Sejarah Teknologi Mikroprosesor Pentium

Sejarah Teknologi Mikroprosesor pentium

• Th. 1946 : Komputer modern pertama dibuat di University of Pennsylvania USA yang disebut ENIAC (Electronics   Numerical Integrator and Calculator.
• ENIAC terdiri dari 17.000 tabung hampa, 500 mil kabel, berat > 30 ton, dapat menjalankan 100.000 operasi per detik, diprogram dengan mengatur jalur kabel pada rangkaiannya.
• Th. 1948 : Transistor pertama dibuat di Bell Labs, USA.
• Th. 1958 : IC (Integrated Circuit) pertama dibuat oleh Jack Kilby dari Texas Instrument, USA.
• Penemuan IC ini mendorong pengembangan IC Digital (1960), dan mikroprosesor pertama oleh Intel (1971).
• Mikroprosesor pertama di dunia adalah Intel 4004 merupakan prosesor 4-bit, Kebanyakan Kalkulator masih berbasis mikroprosesor 4-bit.
• Th. 1971 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 8-bit yaitu Intel 8008.
• Th. 1973 : Intel memperkenalkan mikroprosesor 8-bit modern pertama Intel 8080 (10x lebih cepat dari 8008), dan diikuti Motorola MC6800.
• Th. 1977 : Intel memperkenalkan 8085 yang merupakan mikroprosesor 8-bit terakhir yang dibuat Intel dengan frek.clock dan kecepatan lebih tinggi.
• Perusahaan lain yang mampu menyaingi Intel 8085 adalah Zilog Corporation dengan Z80.
• Th. 1978 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 16-bit yaitu 8086, setahun kemudian mengeluarkan 8088 dengan kecepatan eksekusi dan memori lebih besar dari 8085, serta mulai digunakannya cache memori (sistem antrian yang mengatur pemberian instruksi sebelum menjalankannya).
• Intel 8086/8088 disebut juga CISC (Complex Instruction Set Computer) karena jumlah dan kompleksitas instruksinya.
• Th. 1981 : IBM membuat PC menggunakan mikroprosesor 8088 untuk menjalankan aplikasi seperti spreadsheet dan pengolah kata.
• Th. 1983 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 16-bit 80286, dengan kemampuan memori 16 MB.
• Th. 1986 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 32-bit pertama 80386, dengan kemampuan memori 4 GB.
• Th. 1989 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 32-bit 80486, dengan kemampuan memori 4 GB + 8K Cache.
• Th. 1993 : Intel memperkenalkan mikroprosesor 32-bit Pentium I, Th. 1997 Pentium II,kemudian berturut-turut Pentium III dan Pentium 4 pada Th. 2000, dimana mulai digunakan teknologi memori RAMBUS menggantikan teknologi SDRAM.

I. SEJARAH INTEL PENTIUM

Pentium adalah generasi kelima dari arsitektur prosesor mikro x86 buatan Intel Corporation, yang desainnya dibuat oleh Vinod Dham. Pentium merupakan penerus dari jajaran prosesor 486, dan mulai dijual ke pasaran pertama kali pada tanggal 22 Maret 1993. Nama asli (kode) Pentium adalah 80586 atau i586, untuk mengikuti penamaan generasi sebelumnya.
Pentium merupakan prosesor pertama dari Intel yang menggunakan arsitektur superskalar, sehingga walaupun Pentium merupakan prosesor yang bersifatCISC, Pentium dapat bekerja seperti layaknya prosesor RISC, meskipun pada saat itu belum ada aplikasi yang mampu mengutilisasinya.
Intel beberapa kali melakukan revisi prosesor Pentium miliknya, yakni dikarenakan ada kesalahan dalam operasi pembagian terhadap bilangan floating pointyang tenar dengan sebutan Floating Point Division Bug. Selain karena kesalahan tersebut, Intel juga pernah merevisi Pentium karena ada masalah pada panas dan penurunan tegangan, serta pengubahan proses manufaktur prosesor.

1. Prosesor Pentium Generasi Pertama

Prosesor Pentium generasi pertama, yang memiliki nama kode i586, P5, atau 80586 memiliki kecepatan 60 MHz dan 66 MHz. Prosesor ini dipaketkan pada paket Pin-Grid Array 273-pin yang ditancapkan pada Socket-4. Prosesor ini dibangun dengan menggunakan teknik manufaktur Bipolar CMOS 800. Karena ada 3100000 tabung vakum di dalamnya (sekarang digantikan fungsinya oleh transistor yang berukuran sepermiliar meter), prosesor ini pun terlihat besar karena untuk menetralisir panas yang dihasilkan diperlukan komponen tambahan. Akibatnya, prosesor ini hanya tersedia sebentar saja di pasaran. Prosesor ini pun menggunakan tegangan operasi yang sangat besar 5 volt, yang menyebabkannya ia boros daya (hingga 16 Watt), dan juga panas yang berlebih.

