1. Развитие архитектуры IA-32    
 СОДЕРЖАНИЕ
 Введение
 1. Развитие архитектуры
 2. Структура МП
 3. Ресурсы МП
 4. Управление памятью
 5. Защита
 6. Многозадачность
 7. Прерывания и исключения
 8. Инициализация МП
 9. Эмуляция 8086
 Глоссарий
 ПРАКТИКА
 1. Семантический разрыв
 2. CPUID
 3. Защищенный режим
 Вопросы и задания

Радиоэлектроника

iq.karelia.ru

Архитектура микропроцессоров IA-32 представляет собой продукт нескольких независимых групп разработчиков, которые развивали эту архитектуру более 15 лет, добавляя новые возможности к первоначальному набору команд.

В 1978 году была анонсирована архитектура МП Intel 8086 как развитие в то время успешного 8-битного микропроцессора 8080. 8086 представляет собой 16-битовую архитектуру, все внутренние регистры которой имеют разрядность 16 бит. Микропроцессор 8080 был просто построен на базе накапливающего сумматора (аккумулятора), но архитектура 8086 была расширена дополнительными регистрами. Поскольку почти каждый регистр в этой архитектуре имеет определенное назначение, 8086 по классификации лишь частично можно отнести к машинам с накапливающим сумматором, а частично - к машинам с регистрами общего назначения. МП 8086 (точнее его версия 8088 с 8-битовой внешней шиной) стал основой завоевавшей в последствии весь мир серии компьютеров IBM PC, работающих под управлением операционной системы MS-DOS.

В 1980 году был анонсирован математический сопроцессор 8087, который добавил к архитектуре 8086 почти 60 команд вещественной арифметики. Разработчики 8087 отказались от расширенных накапливающих сумматоров для того, чтобы создать некий гибрид стеков и регистров - расширенную стековую архитектуру. Полный набор стековых команд дополнен ограниченным набором команд типа регистр-память.

Анонсированный в 1982 году микропроцессор 80286, еще дальше расширил архитектуру 8086. Была создана сложная модель распределения и защиты памяти, расширено адресное пространство до 16Мбайт, а также добавлено небольшое число дополнительных команд. Поскольку очень важно было обеспечить выполнение без изменений программ, разработанных для 8086, в 80286 был предусмотрен режим реальных адресов, позволяющий машине работать почти как 8086. В 1984 году компания IBM объявила об использовании этого процессора в своей новой серии персональных компьютеров IBM PC AT.

В 1987 году появился микропроцессор 80386, который расширил архитектуру 80286 до 32 бит. В дополнение к 32-битовой архитектуре с 32-битовыми регистрами и 32-битовым адресным пространством, в микропроцессоре 80386 появились новые режимы адресации и дополнительные операции. Все эти расширения превратили 80386 в машину, по идеологии близкую к машинам с регистрами общего назначения. В дополнение к механизмам сегментации памяти, в микропроцессор 80386 была добавлена также поддержка страничной организации памяти. В микропроцессоре 80386 улучшены встроенные средства многозадачности, появившиеся в архитектуре 80286. Переключение задач совершенно прозрачно для прикладных программ. Также как и 80286, микропроцессор 80386 имеет режим выполнения программ, написанных для 8086. Хотя в то время базовой операционной системой для этих микропроцессоров оставалась MS-DOS, 32-разрядная архитектура и страничная организация памяти послужили основой для переноса на эту платформу операционной системы UNIX. Следует отметить, что для процессора 80286 была создана операционная система XENIX (сильно урезанный вариант системы UNIX).

Что бы ни говорилось о неудобствах архитектуры IA-32, следует иметь в виду, что она преобладает в мире персональных компьютеров. Почти 80% установленных малых систем базируются именно на этой архитектуре. Споры относительно преимуществ CISC и RISC архитектур постепенно стихают, поскольку современные микропроцессоры стараются вобрать в себя наилучшие свойства обоих подходов.

Подсемейство процессоров Intel486 (i486SX, i486DX, i486DX2 и i486DX4), в котором сохранились система команд и методы адресации процессоров Intel386, уже имеет некоторые свойства RISC-микропроцессоров. Например, наиболее употребительные команды выполняются за один такт.

