Pentium-M (Banias)
Franck - 02/04/2003
Sommaire:

 

Introduction

 

Toujours soucieux d'occuper le haut du pavé sur les différentes plateformes, Intel a lancé récemment à grand renfort de marketing sa nouvelle technologie dédiée aux ordinateurs portables, le Centrino. L'objet de cet article n'est pas d'étudier en détail cette technologie, mais uniquement une de ses principales composantes, le processeur Pentium-M.

Exclusivement destiné au marché des mobiles, le Pentium-M se situe à mi-chemin entre un Pentium !!! et un Pentium 4. Il propose en outre des caractéristiques techniques aussi intéressantes qu'originales et qui méritent qu'on s'y penche de près. Nous étudierons donc dans un premier temps les spécificités du Pentium-M ainsi que les innovations qu'il apporte par rapport aux Pentium !!! et 4, puis nous comparerons ses performances à celles de ces deux processeurs.

 

  • Présentation du Pentium-M

Le Pentium-M est le premier processeur Intel développé exclusivement pour plateforme mobile ; en effet, jusqu'alors, les processeurs mobiles ont toujours été dérivés de leur homologue destiné aux machines de bureau. Ils possèdent cependant certaines fonctionnalités qui leur sont propres, car ils ont la lourde tâche de fournir des performances dignes d'un PC de bureau à une machine portable, donc par définition plus légèrement équipée, et tout en consommant le moins d'énergie possible afin de présever l'autonomie. Et c'est là qu'est toute la difficulté, car ces deux contraintes sont bien souvent contradictoires.

Petit état des lieux de l'existant dans la gamme Intel :

    • Le Pentium !!!-M

      Ilest basé sur le noyau Tualatin, et reprend les caractéristiques du P!!!-S : bus 133MHz et 512Ko de cache L2. Disponible jusqu'à 1,2GHz, il dispose en outre d'un mécanisme de régulation de la fréquence d'horloge de seconde génération, l'"Enhanced SpeedStep", qui permet de réduire sa consommation. Nous reviendrons plus loin sur le SpeedStep et ses différentes déclinaisons. Une version Céléron Mobile existe également, qui se différencie par un cache L2 de 256Ko et qui ne dispose pas de SpeedStep. Le Céléron Mobile garde en outre une fréquence de bus de 133MHz, et est à ce titre le seul Céléron toutes plateformes confondues à exploiter une telle fréquence de bus.

      L'architecture du Pentium !!! est très bien adaptée aux contraintes de basse consommation : son rendement est élevé et ce dès les basses fréquences, ce qui permet de proposer des processeurs peu gourmands en énergie tout en gardant de bonnes performances. Cependant, le Pentium !!!-M commence à accuser un certain retard technologique par rapport aux récents processeurs de bureau : il ne possède pas le jeu d'instructions SSE2, et son bus capable de n'exploiter que de la SDRAM tire les performances vers le bas.

    • Le Pentium 4-M

      Il s'agit de la déclinaison mobile du Pentium 4 Northwood, et il en reprend les principales caractéristiques. Equipé de 512Ko de cache L2, il exploite le bus "Quad Pumped" à 400MHz de l'architecture Netburst. Il utilise également le SpeedStep de seconde génération.

      Une version Mobile Céléron existe par ailleurs, basée sur le même noyau Northwood mais possédant 256Ko de cache L2, et pas de technologie SpeedStep. Il est à noter que ce Céléron est plus performant que son homologue de bureau pour lequel Intel n'a gardé que 128Ko de L2. Ce n'est pas la première fois que la déclinaison mobile d'un processeur est plus puissante que la version de bureau, c'était déjà le cas du Pentium II dont la version mobile intégre un cache full-speed en lieu et place du cache séparé.

