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인텔 펜티엄I 시리즈


인텔® 펜티엄® 시리즈
Intel® Pentium® Series
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1. 개요2. 역대 모델
2.1. P5 (1세대 펜티엄)2.2. P54C (2세대 펜티엄)2.3. P54CQS, P54CS (3세대 펜티엄)2.4. P55C (펜티엄 MMX)2.5. 펜티엄 오버드라이브
3. 버그 및 리콜
3.1. FDIV 버그 (1994년)3.2. F00F 버그 (1997년)
4. 관련 문서

1. 개요


1993년 3월 22일부터 출시된 인텔 펜티엄 시리즈의 기념비적인 첫 모델이자 인텔 80486의 정식 후속 모델이다.

2. 역대 모델

2.1. P5 (1세대 펜티엄)

1993년 3월 22일에 출시된 첫 펜티엄 모델. 0.8 μm (800 nm) 공정으로 제조되었으며, 처음에 60MHz와 66MHz 두 가지 라인으로 출시되었다.

기존의 80486보다 세 배 많은 310만 개의 트랜지스터를 포함하고 있는데, 명령어 파이프라인(Instruction Pipelines)을 개선했고, 명령어 캐시 메모리 8 KB + 데이터 캐시 메모리 8 KB로 분할되었으며,[1] x86 계열 최초로 슈퍼스칼라 방식이 도입된 듀얼 파이프라인 구조 덕분에 i486 프로세서에 비해 클럭당 정수 처리 효율이 (이론상) 2배로 상승했다. 이로 인해 초기 펜티엄도 훗날에 출시된 높은 클럭의 486 최상위 CPU인 i486DX4와 비슷한 성능을 발휘할 수 있게 되었다. 연산 성능은 60 MHz 모델을 기준으로 100MIPS에 달하였으며, 이는 80486DX2 66MHz의 2배에 달한 수치이다.

본래 펜티엄은 'i586' 또는 '80586'이라는 이름으로 출시될 예정이었는데, 486에 대한 인텔의 상표권 침해 소송에 AMD와 Cyrix, IBM을 비롯한 호환 CPU 제작 회사들이 '숫자에 상표권을 주장할 수 없다'는 주장을 법원에서 인정해 패소하면서 펜티엄이라는 상표로 출시했다. \'Penta' + \'Premium' 식의 합성어이며, 'Penta'는 5라는 접두사이다. 이 때문에 초기에는 '586'으로도 불렸으나 인텔의 대대적인 광고로 이내 사장되었다.[2][3]

초대 펜티엄이라는 역사적인 CPU로 알려져 있지만, 출시 당시에는 1000개 단위 대량 구매조차 펜티엄 60이 878달러, 펜티엄 66이 964달러로 매우 비싼 가격대였기 때문에 일반 소비자들에겐 그림의 떡 취급이었다. 한국에서도 출시 당시 펜티엄 CPU를 채택한 완제 PC 취급 대기업들이 아직 없었을 때였다.

2.2. P54C (2세대 펜티엄)

1994년 3월 7일에 기존 P5 기반에서 0.6 μm (600 nm) 공정으로 개선된 P54C 펜티엄이 출시되었다. 이때 80486 DX2, DX4시리즈처럼 CPU에 클럭 배수기(Clock Multiplier)를 탑재해 클럭이 크게 증가했다. 90, 100MHz(콩순이컴퓨터 수준)부터 출시되었고, 7개월 뒤인 10월에 하위 라인인 75MHz 모델도 출시되었다. 각 클럭별로 메인보드 딥스위치와 메인보드 클럭발진기 교체로 FSB 오버클럭이 가능했기에 75는 90MHz, 90은 120MHz, 100은 150MHz까지 끌어올릴 수 있었다. 이때부터 노트북용의 '모바일 펜티엄 시리즈'도 출시되었다.

가격은 펜티엄 90이 849달러, 펜티엄 100이 995달러로 약간 비싸게 책정되었으며, 펜티엄 75만 535달러로 비교적 저렴하게 책정되었다. 그 덕에 한국에서는 펜티엄을 채택하는 완제 PC 취급 대기업들이 하나둘씩 등장하기 시작했다.

2.3. P54CQS, P54CS (3세대 펜티엄)

1995년 3월 27일부터 0.35 μm(350 nm) 공정으로 또 개선하면서 동작 클럭을 높인 P54CQS 또는 P54CS 펜티엄 모델이 연달아 출시되었다. 먼저 P54CQS 기반의 120부터 출시되고, 1995년 6월 1일에 P54CS 기반의 펜티엄 133, 1996년 1월 4일에 펜티엄 150, 166, 1996년 6월 10일에 펜티엄 200이 출시되었다. P54CQS는 기존 패키징 공정을 재활용하여 120 MHz 제품을 빠르게 출시하기 위해 기존 P54C 칩의 C2 스테핑에서 코어 부분만 미세화한 채로 주변 회로의 크기는 유지하여 기존 P54C와 다이 크기가 동일하다. P54CS는 새로운 패키징 설비에 맞게 주변부 또한 미세화된 칩이다. 가격은 펜티엄 120, 133이 935달러, 펜티엄 150이 547달러, 펜티엄 166이 749달러, 펜티엄 200이 599달러로 책정되었다.