Процессоры i486SX и i486DX - это 32-битовые процессоры с внутренней кэш-памятью емкостью 8 Кбайт и 32-битовой шиной данных. Основное отличие между ними заключается в том, что в процессоре i486SX отсутствует интегрированный FPU (модуль вещественной арифметики). Поэтому он имеет меньшую цену и применяется в системах, для которых не очень важна производительность при обработке вещественных чисел. Для этих систем обычно возможно расширение с помощью внешнего сопроцессора i487SX.

Все процессоры Intel до Intel486 включительно являются скалярными, то есть это процессоры с единственным конвейером.

На сегодняшний день наибольший интерес представляют процессоры пятого, шестого и седьмого поколений, границы между которыми несколько размыты.

Появившийся в 1993 году процессор Pentium ознаменовал собой новый этап в развитии архитектуры IA-32, связанный с адаптацией многих свойств процессоров с архитектурой RISC. Именно с процессоров Pentium фирмы Intel началось пятое поколение процессоров семейства IA-32. Он изготовлен по 0,8-микронной БиКМОП технологии и содержит 3,1 млн. транзисторов. Первоначальная реализация была рассчитана на работу с тактовой частотой 60 и 66 МГц. Затем были выпущены процессоры, работающие с тактовой частотой 75, 90, 100, 120, 133, 150 и 200 МГц. По базовой регистровой архитектуре и системе команд процессоры Pentium являются 32-разрядными процессорами, но имеют 64-битную шину данных, шина адреса позволяет адресовать 4 Гбайт физической памяти. Процессор Pentium по сравнению со своими предшественниками обладает целым рядом улучшенных характеристик. Главными его особенностями являются:

Прежде всего, новая микроархитектура процессора Pentium базируется на идее суперскалярной обработки (правда с некоторыми ограничениями). Основные команды распределяются по двум независимым исполнительным устройствам (конвейерам U и V). Конвейер U может выполнять любые команды семейства IA-32, включая целочисленные команды и команды с плавающей точкой. Конвейер V предназначен для выполнения простых целочисленных команд и некоторых команд с плавающей точкой. Команды могут направляться в каждое из этих устройств одновременно, причем при выдаче устройством управления в одном такте пары команд более сложная команда поступает в конвейер U, а менее сложная - в конвейер V. Такая попарная выдача команд возможна только для ограниченного подмножества целочисленных команд. Команды арифметики с плавающей точкой не могут запускаться в паре с целочисленными командами. Одновременная выдача двух команд возможна только при отсутствии зависимостей по регистрам.

По интерфейсу шина процессора Pentium стала развитием шины процессора Intel486. Если шина Intel486 ориентирована на максимальную гибкость и простоту подключения устройств с различной разрядностью, то шина Pentium - на достижение максимальной производительности. Интерфейс рассчитан на применение внешнего вторичного кэша и внутреннего первичного с возможностью работы как со сквозной (write-through), так и с обратной (write-back) записью. Интерфейс позволяет объединять до 2 процессоров на одной шине для реализации SMP (симметричные мультипроцессорные системы) или FRC (системы с избыточным контролем функциональности).

Процессор Pentium MMX - последний из процессоров пятого поколения Pentium. Он дополнен расширением MMX, ориентированное на приложения мультимедиа, 2D/3D-графику и коммуникации, (основная идея заключается в одновременной обработке нескольких элементов данных за одну инструкцию), и ряд усовершенствований, повышающих производительность на обычных операциях.

К шестому поколению процессоров Intel относятся Pentium Pro, все разновидности процессоров Pentium II/III, а также Celeron. Процессоры этого поколения имеют обобщенное название P6. С точки зрения принципа организации вычислений, главное отличие этого поколения заключается в динамическом (спекулятивном) исполнении, при котором внутри процессора инструкции могут исполняться не в том порядке, который предполагает программный код. Это решение призвано повысить производительность процессора за счет улучшения архитектуры, а не повышения тактовой частоты.