2. Prosesor Pentium Generasi Kedua

Menyadari kelemahan Pentium generasi pertama, Intel pun merevisi Pentium dengan meluncurkan Pentium generasi selanjutnya (yang memiliki nama kode P54C), pada tanggal 7 Maret 1994. Prosesor baru ini diperkenalkan pada frekuensi 90 MHz, 75 MHz, 100 MHz. Selanjutnya dirilis pula seri dengan kecepatan 120 MHz, 133 MHz, 150 MHz, 166 MHz, dan yang tercepat 200 MHz. Berbeda dengan prosesor Pentium Generasi awal, prosesor ini dibangun dengan menggunakan teknologi manufaktur Bipolar CMOS 600 nanometer, mengikuti beberapa saingannya dari Motorola dan IBM. Versi yang lebih baru (120 MHz ke atas) bahkan dibuat dengan menggunakan teknologi manufaktur 350 nanometer, sehingga dapat menampung 3300000 transistor. Dengan menggunakan teknologi manufaktur yang lebih canggih, Pentium pun lebih ramping dan lebih hemat daya (frekuensi 200 MHz hanya memakan 15.5 Watt).

Prosesor ini dipaketkan dengan menggunakan paket Staggered Pin-Grid Array (SPGA) 296-pin yang tentu saja tidak kompatibel dengan prosesor generasi sebelumnya. Satu-satunya cara yang digunakan oleh pengguna untuk melakukan upgrading dari prosesor generasi pertama ke generasi kedua adalah dengan melakukan penggantian motherboard.

3. Pentium MMX

Generasi ketiga dari prosesor Pentium adalah Pentium MMX (yang memiliki nama kode P55C) yang dirilis pada tahun 1997. Intel memasukkan tambahan 57 instruksi MMX baru ke dalam prosesor, tanpa melakukan perombakan terhadap desain. karena modul MMX hanya ditambahkan begitu saja ke dalam rancangan Pentium tanpa rancang ulang, Intel terpaksa membuat unit MMX dan FPU melakukan sharing, dalam arti saat FPU aktif MMX non-aktif, dan sebaliknya. Sehingga Pentium MMX dalam mode MMX tidak kompatibel dengan Pentium. Prosesor ini tersedia dalam frekuensi kecepatan/bus 166MHz/66MHz, 200MHz/66MHz, dan 233/66MHz. Selain ditujukan untuk prosesor desktop, prosesor ini juga tersedia untuk prosesor mobile, yang bekerja pada frekuensi 266MHz/66MHz. Ukuran Cache pun ditingkatkan pada prosesor ini: Pentium MMX memiliki 16 KB Data cache yang bersifat write-back (yang pada versi Pentium sebelumnya hanya terdapat 8 KB). Chip prosesor Pentium MMX diproduksi dengan menggunakan teknik manufaktur Bipolar CMOS 350 nanometer, dan tegangan yang digunakannya adalah 2.8 Volt. Prosesor untuk komputer portabel (yang dibangun dengan teknologi 250 nanometer) yang begitu membutuhkan penghematan daya bahkan hanya membutuhkan 1.8 Volt.

Intel mengganti dudukan prosesor ke socket baru, Socket-7 321-pin, yang memiliki fitur pengatur voltase secara otomatis (Automatic Voltage Regulator Module). Untuk menggunakan prosesor ini, akhirnya pengguna dipaksa lagi untuk mengganti motherboard-nya.

4. Intel Pentium Pro

Pentium Pro adalah mikroprosesor berarsitektur x86 buatan Intel. Prosesor ini merupakan jajaran teratas dari prosesor Pentium pada tahun 1995. Kinerja untuk aplikasi 32-bit yang tinggi, cache L2 dalam tubuh yang berjalan setara dengan kecepatan prosesor hingga 1.024 KB (1 MB) adalah keunggulannya. Kata Pro dalam Intel Pentium Pro merupakan singkatan dari Precision RISC Organization. Chip Pentium Pro sangat unik jika dibandingkan dengan prosesor lain karena konstruksinya yang sama sekali berbeda. Intel Pentium Pro menggunakan konstruksi Multi-Chip Module(MCM), berbeda dengan Pentium MMX yang hanya menggunakan konstruksi Single-Chip Module. Konstruksi MCM ini disebut oleh Intel sebagai PGA Dual-Cavity.

