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）2007年5月18日（モバイルユニット）[ 1 ] 2009年7月14日（製造中止および寿命終了）
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
  • トゥアラティン: 80530
パフォーマンス
最大CPUクロックレート450 MHz～1.4 GHz
FSB速度100 MT/sから133 MT/s
物理的仕様
トランジスタ
  • カトマイ：950万人
  • コッパーマイン：2800万
  • トゥアラティン：4700万人
コア
  • 1
ソケット
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250 nm～130 nm
マイクロアーキテクチャP6
命令セットIA-32
拡張機能
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）
  • トゥアラティン
変異体
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プロセッサ、非公式にはPIIIまたはP3として販売）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。このブランドの最初のプロセッサは、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） （浮動小数点演算と並列演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した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2003年初頭まで新モデルが発表され生産が続けられました。その後、デスクトップ向けは2004年4月に[ 3 ]、モバイル向けは2007年5月に生産が中止されました。[ 1 ] 2009年7月にサポートが終了し、公式価格表からも削除されました。

プロセッサコア

後継のPentium IIと同様に、Pentium III にもローエンド版には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ブランドが付随していました。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採用したPentium M CPUのベースにもなりました。その後、Core 2 、Pentium Dual-Core、Celeron (Core) 、 Xeon ブランドの CPU の 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のベースとなったのは、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でした。

Intel Pentium III プロセッサ ファミリ
標準ロゴ（1999～2003年） デスクトップモバイルロゴ（2001～2003年） 携帯
コードネーム ノード リリース日 コードネーム ノード リリース日
Pentium III ロゴ (1999 ～ 2003)カトマイ・コッパーマイン・コッパーマインT・テュアラティン 250 nm 180 nm 180 nm 130 nm 1999年2月 1999年10月2001年6月2001年6月 Pentium III-M ロゴ (1999 ～ 2003)コッパーマイン・トゥアラティン 180 nm 130 nm 1999年10月2001年7月
デスクトッププロセッサの一覧モバイルプロセッサの一覧

カトマイ

ヒートシンクを取り外したPentium III Katmai SECC2カートリッジ
カトマイが射殺される

最初のPentium III派生版はKatmai（Intel製品コード80525）でした。これはDeschutes Pentium IIの発展型でした。Pentium IIIはPentium IIと比べてトランジスタ数が200万個増加していました。違いは、実行ユニットとSSE命令のサポート、そして改良されたL1キャッシュコントローラ（L2キャッシュコントローラはCoppermine用に全面的に再設計されるため変更なし）の追加でした。これらにより、「Deschutes」Pentium IIと比べて若干の性能向上が見られました。1999年2月28日に450MHzと500MHzの速度で最初にリリースされました。その後、1999年5月17日に550MHz、1999年8月2日に600MHzの2つのバージョンがリリースされました。1999年9月27日には、Intelはそれぞれ533MHzと600MHzで動作する533Bと600Bをリリースしました。 「B」サフィックスは、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950万個のトランジスタが含まれており、512KBのL2キャッシュ（2500万個のトランジスタを追加）は含まれておらず、寸法は12.3mm×10.4mm（128mm 2 ）です。これは、5層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使用していますが、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を使用しています。Pentium IIIの初期モデルには、 OEM向けに古いSECCカートリッジにパッケージされた450MHzと500MHzのものもありました。

愛好家にとって注目すべきステッピングレベルはSL35Dでした。このバージョンのKatmaiは公式には450MHzと評価されていましたが、600MHzモデル用のキャッシュチップが搭載されていることが多く、通常は600MHzで動作可能です。

コッパーマイン

900 MHz Coppermine FC-PGA Pentium III
コッパーマインダイショット

2番目のバージョンであるCoppermine（コードネーム：80526）は、1999年10月25日にリリースされ、500、533、550、600、650、667、700、733 MHzで動作しました。1999年12月から2000年5月にかけて、Intelは750、800、850、866、900、933、1000 MHz（1 GHz）で動作するPentium IIIをリリースしました。100 MT/s FSBと133 MT/s FSBの両モデルが製造されました。同じ周波数で既に販売されているモデルには、新しい180 nm製造プロセスを採用したコアであることを示すために、モデル名に「E」が付加されました。後に133MHz FSBモデルを示すために「B」が追加され、「EB」サフィックスが付与されました。全体的なパフォーマンスにおいて、Coppermineは競合するAdvanced Micro Devices (AMD) Athlonに対してわずかに優位に立っていましたが、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は浮動小数点演算を多用するコードでは優位に立っていましたが、CoppermineはSSE最適化を適用することでより優れたパフォーマンスを発揮しましたが、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差はありませんでした。しかし、AMDはAthlonのクロック周波数を高く設定し、Pentium 4の発売前に1.2GHzの速度に到達しました。