Динамическое исполнение резко повышает частоту запросов процессорного ядра к шине за данными и инструкциями, поскольку ядро одновременно обрабатывает несколько инструкций. Для обхода узкого места - внешней шины - в P6 применена архитектура двойной независимой шины DIB (Dual Independent Bus), реализующая, по сути, две отдельные шины. Одна из этих шин используется только для связи с кристаллом вторичного кэша, расположенным в том же корпусе микросхемы, что и процессор. Эта шина является локальной и в геометрическом смысле - проводники имеют длину порядка единиц сантиметров, что позволяет использовать ее на высокой частоте тактирования, вплоть до частоты ядра. Вторая шина процессорного кристалла выходит на внешние выводы микросхемы, она и является системной, или "фасадной" шиной FSB (Front-Side Bus) процессора Р6. Эта шина работает на внешней частоте независимо от внутренней шины.

Процессоры Pentium Pro появились в 1995 году, выполнялись по технологии 0,5мкм, впоследствии 0,35мкм. Они выпускались с частотами ядра 150, 166, 180 и 200МГц и объемом вторичного кэша 256 и 512Кбайт (1024Кбайт в специальных моделях). Раздельный первичный кэш инструкций и данных имеет объем 8+8 Кбайт. Вторичный кэш работает на частоте ядре. Частота системной шины - 60 или 66 МГц. Достоверность данных вторичного кэша в некоторых модификациях контролируется с помощью ЕСС. Процессоры могут работать в симметричных мультипроцессорных системах (SMP) - до четырех процессоров на общей шине. Объединяемые процессоры должны иметь одинаковые коэффициенты умножения частоты и единые тактовые частоты шин. Для этих процессоров был разработан разъем Socket 8.

Процессоры Pentium II сочетают архитектуру Pentium Pro с технологией MMX. По сравнению с Pentium Pro удвоен размер первичного кэша (16+16 Кбайт), размер вторичного кэша варьируется от 0,5 до 2 Мбайт. В процессоре используется новая технология корпусов - картридж с печатным краевым разъемом, на который выведена системная шина (Single Edge Contact Cartridge - SECC). На картридже размером 14х6,2х1,6см установлена микросхема ядра процессора (CPU Core), несколько микросхем, реализующих вторичный кэш, и вспомогательные дискретные элементы (резисторы и конденсаторы). Снятие вторичного кэша с микросхемы процессора позволяет использовать для кэш-памяти и памяти тегов микросхемы сторонних производителей, специализирующихся на выпуске сверхбыстродействующей памяти. Объем вторичного кэша определяется емкостью и числом установленных микросхем памяти. В то же время сохраняется независимость шины вторичной кэш-памяти, которая тесно связана с ядром процессора собственной локальной шиной.

Первые процессоры Pentium II (до выпуска имели кодовое название Klamath), появившиеся весной 1997 года, насчитывали около 7,5 млн транзисторов только в процессорном ядре и выполнялись по технологии 0,35мкм, питание 2,8В. Они имели тактовые частоты ядра 233, 266 и 300МГц при частоте системной шины 66МГц. При этом вторичный кэш работал на поовине частоты ядра и кэшировал только первые 512Мбайт оперативной памяти. Для этих процессоров был разработан разъем Slot 1, по составу сигналов сильно напоминающий Socket 8. Однако Slot 1 позволяет объединять только пару процессоров для реализации SMP или FRC. Таким образом, этот процессор представляет собой более быстрый Pentium Pro с поддержкой MMX, но урезанными возможностями построения мультипроцессорных систем.

Следующее поколение Pentium II, имевшие кодовое название Deshutes, появилось в 1998 году и выполнялось уже по технологии 0,25мкм, питание 2,0В. Это позволило поднять тактовую частоту (чем мельче элементы, тем меньше они рассеивают мощность, что особенно критично на высоких частотах). Процессор на 333МГц имеет частоту шины 66МГц, а процессоры на 350, 400 и 450МГц уже имеют частоту системной шины 100МГц. Для работы на такой частоте эффективна оперативная память на микросхемах SDRAM (синхронная динамическая память). Эти процессоры также устанавливаются в Slot 1. Объем памяти, кэшируемой на L2, был увеличен до 4Гбайт.

