Anfang 1999 stellte Intel die ersten Pentium III-Prozessoren der Öffentlichkeit vorg. Die in 0.25µm-Bauweise gefertigten CPUs hatten zunächst eine Taktfrequenz von 450 bzw. 500 MHz und waren für einen Systembus von 100 MHz ausgelegt. Der Prozessor benötigte, wie schon sein Vorgänger der Pentium II, nach einem Mainboard mit Slot 1-Steckplatz. Er wurde in einer so genannten "Single Edge Contact Cardridge 2" (SECC2) ausgeliefert.
In dieser befindet sich der eigentliche Prozessor auf einer Slot 1-Platine. Diese von der früheren Sockeltradition abweichende Konstruktion wurde notwendig, da der 512 KB große L2-"Cache on die" mit den damaligen Fertigungsverfahren noch nicht wie heute in den Prozessorkern integriert werden konnte. Aus einem ähnlichen Grund arbeitete der L2-Cache auch nur mit halben Prozessortakt. Die CPU unterstützt die Dual Independent Bus (DIB)-Architektur, in welcher der L2- Cache unabhängig vom Systembus über einen speziellen Hochgeschwindigkeitsbus mit dem Prozessorkern verbunden ist. So lässt sich eine größere Systemleistung erzielen. Der Pentium III verfügt über einen integrierten L1-Cache von 2 x 16 KB, der jeweils zur Hälfe für Instruktionen und für Daten verwendet wird. Der mit Error Correction Code (ECC) arbeitende L2-Cache des Katmai ist wie schon oben erwähnt auf die Slot 1-Platine ausgelagert und mit einem 64 Bit-Datenbus bei halbem Prozessortakt mit dem Prozessorkern verbunden. Der Pentium III kann als 32 Bit- CPU maximal 4 GB Speicher adressieren (in Mehrprozessorsystemen erhöht sich dieser Wert auf 64 GB). Der Katmai kam in Taktfrequenzen von 450, 500, 550 und 600 MHz auf den Markt und unterstützte ursprünglich nur einen Systembustakt von 100 MHz. Erst später wurden auch Katmai-CPUs vorgestellt die für einen Bustakt von 133 MHz ausgelegt waren. Diese wurden als Pentium III B bezeichnet und waren mit 533 und 600 MHz getaktet. Multimedia-Anwendungen erfordern immer mehr Rechenleistung seitens des Prozessors. Dem gegenüber steht das Problem, dass man aufgrund der verwendeten Fertigungstechnik die Taktfrequenz nicht beliebig nach oben erhöhen kann. Als Folge dessen wurde der Befehlssatz der Intel-Prozessoren schon in der zweiten Pentium-Generation mit den so genannten Multimedia Extensions (MMX), speziellen Prozessorbefehlen für Multimediaaufgaben, erweitert. Diese Idee wurde später von AMD mit dem 3Dnow!-Befehlssatz weitergeführt, während Intel nun beim Pentium III wieder auf eigene (und zu 3Dnow! inkompatible) Entwicklungen setzte und die MMX beim Pentium III mit den Streaming SIMD Extensions (SSE) erweiterte. In der Werbung wurden diese auch als ISSE verkauft, wobei das I für Internet stand, rein technisch gesehen was das aber nur ein Marketinggag. In älteren Publikationen wird der SSE-Satz von 72 Befehlen auch als KNI (Katmai New Instructions) bezeichnet. Auf die SSE wird in einem späteren Kapitel noch detaillierter eingegangen. Eine weitere Besonderheit des Pentium III ist die CPU-ID. Jeder Prozessor verfügt mit dieser über eine eindeutige Seriennummer, die auch mit Hilfe von Software ausgelesen werden kann. Mittels dieser könnte zum Beispiel die Identität eines Benutzers bei Onlinegeschäften verifiziert werden. Allerdings stieß dieses Feature auf nicht allzu viel Gegenliebe bei den Endkunden, speziell den Datenschützern, so dass die Möglichkeit zum Auslesen der Seriennummer später über Software oder das BIOS abschaltbar gestaltet wurde. Zum Abschluss sei noch ein weiteres, wenn auch wenig bekanntes Feature genannt: Der Pentium III verfügt über einen Hardware-Zufallszahlengenerator.