パフォーマンスの面では、Coppermine は、Intel がAdvanced Transfer Cache (ATC)と名付けたオンチップ 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。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あり、 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 に削減されました。Intel の別のマーケティング用語はAdvanced System Bufferingで、133 MT/s のシステム バスをより有効に活用するための改良点が含まれています。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、Intelは内部構造を見直し、最終的にいくつかの既知のパイプラインストールを排除しました。その結果、パイプライン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%高速化されました。Coppermineは2,900万個のトランジスタを搭載し、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バリアントでも生産されました。これは、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を追加するため、熱伝導性は向上しませんでしたが、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メーカーは、AMDが「Thunderbird」Athlonで行ったように、ヒートシンクの平坦な取り付けを保証するために製品にパッドを装備し始めました。愛好家コミュニティは、平坦なインターフェースを維持するためにシムを作成するほどでした。[ 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 ]の共同作業により、この新しいCPUスピードグレードの動作に様々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様々な調整、効果的な冷却、より高い電圧（1.75V対1.65V）、特別に検証されたプラットフォームがなければ、1.13GHzの速度に安定して到達することができなかった。[ 8 ] Intelは、自社のVC820 i820ベースのマザーボードでのみこの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もハードウェアレビューサイトの独立したテストでは不安定さが示された。安定したベンチマークでは、1.13GHzのCPUが1.0GHzモデルと同等のパフォーマンスしか示されなかった。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ヶ月を要し、2001年に1.1GHzと1.13GHzのバージョンを再リリースした。

MicrosoftのゲームコンソールXboxは、Micro-PGA2フォームファクタのPentium III/Mobile Celeronファミリーの派生型を採用しています。このチップのsSpec指定子はSL5Sxで、Mobile Celeron Coppermine-128プロセッサに近いものです。Coppermine-128 Celeronと同じ128KBのL2キャッシュと180nmプロセス技術を採用していますが、Pentium IIIと同じ8ウェイキャッシュアソシエティビティを備えています。[ 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。

コッパーマインT

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 ボードでも動作できます。

Intelは最新のFC-PGA2 CoppermineをcD0ステッピングで採用し、1.25V AGTLおよび通常の1.5V AGTL+信号レベルの低電圧システムバス動作に対応し、差動クロックまたはシングルエンドクロックを自動検出するように改造しました。この改造により、Tualatin CPUをサポートする最新世代のSocket 370ボードとの互換性を確保しつつ、旧世代のSocket 370ボードとの互換性も確保しました。Coppermine Tは双方向対称型マルチプロセッシング機能も備えていましたが、これはTualatinボードのみで動作しました。

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のSL5QK P/NはRK80533PZ006256ですが、1000MHzのSL5QJ P/NはRK80533PZ001256です。[ 11 ]

トゥアラティン

1.13 GHz FC-PGA2 Tualatin-256インテル Pentium III-T
テュアラティンの死

3番目のリビジョンであるTualatin（80530）は、Intelの新しい130 nmプロセスの試験版だった。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、Pentium 4やAthlon XPに似たデータ・プリフェッチ・ロジックが追加され、L2キャッシュをより有効に活用できる可能性が高まったが、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（FSBは133MHzのまま）ため、その使用は限られている。[ 12 ] 256KBと512KBのL2キャッシュを搭載した派生版が製造され、後者はPentium III-Sと呼ばれた。この派生版は主に低消費電力サーバー向けで、Tualatin製品ライン内でSMPサポートのみを備えていた。

ソケット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は互換性がなかった。[ 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ステッピングのみがTualatinプロセッサと互換性があった。[ 13 ]新しいVRMガイドラインもIntelによって設計され、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（8.4の電流に関係なく固定電圧の代わりに）が導入された。[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]一部のマザーボード製造業者は、この変更を白ではなく青いソケットで示し、Coppermine CPUとの下位互換性を持つことが多かった。

Tualatinは、その後2年間、Intelの主力モバイルチップとして活躍した、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（Pentium 4は消費電力がはるかに大きく、この役割には適していませんでした）。このチップは消費電力と性能のバランスに優れており、高性能ノートパソコンと「薄型軽量」の両方のカテゴリーで採用されました。

TualatinベースのPentium IIIは、一部のアプリケーションでは、最速のWillametteベースのPentium 4や、ThunderbirdベースのAthlonと比較しても優れたパフォーマンスを発揮しました。しかし、前述のように既存システムとの非互換性により、その人気は限定的でした。また、Tualatin向けに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、互換性のない旧式の440BXチップセットが1GBのレジスタードRAMを処理できるのに対し、512MBのRAMしか処理できませんでした。しかし、愛好家コミュニティは、当時普及していたBXチップセットベースのボードでTualatinを動作させる方法を見つけました。これは容易な作業ではなく、ある程度の技術的スキルが必要でしたが。