Pada Pentium Pro terdapat dua inti prosesor, yang pertama adalah chip Pentium Pro itu sendiri dan yang lainnya adalah cache L2 SRAM berukuran 256 KB, 512 KB, atau 1.024 KB. Inti prosesorPentium Pro memiliki 5.500.000 transistor dan SRAM 256 KB pada cache L2-nya memiliki 15.500.000 transistor. Berarti, Pentium Pro yang memiliki cache L2 sebesar 1.024 KB memiliki kira-kira 67.500.000 transistor.
Inti prosesor utama memiliki cache L1 sebesar 16 KB yang dibagi menjadi dua, 8 KB untuk instruksi berjenis asosiatif dua lajur dan 8 KB untuk cache data yang berjenis asosiatif empat lajur. Cache L2 merupakan salah satu keunggulannya. Dengan mengintegrasikan cache L2 pada tubuh prosesor dan memisahkannya dari papan induk, Pentium Pro memiliki kecepatan cache L2 yang setara dengan kecepatan prosesor (full core speed) ketimbang menjalankannya pada FSB 66 MHz yang justru akan memperlambat performanya, bahkan kinerjanya tidak akan jauh berbeda dengan prosesor generasi kelima Intel, yaitu Pentium. Dengan mengintegrasikancache L2 pada prosesor, maka papan induk pun menjadi semakin murah karena tidak ada lagi SRAM yang harus dibeli secara terpisah. Konsekuensinya, harga prosesor semakin melambung. Beberapa produsen papan induk mungkin masih mengintegrasikan SRAM pada papan induk yang mereka buat, tetapi hal ini akan menjadikannya turun tingkat menjadi L3. Sudah menjadi rahasia umum apabila cache L3 yang berjalan pada kecepatan FSB yang kurang akan memberikan peningkatan kinerja pada Pentium Pro, dibandingkan dengan Pentium.

Salah satu fitur cache L2 dalam tubuh prosesor adalah peningkatan kinerja yang sangat signifikan. Ketimbang mendukung SMP seperti pada Pentium, maka Pentium Pro memiliki dukungan MPS (Multi-Processor Specification) versi 1.1. Pentium Pro dan MPS dapat menjalankan empat prosesor bersamaan. Tidak seperti konfigurasi multiprosesor lainnya, Pentium Pro dapat menghindari ketidaksamaan kecepatan cache karena setiap chip memiliki cachenya sendiri, didukung cache L1 dan L2 yang sudah termasuk dalam tubuh prosesor. Pengujian yang melibatkan lebih dari 200 prosesor Pentium Pro yang dipasang bersamaan menggunakan sistem operasiUNIX, sebuah laboratorium dapat menembus 1 triliun Floating Point Operation per detik (TFLOPS) sehingga memecahkan rekor “Superkomputer Tercepat” dari Guinness World Book of Record.
Papan induk berbasis prosesor Pentium Pro memiliki bus PCI yang sangat eksklusif serta bus ISA. Intel sendirilah yang membuat chipset untuk Pentium Pro (seri Intel 450). Intel mendesain rancang bangun ATX untuk memberikan dukungan yang lebih baik pada Pentium Pro dan prosesor masa depan, seperti Pentium II, Pentium III, dan Pentium 4 maupun AMD Sempron, Athlon, dan Opteron. Pentium Pro juga bisa digunakan pada rancang bangun selain ATX, tergantung jenis papan induk yang digunakan. Banyak produsen sistem Pentium Pro malah tergoda untuk merangkai Pentium Pro pada rancang bangun Baby-AT dan mempertahankan desain tersebut. Masalah besar pun muncul, prosesor menjadi terlalu panas karena Pentium Pro mengonsumsi daya lebih dari 25 Watt.

Kekurangan Pentium Pro adalah

sangat lemah apabila dihadapkan pada perangkat lunak berbasis 16-bit karena rancang bangunnya berbasis pada RISC (Reduced Instruction Set Computing), FPU (Floating Point Unit) yang cepat, dan cache L2 terintegrasi. Apalagi kala itu, sistem operasi yang digunakan pun masih berbasis DOS dan Windows 95. Hanya sistem operasi murni 32-bit sajalah yang bisa mendongkrak potensinya, seperti IBM OS/2, OS/2 Warp, keluarga UNIX, dan Microsoft Windows NT.