Процессоры Pentium III появились в 1999 году и являются дальнейшим развитием Pentium II. Кодовое название до выхода - Katmai. Их главное отличие - раширение набора SIMD-инструкций SSE (Streaming SIMD Extensions, другое название - KNI - Katmai New Insructions), основанное на новом блоке 128-разрядных регистров ХММ. Этот блок позволяет одной инструкцией выполнять операции сразу над четырьмя комплектами 32-разрядных операндов в формате с плавающей точкой (одинарная точность). При выполнении новых инструкций оборудование традиционного FPU/MMX не используется, что позволяет эффективно смешивать инструкции ММХ с инструкциями над операндами с плавающей точкой. Инструкции с регистрами ММХ могут работать и в скалярном режиме (с одним комплектом операндов). Кроме арифметических, есть и логические инструкции. Появились и новые возможности управления кэшированием. По возможностям мультипроцессорных конфигураций эти процессоры аналогичны своим предшественникам Pentium II и Pentium II Xeon. Возможность избыточных конфигураций есть только у Pentium III Xeon. Частота ядра начинается с 500 МГц, частота системной шины - 100 и 133МГц. Вторичный кэш в первых моделях Pentium III - 512Кбайт с ЕСС-контролем - работает на половине частоты ядра, расположен на картридже в виде отдельных микросхем (собственно память и память тегов).

Процессоры с ядром Coppermine тоже называются Pentium III. Несмотря на слово copper (медь) в названии, медные проводники в них не используются. Технология 0,18мкм, 28 млн транзисторов, площадь кристалла 106мм². Первичный кэш 32Кбайт (16+16), на кристалле ядра расположен улучшенный вторичный кэш (Advanced Transfer Cache) размером 256Кбайт с ЕСС-контролем, который работает на частоте ядра. Вторичный кэш связан с ядром шиной разрядностью 256 бит (у предыдущих Р6 с отдельно расположенным кэшем и процессоров Celeron с интегрированным кэшем разрядность шины данных кэша составляла 64 бит). По сравнению с Celeron и первыми моделями Pentium III, вторичный кэш Coppermine имеет меньшую латентность (задержку от запроса до начала пересылки данных), а пропускная способность его шины выросла в 4 раза. Набор инструкций включает SSE и выдачу серийного номера процессора. Частота системной шины 100 и 133МГц. Коэффициенты умножения фиксированы изготовителем. Анонсированы модели с частотами 500 (100х5), 533 (133х4), 550 (100х5,5), 600 (100х6 или 133х4,5), 650 (100х6,5), 667 (133х5), 700 (100х7), 733 (133х5,5), 750 (100х7,5), 800, 850, 866, 933, 1000МГц. В обозначении процессора, например Pentium III-533ЕВ, буква Е означает улучшенный кэш, буква В - частоту шины 133МГц (без буквы В - 100МГц).

Для малобюджетных компьютеров весной 1998 года выпустили облегченный вариант процессора Pentium II, названный Celeron. Процессоры Celeron с ядром Covington (технология 0,25мкм, питание 2,0В) имеют частоты 266 и 300МГц (частота шины 66МГц) и тоже устанавливаются в Slot 1, но их картриджи несколько проще и называются иначе - SEPP (Single Edge Processor Package). Они не имеют микросхем вторичного кэша и это исключение заметно отразилось на производительности.

Летом 1998 года вышла следующая модель Celeron, известная также под названием Mendocino. Сюда относятся процессоры Celeron 300А (с частотой 300МГц) и Celeron 333-533 МГц. Процессоры имеют небольшой (128Кбайт) вторичный кэш, установленный на кристалле ядра и работающий на полной частоте ядра (как у Pentium Pro, но несколько с большой латентностью). Процессоры с частотами 300-433МГц выпускались под Slot 1 по технологии 0,25мкм, питание 2,0В.

Весной 2000 года появились процессоры Celeron на ядре Coppermine (технология 0,18мкм, питание 1,5В). Как и у всех последних процессоров подсемейства Celeron, вторичный кэш имеет размер 128Кбайт, а частота шины равна 66МГц. Главное отличие - поддержка инструкций SSE. Частота ядра - начиная с 533МГц (Celeron 533А). Начиная с частоты 800МГц поднята частота шины до 100 МГц.

