後、製造プロセスの改善と同時にクロック速度を上げるのが困難であったため、 Core 2では再び10～12段パイプラインへと延長されましたが、より深いパイプライン設計による消費電力の増加による悪影響をある程度相殺することができます。
• フロントサイドバスは、ガンニングトランシーバーロジックの変種を使用して、4 つの独立したプロセッサがシステムリソースを共有できるようにする。^{[ 3 ]}
• 物理アドレス拡張（PAE）と、64 GBの物理メモリをサポートするより広い36ビットアドレスバス。^{[ 4 ]}
• レジスタリネーミングにより、パイプライン内の複数の命令をより効率的に実行することが可能になった。
• CMOV命令は、コンパイラの最適化で多用されます。
• Other new instructions: FCMOV, FCOMI/FCOMIP/FUCOMI/FUCOMIP, RDPMC, UD2.
• New instructions in Pentium II Deschutes core: FXSAVE, FXRSTOR.
• Pentium III の新しい命令:ストリーミング SIMD 拡張機能。

Pentium 4-MとMobile Pentium 4の発売後、新しいモバイルNetBurstプロセッサがモバイルコンピューティングには最適ではないことがすぐに明らかになった。NetBurstベースのプロセッサは、クロックあたりの効率もワットあたりの効率も、前世代のP6プロセッサに比べて明らかに劣っていた。Mobile Pentium 4プロセッサは、パフォーマンス面で大きな利点がないにもかかわらず、Pentium III-Mプロセッサよりもはるかに高温で動作した。その非効率性は、冷却システムの複雑さだけでなく、非常に重要なバッテリー寿命にも影響を与えた。インテルは、この市場セグメントに最適な設計を求めて、設計を一から見直した。その結果生まれたのが、Pentium Mと呼ばれる、P6を現代化した設計である。

設計概要^{[ 5 ]}

• クワッドポンプ方式のフロントサイドバス。インテルは初期のBaniasコアで、Pentium 4で初めて採用された400 MT/sのFSBを採用しました。Dothanコアは、Pentium 4の進化に倣い、533 MT/sのFSBへと移行しました。  
• L1/L2キャッシュの容量が拡大。L1キャッシュは、従来モデルの32KBから全モデルで64KBに増加。Baniasコアでは当初1MBのL2キャッシュ、Dothanコアでは2MBのL2キャッシュを搭載。スリープ状態からの動的キャッシュ起動は、クアドラントセレクタによって実現。
• SSE2ストリーミングSIMD拡張機能2のサポート。
• 10段または12段の拡張命令パイプラインにより、より短いパイプラインに伴う効率上の利点を維持しながら、より高いクロック速度を実現できます。
• 専用のレジスタスタック管理。
• 分岐予測機能を刷新しました。分岐予測テーブルに、グローバル履歴、間接予測、ループ予測を追加しました。ローカル予測は削除しました。
• 特定のサブ命令のマイクロオペレーション融合。これにより、一部のx86命令はより少ないマイクロオペレーションで実行されるようになり、個々の命令の実行速度が向上し、同時に実行できる命令数を増やすことができます。

Pentium M は数年間、ノートブック向けの最も電力効率の良い x86 プロセッサであり、最大負荷時でも最大 27 ワット、アイドル時でも 4〜5 ワットしか消費しませんでした。近代化によってもたらされた処理効率の向上により、1  GHz 以上高いクロック周波数 (最速のクロック周波数のモバイル Pentium 4 と最速のクロック周波数の Pentium M を比較) で、より多くのメモリとバス帯域幅を備えた Mobile Pentium 4 に匹敵するようになりました。^{[ 5 ]}

最初の Pentium M ファミリー プロセッサ (「Bania」) は内部的に PAE をサポートしていますが、CPUID 情報に PAE サポート フラグが表示されません。そのため、一部のオペレーティングシステム (主に Linux ディストリビューション) は、カーネルで PAE サポートが必要なため、これらのプロセッサで起動することを拒否します。^{[ 6 ]} Windows 8以降も、正しく動作するために PAE サポートが必須であるため、同じ理由でこれらのプロセッサで起動することを拒否します。^{[ 7 ]}

Yonah CPUは、Coreブランドで2006年1月に発売されました。シングルコアおよびデュアルコアのモバイル版は、Core Solo、Core Duo、Pentium Dual-Coreブランドで販売され、サーバー版はXeon LVとしてリリースされました。これらのプロセッサは、 Pentium Mのいくつかの欠点を部分的に解決するために、以下の機能を追加しました。

• SSE3のサポート
• 2MBの共有L2キャッシュを備えたシングルコアおよびデュアルコア技術（プロセッサ構成の再構築）
• FSBの速度が向上し、FSBは533  MT/sまたは667  MT/sで動作します。
• 12段階の命令パイプライン。

その結果、P6と後継のCoreマイクロアーキテクチャの中間に位置する、低電圧専用CPU向けの暫定的なマイクロアーキテクチャが誕生した。

2006年7月27日、 P6の派生であるCoreマイクロアーキテクチャがCore 2プロセッサとして発売されました。その後、Core 2、 Xeon、Pentium、Celeronといったブランド名で、Coreマイクロアーキテクチャを採用したプロセッサが次々と発売されました。Coreマイクロアーキテクチャは、 FSBを採用したIntelのメインストリームプロセッサとしては最後の製品であり、それ以降のNehalem以降のIntelマイクロアーキテクチャに基づくプロセッサはすべて、統合メモリコントローラと、システムとの通信用のQPIまたはDMIバスを備えています。Intel Coreプロセッサに対する改善点は以下のとおりです。

• より高いクロック速度を可能にする14段の命令パイプライン。
• 45nmプロセスで製造されたすべてのCore 2モデルでSSE4.1をサポートします 。
• これまでPentium 4の最終アーキテクチャであるPrescottプロセッサのみが提供していた64ビットx86-64アーキテクチャのサポート。
• FSB速度が向上し、533  MT/sから1600  MT/sの範囲になりました。
• L2キャッシュサイズが拡大され、L2キャッシュサイズは1MBから12MBまでとなっています（Core 2 Duoプロセッサは共有L2キャッシュを使用し、Core 2 Quadプロセッサは合計キャッシュの半分を各コアペアで共有します）。
• ダイナミックフロントサイドバススロットリング（一部のモバイルモデル）では、FSBの速度が半分に低下し、それに伴ってプロセッサの速度も半分になります。そのため、プロセッサは超低周波モードと呼ばれる低消費電力モードに移行し、バッテリー寿命の延長に役立ちます。
• 一部のモバイル Core 2 Duo プロセッサにはダイナミック アクセラレーション テクノロジー、モバイル Core 2 Quad プロセッサにはデュアル ダイナミック アクセラレーション テクノロジーが搭載されています。ダイナミック アクセラレーション テクノロジーでは、CPU は一方のプロセッサ コアをオフにしながら、もう一方のコアをオーバークロックできます。デュアル ダイナミック アクセラレーション テクノロジーでは、2 つのコアが非アクティブ化され、2 つのコアがオーバークロックされます。この機能は、アプリケーションが Core 2 Duo では 1 つのコアのみを使用し、Core 2 Quad では最大 2 つのコアのみを使用する場合に有効になります。オーバークロックは、クロック乗数を 1 増やすことによって実行されます。

これらのチップはすべて技術的には Pentium Pro の派生型ですが、そのアーキテクチャは誕生以来、いくつかの根本的な変更を経てきました。^{[ 8 ]}

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