Prosesor ini tidak pernah bisa dipakai di kalangan pemilik komputer desktop. Prosesor ini sangat sukses dijadikan sebagai otak sebuah server dalam suatu jaringan. Prosesor ini adalah pendahulu dari prosesor Intel Pentium II dan Xeon. Jadi, prosesor ini memang ditujukan untuk kalangan workstation maupun server yang menangani banyak perintah tiap detiknya.

Kelemahan lain prosesor ini adalah 5 kali lebih mahal daripada Pentium MMX yang dirilis pada tahun 1997.

5. Intel Pentium II

Prosesor Intel Pentium II ialah prosesor penerus Pentium Pro, yang dilengkapi dengan teknologi MMX yang diluncurkan pertama kali pada Mei 1997. Sebelum diberi nama Pentium II, prosesor ini dikenal dengan codename Klamath.Pentium II sebenarnya sama seperti Pentium Pro, dan prosesor generasi keenam dari keluarga P6 lainnya , akan tetapi desainnya yang sedikit ke arah radikal membuatnya menjadi pembeda. Dengan menggunakan teknologi 350 nanometer (0.35 mikron) dan 250 nanometer (0.25 mikron) dan dilengkapi dengan instruksi MMX, prosesor ini menjadi prosesor untuk mainstream setelah Pentium MMX, setelah Pentium Pro mengalami kegagalan pada kelas desktop dan hanya bisa dipakai untuk server.

Desain dudukan prosesornya dinamakan SECC (Single Edge Contact Cartridge), atau Slot-1. Cache Level-1 sebesar 32 KB terintegrasi pada die, akan tetapi cache Level-2 dimasukkan ke dalam cartridge, sehingga menyebabkan kecepatan L2 tidaklah seperti kecepatan prosesor, melainkan setengahnya. Kontak dengan motherboard pun beda. Dengan fisik seperti card adapter, Pentium II ini dibentuk, berbeda dengan kebanyakan CPU yang beredar waktu itu yang masih menggunakan ZIF socket-7. Inti prosesor Pentium II Klamath yang berjalan pada kecepatan 233 Mhz hingga 333 MHz dibuat dengan teknologi 0.35 mikron (350 nanometer). Akan tetapi inti prosesor Pentium II Deschutes, yang berlari pada kecepatan 333 Mhz hingga 450 Mhz menggunakan teknologi proses 0.25 mikron. Semua inti Pentium II didasarkan pada teknologi yang sama seperti Pentium Pro, dengan semua keungggulannya (kecuali L2 cache), dan terintegrasikannya instruksi MMX yang telah diperbaiki. Dengan semua keunggulan itu, chip pun menjadi semakin kecil, sehinga frekuensi semakin tinggi dan daya yang dibutuhkan pun menjadi lebih rendah, dan yang paling penting harganya yang lebih murah dibandingkan dengan Pentium Pro. Intel hanya merilis Pentium II untuk pasar desktop saja, mengingat mereka juga membuat prosesor yang dibangun dengan teknologi yang sama dengan Pentium II yang dikhususkan untuk workstation dan server dengan nama Pentium II Xeon. Karenanya, pada Pentium II, tidak terdapat fitur multiprosesor, seperti halnya Pentium Pro.

Prosesor ini adalah prosesor 32-bit. Meski ia memiliki address-bus sebesar 36-bit yang mampu mengalamati hingga 64 Gigabyte, limitasi pada arsitektur 32-bit menyebabkan prosesor ini hanya mampu mengalamati hingga 4 Gigabyte saja. Pengecualian terjadi pada sistem multiprosesor, yang dikonfigurasikan dalam mode NUMA (Non-Uniform Memory Access) di mana setiap prosesor memiliki jalur memorinya sendiri-sendiri. Dengan menggabungkan beberapa prosesor Pentium II (Xeon tentunya), batas 4 Gigabyte arsitektur 32-bit pun dapat dilewati.

6. Intel Pentium III

Pentium III mengacu pada merek Intel 32-bit x86 desktop dan mobile berdasarkan mikroprosesor generasi keenam mikroarsitektur Intel P6 diperkenalkan pada 26 Februari 1999. Merek prosesor awal yang sangat mirip dengan Pentium II awal-merek mikroprosesor.

Perbedaan yang paling menonjol dengan Pentium II adalah

1. penambahan set instruksi SSE (untuk mempercepat floating point dan paralel perhitungan)

2. pengenalan nomor seri yang kontroversial tertanam dalam chip selama proses manufaktur.