      Ainsi équipé, on peut penser que le Pentium 4-M est capable d'assurer la relève du Pentium !!!-M dans le secteur haut de gamme des processeurs mobiles. En réalité, les performances du Pentium 4-M ne sont pas à la hauteur des espérances, et dans beaucoup de situations le Pentium !!!-M reste plus performant. La raison de cela tient dans l'architecture Netburst qui équipe le Pentium 4-M. En effet, Netburst est une architecture étudiée pour donner son plein potentiel qu'à de hautes fréquences, et son rendement faible la rend assez peu performantes à des fréquences basses et moyennes. Afin d'améliorer les performances, le Pentium 4 nécessite entre autre une augmentation des fréquences internes et externes, et l'utilisation de l'Hyper-Threading. Deux vecteurs de performances qui sont peu exploitables sur une plateforme mobile dans la mesure où ils augmentent de façon considérable la consommation du processeur. Un Pentium 4-M à 3GHz et avec Hyper-Threading n'est tout simplement pas envisageable car trop grand consommateur d'énergie.

Intel se retrouve donc dans une impasse : le Pentium !!!-M possède une architecture très bien adapté à la technologie mobile mais qui commence à vieillir, et le Pentium 4-M de technologie plus récente mais pas du tout adapté aux contraintes liées aux processeurs à basse consommation. Partant de ce constat, on a tôt fait de dresser le portrait robot du processeur mobile idéal, qui exploiterait le meilleur de ces deux familles de processeurs : basé sur l'architecture du Pentium !!!-M, et équipé des dernières innovations du Netburst telles que le SSE2 et un bus Quad Pumped. Eh bien ce processeur existe désormais, et il s'appelle Pentium-M !

Dans les faits, le Pentium-M est un processeur très original dans la mesure où il se situe entre deux architectures, retenant le meilleur de chacune d'elles. Fondamentalement, il s'agit d'un Pentium !!! Tualatin "survitaminé" : plus de mémoire cache, et ajout de nouvelles techniques d'optimisation. En outre, il est dopé avec quelques ingrédients issus de l'architecture Netburst : le support du jeu d'instructions SSE2 et un bus QDR à 400MHz.

Ce tableau résume les caractéristiques du Pentium-M en comparaison à celles des Pentium !!!-M et Pentium 4-M :


  Pentium !!!-M Pentium 4-M Pentium-M
Architecture (core) P6 (Tualatin 0,13µ) Netburst (Northwood 0,13µ) "P6+" (Banias 0,13µ)
Cache L1
(données + code)
16Ko + 16Ko 8Ko + 12Kµops (TC) 32Ko + 32Ko
Cache L2 512Ko 512Ko 1024Ko
Instructions MMX, SSE MMX, SSE, SSE2 MMX, SSE, SSE2
Fréquences maximales (CPU/FSB) 1,2GHz
133MHz
2,2GHz
400MHz (QDR)
1,6GHz
400MHz (QDR)
Transistors 44M 55M 77M
SpeedStep 2nde génération 2nde génération 3ème génération



Des caractéristiques pour le moins impressionnantes et prometteuses, et qui laissent présager des performances de tout premier plan. Le Pentium-M est disponible en deux formats : Micro-FCPGA (Pin Grid Array) et Micro-FCBGA (Ball Grid Array), et 6 modèles sont déjà disponibles :

 

Modèle Fréquence
(max / min)
Vcore
(max / min)
Pentium-M 1,6GHz 1,6GHz / 600MHz 1,484v / 0,956v
Pentium-M 1,5GHz 1,5GHz / 600MHz 1,484v / 0,956v
Pentium-M 1,4GHz 1,4GHz / 600MHz 1,484v / 0,956v
Pentium-M 1,3GHz 1,3GHz / 600MHz 1,388v / 0,956v
Pentium-M 1,1GHz
Low Voltage
1,1GHz / 600MHz 1,180v / 0,956v
Pentium-M 900MHz
Ultra Low Voltage
1,6GHz / 600MHz 1,004v / 0,844v

 

Notons que le modèle "Ultra Low Voltage" à 900MHz fonctionne juste à 1 volt, et qu'il consomme environ 7W. En comparaison, le Pentiim !!!-M à 933MHz fonctionne en 1,5 volts et consomme plus de 20W.

 

Suite ( Etude détaillée du Pentium-M [1/2] )

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