Pentium III - Codename Coppermine
Im Oktober 1999 erschien die nächste Generation des Pentium III, welche nun mit einer 0.18 µm-Fertigungstechnik produziert wurde. Die Intel-Codebezeichnung ist etwas irreführend, denn wie schon die Katmai-CPUs wird auch der Coppermine- Pentium III (wie auch andere Intel-Prozessoren benannt nach einem Fluss im US-Bundesstaat Oregon) noch immer mit Hilfe von Aluminium gefertigt und nicht mit Kupfer. Die größte Veränderung im Prozessordesign betrifft den L2-Cache. Dieser wurde nun direkt auf dem CPU-Die integriert und läuft nun mit vollem Prozessortakt, ist aber mit 256 KB nur halb so groß. Die Anbindung des L2-Cache erfolgt nun über einen 256-Bit-Bus. Dadurch wurde eine um den Faktor 4 verringerte Zugriffszeit auf den Cache erreicht. Der Prozessorkern selbst wurde jedoch praktisch unverändert vom Katmai übernommen.
Durch die Integration des L2-Cache in die CPU wurde die Slot 1-Platine technisch gesehen wieder überflüssig und so wurden die Coppermine-CPUs auch im sogenannten Flip-Chip Pin Grid Array-Gehäuse (FC-PGA) als Sockel-Prozessoren angeboten. Der Chip selbst ist mittels Kontakten an der Unterseite direkt auf die Sockelplatine gelötet. Hierdurch unterscheidet sich das FC-PGA- vom Celeron- PPGA-Gehäuse, denn obwohl die Bauformen beide jeweils 370 Pins haben sind sie zueinander nicht kompatibel. Neu sind ebenfalls erweiterte Puffer, damit der L2-Cache möglichst wenig durch Hauptspeicheroperationen gestört wird. Statt vier gibt es nun sechs Fill Buffer, die Bus Queue wurde von vier auf acht Einträge verdoppelt und die Anzahl der Writeback Buffer von eins auf vier erhöht. Alles zusammen bezeichnet Intel als Advanced System Buffering (ASB). Die Coppermine-CPUs gibt es in Versionen für 100 MHz als auch für 133 MHz Systembustakt. Die Taktfrequenzen beginnen bei 500 MHz und gehen derzeit bis 1 GHz. Im Rahmen des "Gigahertz-Rennens" mit AMD wurde kurze Zeit auch ein Pentium III mit 1.13 GHz und Coppermine-Core vorgestellt. Diese CPU lief jedoch nicht stabil und musste von Intel zurückgerufen werden - dezenter Imageverlust inklusive. Mittlerweile gibt es den Pentium III 1100 E, der im D0-Stepping gefertigt wird. Die jetzige 1,13 Ghz Version basiert bereits auf dem Tualatin-Kern.
Pentium III - Codename Tualatin (FCPGA2)
Der Tualatin ist der jüngste und letzte Sproß von Intels Pentium III Familie. Erstmalig kam beim Herstellungsprozess Kupfer zum Einsatz, wurden 0,13µm Strukturen produziert. Neu ist die Einführung des IHS, des "Integrated Heat Spreader". Diese Metallplatte schützt das DIE vor Beschädigung z.B. bei der Kühlermontage und sorgt für eine verbesserte Wärmeabfuhr. Die Pinanordnung ist zwar die selbe wie beim FCPGA, eine auf 1,45 V verringerte Corespannung und vor allem ein geändertes Busprotokoll machen aber den Einsatz spezieller Chipsätze nötig, z.B. den Intel i815 im "B-Stepping". Andere Chipsätze von VIA und Sis existieren zwar, erreichen aber nicht die Leistungsfähigkeit des i815, der AC97 Sound, 2 ATA100 IDE-Kanäle, LAN, AGP 4x und einen möglichen FSB von 250 Mhz mit sich bringt. Der Tualatin wird in zwei Varianten ausgeliefert, eine Desktop-Version mit 256kb L2-Cache und eine Server-Version mit 512kb. Beide sind SMP- (Multi-Prozessor) fähig. Besondere Beachtung verdient die Server-Version, da der Prozessor durch den großen Cache in Verbindung mit der neuen Data Prefetch Unit, die versucht, vom Prozessor benötigte Daten "vorherzusagen", ordentlich an Leistung zulegt und so in vielen Bereichen eine beachtliche Pro-Mhz Leistung vorlegt, die selbst Athlons mit Palomino-Kern in vielerlei Hinsicht in die Schranken weist. Nachteil ist der hohe Preis der Pentium III-"S". Dieser ist das Ergebnis Intels Marktpolitik : Würde er zu günstig angeboten könnte er aufgrund seines hohen Potentials dem P4 das Wasser abgraben…
Quelle Katmai und Coppermine : Jan Weiland - Intel Pentium III
Tualatin-Foto freundlichst zur Verfügung gestellt von Grand Admiral Thrawn, seines Zeichens Webmaster und geistiger Vater von www.hardoverclock.com