Mirip dengan Pentium II, Pentium III juga disertai oleh merek Celeron-end yang lebih rendah versinya, dan Xeon untuk high-end (server dan workstation) derivatif. Pentium III akhirnya digantikan oleh Pentium 4, tetapi inti Tualatin juga menjabat sebagai dasar untuk Pentium M CPU, yang digunakan banyak ide dari mikroarsitektur Intel P6. Selanjutnya, itu adalah AM mikroarsitektur dari merek Pentium M CPU, dan bukan ditemukan NetBurst prosesor Pentium 4, yang membentuk dasar bagi energi Intel Core mikroarsitektur Intel efisien dari merek CPU Core 2, Pentium Dual-Core, Celeron (Core) , dan Xeon.

Pertama kali varian Pentium III adalah Katmai (kode produk Intel 80525). Ini adalah perkembangan lebih lanjut dari Deschutes Pentium II. Satu-satunya perbedaan adalah unit pelaksanaan penambahan dan modifikasi decode dan mengeluarkan instruksi logika untuk mendukung SSE; serta meningkatkan L1 cache controller – yang L2 cache controller yang tersisa tidak berubah, karena itu akan benar-benar dirancang ulang untuk Coppermine dan yang bertanggung jawab atas perbaikan kinerja minor atas “Deschutes” Pentium Iis. Pertama kali dirilis pada kecepatan 450 dan 500 MHz. Dua versi yang dirilis: 550 MHz pada 17 Mei 1999 dan 600 MHz pada 2 Agustus 1999. Pada tanggal 27 September 1999 Intel merilis 533B dan 600B berjalan pada 533 & 600 MHz masing-masing. The ‘B’ suffix menunjukkan bahwa ini menggunakan 133 MHz FSB, bukannya 100 MHz FSB dari model-model sebelumnya.

7. Intel Pentium IV

Pentium 4 adalah mikroprosesor generasi ketujuh yang dibuat oleh Intel Corporation dan dirilis pada bulan November 2000 meneruskan prosesor Intel Pentium III. Nama perkenalan generasi awalnya adalah Willamette, kemudian dikembangkan kembali dengan nama perkenalan Northwood, Prescott, dan Cedar-Mill.

Nama prosesor : Intel Pentium 4
Nama Pengenalan : Willamette, Northwood, Prescott, Cedar-Mill
Luas penampang : Willamette: 217 mm2, Northwood: 131 mm2, Prescott: 112 mm2
Proses produksi Willamette: 180 nm
Northwood : 130 nm
Prescott : 90 nm
Cedar-Mill : 65 nm
Jangkauan kecepatan 1,3 GHz hingga 3,8 GHz
Transistor Willamette : 42.000.000
Northwood : 55.000.000
Prescott : 125.000.000

Instruksi tambahan x86, MMX, SSE, SSE2, SSE3 (Prescott dan Cedar-Mill), EM64T (Prescott dan Cedar-Mill), Intel xD (Execute Disable Bit untuk melindungi diri dari ancaman buffer overflow), Intel Hyper-Threading (beberapa prosesor Northwood, Prescott, dan Cedar-Mill), dan teknologi virtualisasi Intel(Vanderpool)
Bus sisi depan (FSB) 400 MHz, 533 MHz, 800 MHz, atau 1.066 MHz (bersifat empat kali lipat atau quad)
Pipeline Willamette dan Northwood: 20
Prescott dan Cedar Mill: 31
Cache L1 Cache data : 8 KB (Wilamette, Northwood); 16 KB (Prescott, Cedar-Mill)
Cache instruksi : 12 KB

Cache L2 256 KB, 512 KB, atau 1.024 KB, dalam tubuh, kecepatan penuh (setara dengan kecepatan prosesor) dengan lebar lajur 256-bit
Jenis cacheL2 Asosiatif delapan lajur, mendukung ECC
Cachememori 4 GB
Dudukan prosesor FC-PGA 423 (Flip-Chip Pin-Grid Array)
FC-PGA Mikro 478 (Micro Flip-Chip Pin-Grid Array)
LGA 775 (Land Grid Array)
Dukungan multiprosesor Tidak (hanya didukung oleh Intel Xeon)
Memori yang didukung SDRAM: PC-133
DDR-SDRAM : PC-2100, PC-2700, PC-3200 (satu atau dua kanal)
DDR 2-SDRAM : PC-4200, PC-5300, PC-6400, PC-8000
RDRAM : PC-600, PC-700, PC-800, PC-1066.

sumber : http://blog.ub.ac.id/trihalomoan/2011/02/25/sejarah-teknologi-mikroprosesor-pentium/