TualatinベースのPentium III CPUは、通常、パッケージ上部に固定された金属製の一体型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。しかし、Coppermine Pentium IIIの最終モデルにもIHSが搭載されていました。この一体型ヒートスプレッダーこそが、FC-PGA2パッケージとFC -PGAパッケージを区別するものです。どちらもSocket 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、Pentium III にヒートシンクを取り付けるのが難しいことがありました。コアに斜めの力をかけないように注意する必要がありました。斜めに力をかけるとコアのエッジや角が割れて CPU が壊れる可能性がありました。また、CPU とヒートシンクの表面を平らに接合することが難しい場合もありました。これは良好な熱伝達に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) のために、スロット 1 の前身と比較してますます困難になりました。そのため、130 nm Tualatin のコア表面積は 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。

新機能

ストリーミングSIMD拡張

マザーボードに搭載されたスロット1のPentium III CPU

KatmaiはPentium II「Deschutes」と同じ250 nmプロセスで製造されていたため、最小限のシリコンでストリーミング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化し、SIMD-FP乗算ユニットと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活用するために、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しか実装していない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独立したユニットとして実装しています。この構成により、SIMD乗算の半分と独立したSIMD加算の半分を同時に発行できるため、少なくとも乗算と加算が均等に分散されたコードの場合、ピークスループットは1サイクルあたり4回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命令セットが想定す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べきか、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べきか？」Katmai固有のSSE最適化はPentium IIIファミリーでは最高のパフォーマンスを実現しましたが、Coppermine以降やPentium 4、Coreシリーズなどの将来のIntelプロセッサでは最適とは言えませんでした。

プロセッサのシリアル番号

Pentium IIIは、プロセッサシリアル番号（PSN）と呼ばれる、一意かつ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でこの機能が無効化されていない限り、 CPUID命令を介してソフトウェア[ 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 ]

最終的に、Intel は Tualatin ベースの Pentium III から PSN 機能を削除し、Pentium 4 および Pentium M にはこの機能は搭載されなくなりました。

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AMDのZen 2 CPUを皮切りに、x86 CPUにもほとんど注目されることなく追加されました。これはモデル固有のレジスタ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 ]

ハードウェア乱数ジェネレータ

Pentium IIIに新しい機能が追加されました。ハードウェアベースの乱数発生器です。[ 23 ] [ 24 ]このハードウェアRNGは複数の発振器を使用して信号を混合し、結果として生じる異常な波形を不規則な間隔でサンプリングします。[ 25 ]

コア仕様

コードネーム 初回リリース​ プロセスサイズ​キャッシュ 説明書 パッケージ VCore（V）クロックレート（MHz） フロントサイドバス（MT/s）
L1 (データ +命令) L2
カトマイ 1999年 2月26日250 nm 16+16 KB 512 KB、半分の速度 MMX、南南東スロット 1 (SECC、SECC2) 2.00 (<600 MHz) 2.05 (600 MHz) 450、500、550、600 （450、500、550、600） 100
533、600 （533B、600B） 133
銅鉱山 1999年 10月25日180 nm 256 KB、フルスピード スロット 1 (SECC2)、 ソケット 370 (FC-PGA、FC-PGA2) 1.60、1.65、1.70、1.75​ 500、550、600、650、700、750、800、850、900、1000、1100 （Eモデル） 100
533,600,667,733,800,866, 933,1000,1133 (EBモデル) 133
銅鉱山T 2000年 8月ソケット 370 (FC-PGA、FC-PGA2) 1.75 800、866、933、1000、1133 133
トゥアラティン 2001年 6月130 nm 256 KB、フルスピード MMX、SSE、ハードウェアプリフェッチ ソケット370（FC-PGA2） 1.45/1.475 1000、1100、1200、1300、1400 （セレロン）
1000,1133,1200,1333,1400 (Pentium III)
512 KB、フルスピード 1133、1266、1400 (Pentium III-S)
Intel Pentium III プロセッサの一覧
Pentium IIIダイのサイズ比較

参照

参考文献

  1. ^ a b「製品変更通知 #104109-00」（PDF）。Intel。2004年5月14日。2004年7月19日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2019年10月14日閲覧。
  2. ^ Microprocessor Hall of Fame、Intel Corporation、2008年4月6日時点のオリジナルよりアーカイブ、 2007年8月11日取得
  3. ^ 「製品変更通知 #102839-00」（PDF） . Intel. 2002年10月14日. 2003年3月22日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2019年10月14日閲覧。
  4. ^ a b Diefendorff, Keith (1999年3月8日). 「Pentium III = Pentium II + SSE: インターネットSSEアーキテクチャがマルチメディアパフォーマンスを向上」(PDF) .マイクロプロセッサレポート. 13 (3) . 2017年9月1日閲覧。
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Intelのデータシート

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