В целом отличия процессоров Celeron от Pentium II/III следующие:

Для мощных компьютеров (серверов) предназначено семейство Xeon - "утяжеленные" варианты процессоров Pentium II и Pentium III. Для них был разработан новый разъем - Slot 2, который (вместе с интерфейсом процессора) позволяет строить как избыточные системы с FRC, так и симметричные 2-, 4- и даже 8-процессорные системы. Вторичный кэш, как и в Pentium Pro, работает на частоте ядра. Объем вторичного кэша - 512Кбайт, 1 или 2Мбайт при кэшировании до 64Гбайт (все адресное пространство при 36-битной адресации). Процессоры Xeon отличаются не только большей мощностью, но и большими размерами - 15,2х12,7х1,9 см.

Процессоры Xeon имеют новые средства хранения системной информации. Постоянная (только для чтения) память процессорной информации PIROM (Processor Information ROM) хранит такие данные, как электрические спецификации ядра процессора и кэш-памяти (диапазоны частот и питающих напряжений), S-спецификацию и серийный 64-битный номер процессора. Энергозависимая память Scratch EEPROM предназначена для занесения системной инфомации поставщиком процессора (или компьютера с этим процессором) и может быть защищена от последующей записи. Процессор оборудован термодатчиком (термодиод на кристалле ядра) с программируемым устройством контроля температуры. Это устройство имеет аналого-цифровой преобразователь, калибруемый по термодиоду конкретного процессора на этапе тестирования картриджа. Константа настройки термометра заносится в PIROM. Устройство термоконтроля программируется - задается частота преобразования и пороги температуры, по достижении которых вырабатывается сигнал прерывания. Для взаимодействия с PIROM, Scratch EEPROM и устройством термоконтроля процессор имеет дополнительную последовательную шину SMBus (System Management Bus).

Процессоры Pentium II Xeon на ядре Deshutes (технология 0,25мкм) имеют частоту шины 100МГц, частота ядра - 400-500МГц. Набор инструкций - Р6+ММХ.

Процессоры Pentium III Xeon под кодовым названием Tanner (технология 0,25мкм) имеют частоту шины 100МГц, частота ядра - от 500МГц. Вторичный кэш - 512Кбайт, 1 или 2Мбайт (для 550МГц только 512 Кбайт), кэш работает на частоте ядра. Набор инструкций - Р6+ММХ+SSE. Этот процессор позиционируется как серверный (поддерживает 4/8-процессорные кофигурации SMP).

Процессоры Pentium III Xeon под кодовым названием Cascades (технология 0,18мкм) имеют частоту шины 133МГц, частота ядра - от 600МГц. Вторичный кэш - 256Кбайт, расположен на кристалле ядра, работает на частоте ядра. Первые модели работают только в двухпроцессорных конфигурациях. Планируется увеличение вторичного кэша до 2Мбайт и повышение частоты до 866МГц. Эти процессоры позиционируются для мощных рабочих станций.

Мобильные процессоры семейства Р6 предназначены для установки в ноутбуки и другие малогабаритные системы с автономным питанием. Эти процессоры выпускаются в нескольких конструктивных исполнениях: миниатюрный корпус BGA1 и BGA2 с выводами для припаивания, Micro-PGA2 со штырьковыми выводами, мини-картридж с 240-штырьковым разъемом и модули с коннекторами MMC-1 и MMC-2. В этих исполнениях могут быть процессоры четырех типов: мобильный Pentium III, мобильный Pentium II с внешним вторичным кэшем, мобильный Celeron с кэшем 128Кбайт и мобильный Pentium II со встроенным кэшем 256Кбайт. Мобильные процессоры имеют ряд отличий от обычных Pentium II/III:

Процессор Pentium 4 является 32-разрядным представителем семейства IA-32, по микроархитектуре принадлежащей к новому, седьмому (по классификации Intel) поколению. С программной точки зрения он представляет собой процессор IA-32 с очередным расширением системы команд - SSE2. По набору программно-доступных регистров Pentium 4 повторяет процессор Pentium III. С внешней аппаратной точки зрения это процессор с системной шиной нового типа, в которой кроме повышения тактовой частоты применили ставшие уже привычными принципы двойной (2х) и четырехкратной (4х) синхронизации, а также предпринят ряд мер по обеспечению работоспособности на высоких частотах. Микроархитектура процессора, получившая название NetBurst, разработана с учетом высоких частот как ядра (>1,4ГГц), так и системной шины (400МГц). Название микроархитектуры указывает на сетевую направленность процессора - его мощь необходима для ресурсоемких мультимедийных Интернет-приложений. Расширение системы команд ориентировано на задачи, которые становятся доступными для обычных настольных компьютеров:

Процессор Pentium 4 является по-настоящему однокристальным. На одном кристалле размещено около 42 млн транзисторов, выполненных по технологии с разрешением 0,18мкм (в Pentium III Coppermine всего 28 млн транзисторов). Частота ядра первых моделей составляет 1,4 или 1,5ГГц. Процессор кроме собственно вычислительного ядра имеет кэш-память двух уровней. Вторичный кэш, общий для инструкций и данных, имеет размер 256Кбайт и разрядность шины 256 бит (32 байта), как и в последних процессорах Pentium III. Шина вторичного кэша работает на частоте ядра, что обеспечивает ее пропускную способность 32х1,4=44,8Гбайт/сек на частоте 1,4ГГц. Вторичный кэш имеет ЕСС-контроль, позволяющий обнаруживать и исправлять ошибки. Первичный кэш данных имеет такую же высокую пропускную способность (44,8Гбайт/сек), но его объем сократился вдвое (8Кбайт против 16 в Pentium III). Первичный кэш инструкций в привычном понимании отсутствует, его заменил кэш трассы (trace cache). В нем хранятся последовательности микроопераций, в которые декодированы инструкции. В этом кэше могут помещаться до 12К микроопераций.

Интерфейс системной шины процессора рассчитан только на однопроцессорные конфигурации, отсутствует также возможность избыточного функционального контроля (FRC). Интерфейс во многом напоминает шину Р6 - протокол также ориентирован на одновременное выполнение нескольких транзакций. Принят ряд мер по обеспечению высокой пропускной способности. В процессоре Pentium 4 частота шины 400МГц с "четырехкратной накачкой" (quad pumped) - тактовая частота системной шины составляет 100МГц, но частота передачи адресов и данных выше. Новая информация по линиям с общей синхронизацией может передаваться на каждом такте с частотой 100МГц. Для 2х- и 4х-кратной передачи используется синхронизация от источника данных. По шине адреса информация передается в режиме 2х-кратной передачи, стробами являются два сигнала ADSTB0# и ADSTB1#. По спаду этих стробов передается адрес, а по фронту - информация о типе транзакции. Таким образом, в каждом такте шины (за 10нс) передается и адрес, и тип транзакции (у Р6 на это требовалось 2 такта, что занимало 15-30нс). По шине данных информация передается с четырехкратной частотой, для чего используются пары стробирующих сигналов DSTBp[0:3]# и DSTBn[0:3]# с периодом 5нс (частота 200МГц). Стробы сдвинуты относительно друг друга на 2,5нс (половину своего маленького такта), синхронизация по их спадам и дает учетверенную частоту передачи.

Разрядность шины данных, как и в предыдущих двух поколениях процессоров, составляет 64 бита (8 байт), что в режиме 4х-кратной передачи дает максимальную пропускную способность 100х4х8=3,2Гбайт/сек. У процессоров Pentium III шина обеспечивала 133х8=1,06Гбайт/сек, так что по этому параметру у Pentium 4 наблюдается троекратное улучшение. Шина адреса имеет разрядность 36 бит, что позволяет адресовать те же 64 Гбайт памяти, из которых кэшируются только первые 4 Гбайт.

Внешний вид самого процессора вполне обычный, но он требует радиатора выдающегося размера и веса. Корпус процессора уже может не выдержать такой радиатор, поэтому требуются специальные крепежные стойки, проходящие через системную плату и крепящиеся к металлическому шасси. Сверху кристалл покрыт металлической крышкой, к которой должен прилегать радиатор. Процессор требует мощного охлаждения - при напряжении питания 1,6В он потребляет ток до 40А (1,4ГГц) или 43А (1,5ГГц), что соответствует рассеиваемой мощности 65-70 Вт. В режиме пониженного потребления (состояние Stop Grant) процессор потребляет 8,5А, а в состоянии "глубокого сна" (Deep Sleep) - 6,6А. Но кроме того, что эту мощность нужно отводить от процессора и из корпуса компьютера, ее еще нужно получить от блока питания, который для нового процессора должен иметь мощность большую, чем привычные 250Вт. Предельно допустимая температура корпуса - 70°С.

Как и предыдущие, Pentium 4 имеет встроенные средства термоконтроля, но с новыми функциями. Встроенные цепи термоконтроля TCC (Thermal Control Circuit) модулируют внутреннюю частоту синхронизации для снижения рассеиваемой мощности (и производительности). Предусмотрены два режима - автоматический, при котором ТСС включается, когда температура процессора подходит к критической, и программируемый. Схема термоконтроля управляется через регистры MSR. От BIOS требуется, чтобы по умолчанию был разрешен автоматический термоконтроль.

Микроархитектура NetBurst будет иметь максимальную производительность исполнения предсказуемых (линейных и циклических) участков программы, характерных для приложений, на которые ориентирован новый процессор. На непредсказуемо ветвящихся программах, к которым относятся, например, офисные приложения, длинный гиперконвейер оказывается менее эффективным, чем конвейер Р6, если бы тот удалось разогнать до частот 1,4 ГГц и выше.

С микроархитектурой NetBurst (и тем же набором команд) выпускается и серверный вариант процессора Xeon (Foster), способный работать в симметричных мультипроцессорных конфигурациях (SMP). Процессор также имеет встроенный вторичный кэш 256Кбайт, первые модели (1,4, 1,5 и 1,7МГц) поддерживают 2х-процессорные конфигурации, в будущем планируется поддержка 4- и 8- процессорных конфигураций.

Сравнительные характеристики процессоров фирмы Intel представлены в таблице.

Процессор Год вып. Разрядность:
РОН/ШД/ША
Частота системной
шины, МГц
Частота ядра, МГц Встроенный кэш*
(инструкции/данные)
Доп.возм.**
8086
8088
1978
1979
16/16/20
16/8/20
4.77-8 - -
80286 1982 16/16/24 8-20 - -
80386DX
80386SX
80386SL
1985
1988
1991
32/32/32
32/16/24
32/16/24
16, 20, 33 - -
-
SMM
i486DXn
i486SXn
i486SL
1989
1991
1992
32/32/32 20, 25, 33 20-100 L1: 8K (4K/4K) FPU
-
SMM
Pentium 1993 32/64/32 50, 60, 66 60-200 L1: 16K (8K/8K) SMM, FPU
Pentium MMX 1995 32/64/32 66 166, 200, 233 L1: 32K (16K/16K) SMM, FPU, MMX
Pentium Pro 1995 32/64/36 50, 60, 66 150-200 L1: 16K (8K/8K)
L2: 256K, 512K
SMM, FPU
Pentium II,
Pentium II Xeon
1997 32/64/36 66,100 233-450 L1: 32K (16K/16K)
L2: 512K
SMM, FPU, MMX
Celeron (Covington) 1998 32/64/32 66 266, 300 L1: 32K (16K/16K) SMM, FPU, MMX
Celeron (Mendocino) 1998 32/64/32 66 300-533 L1: 32K (16K/16K)
L2: 128K
SMM, FPU, MMX
Pentium III,
PIII-Coppermine
1999 32/64/36 100,133 450-600,
500-1130
L1: 32K (16K/16K)
L2: 256K
SMM, FPU, MMX, SSE
Celeron (Coppermine) 2000 32/64/32 66,100 533-900 L1: 32K (16K/16K)
L2: 128K
SMM, FPU, MMX, SSE
Pentium III Xeon 1999 32/64/36 100, 133 500-866 L1: 32K (16K/16K)
L2: 256K-2M
SMM, FPU, MMX, SSE
Pentium 4 2000 32/64/36 4x100 1400+ L1: 20K (12К/8K)
L2: 256K
SMM, FPU, MMX, SSE2
Примечание:
 *
Pentium II/III Xeon выпускаются с L2 кэшем до 2M
У Pentium 4: вместо кэша команд - кэш микроопераций
 **
SMM - процессор поддерживает режим системного управления
FPU - процессор содержит встроенный блок вещественной арифметики
MMX - процессор поддерживает команды параллельной обработки пакетов целочисленных данных
SSE - процессор поддерживает команды параллельной обработки пакетов вещественных данных
SSE2 - процессор поддерживает дополнительный набор команд SSE