이 시기에는 1995년 8월 24일에 출시된 Windows 95와 맞물려, 컴퓨터 시장에서 빠른 속도로 퍼져 나중에 개발된 모델도 '펜티엄'의 이름을 달고 나오게 되었다. 특히 컴퓨터 메이커가 펜티엄 로고와 로고음[4]을 광고에 넣으면 직접 광고비를 지원해주는 인텔의 홍보 전략으로 사람들의 머리에 확실히 각인되며 인지도 면에서 엄청난 효과를 거두었다. 1995년 초, 국내 소매가격은 약 50만원 정도였다.

2.4. P55C (펜티엄 MMX)


1997년 1월 8일에 출시된 MMX[5] 명령어 세트가 추가된 P55C 기반의 펜티엄 제품군으로, 아키텍처 자체는 초창기 펜티엄과 동일한 P5 아키텍처이지만 캐시 메모리 용량이 명령어 캐시 16KB + 데이터 캐시 16KB로 각각 2배씩 늘리고, 파이프라인 단계가 5단계에서 6단계로 증가되었다. 그래도 캐시 메모리 용량 덕분인지 벤치마크에서 MMX 166이 일반 200보다 더 나은 성능을 보여주는 결과도 나왔다. 이 CPU의 상위 모델 격으로 1년 이상 먼저 나온 펜티엄 프로는 16비트 에뮬레이션 성능 상의 문제로 일반 사용자들한테 환영받지 못했고 4개월 뒤에 나온 펜티엄 II도 출시 초기의 가격 문제 때문에 시장에 자리잡는데 시간이 걸리면서 그 대체재로서 꽤나 장수하게 된다.

클럭 모델별로 펜티엄 MMX 166은 407달러, 펜티엄 MMX 200은 550달러, 펜티엄 MMX 233은 594달러로 출시되었다. 오버클럭을 할 경우 150, 180, 266, 300MHz(!)까지 끌어올릴 수 있었지만 기본 쿨러로 장시간 돌리다간 과열로 CPU핀이 녹아서 휘어져버리는 참사가 종종 일어났다... 당시 메인보드나 CPU는 과열이 발생하면 자기보호를 위한 스로틀링이나 전원을 강제로 셧다운시키는 기능이 없었기 때문. 모바일 펜티엄 MMX는 150MHz, 300MHz가 존재했다.

단, MMX 명령어 세트 성능을 제대로 끌어내려면 MMX 명령어 세트를 사용하는 전용 소프트웨어의 지원이 필요했다. 그러나 이로 인한 이득은 생각보다 크지 않았는데, 첫 번째 이유로 MMX 명령어는 정수 연산만 지원했다. 32비트 2개, 16비트 4개, 8비트 8개 정수 연산을 지원했다. 그리고 MMX가 쓰는 레지스터는 이름만 다를 뿐(MM0~MM7, ST0~ST7) FPU의 스택 레지스터와 같았기 때문에 MMX를 쓰면 FPU를 쓸 수 없었다는 치명적인 문제가 있었다. 게다가 MMX 모드와 FPU 모드의 레지스터 동작도 서로 달랐다. 그렇기 때문에 응용 프로그램이 MMX와 부동 소수점 연산 둘 다 필요하면 운영 체제를 통해 콘텍스트 스위치 기능으로 FPU 모드와 MMX 모드를 전환해야 했고, 그러면 느려질 수 밖에 없었다. 그래서 MMX 지원 소프트웨어가 그렇게 많지 않았다. 하지만 MMX에 최적화 된 소프트웨어에 한해서는 확실한 성능 향상을 보장했다. 그 예가 모토 레이서와 전뇌전기 버추얼 온 윈도판. 윈도판 버추얼 온은 MMX 전용이었으며, 모토 레이서는 일반 펜티엄에서도 구동되지만 MMX 모드와의 그래픽 품질이 하늘과 땅 차이였다. 그 뒤에 사이릭스, AMD 역시 인텔에서 MMX 라이선스를 구입해서 자사의 CPU에 적용시켰다.( AMD K6 시리즈 등) 여담으로 당시 메인보드에서 MMX 펜티엄을 쓸 수 있는가 없는가는 전압 설정을 2.8V로 할 수 있는가에 달려 있었다.

DOSBox SVN빌드에서 펜티엄 프로세서를 에뮬레이션할 수 있지만 어째서 클럭이 Dxdiag[6]에선 66MHz라고 표기된다.

2023년 기준으로 리눅스 커널이 지원하는 가장 오래된 CPU이다. 2022년 발표된 6.1 커널부터 80486, 펜티엄 지원이 중단되어 이 커널을 사용하는 Tinycore Linux 14.0 버전이 펜티엄 MMX부터 구동 가능하기 때문이다.

2.5. 펜티엄 오버드라이브

파일:external/farm4.static.flickr.com/2843600911_dcca89ccea_z.jpg
출처.

1995년 2월부터 출시된 제품군으로, 80486 오버드라이브의 후계기로써 80486에서 펜티엄으로 업그레이드 하려면 메인보드까지 새로 구매해야 했기에 비용 문제로 망설이는 사람들을 위해 인텔은 펜티엄 CPU를 기존의 80486용 소켓에 사용할 수 있도록 개조했다. 이것이 '펜티엄 오버드라이브 프로세서'이다. 전압, 버스 등 호환성에 대해 고려해야 할 점은 많았지만 인텔은 하위 호환성을 가진 제품을 만들어 냈다. 물론 펜티엄 컴퓨터에 비해 약간 성능이 떨어지긴 했지만, CPU만 교체하는 것으로 성능 향상이 컸기 때문에 나름 인기 있었다.


LGR의 리뷰(?) 영상

파일:external/ummr.altervista.org/DSCN4786.jpg
일부 메인보드에는 CPU를 납땜해 붙여 놓은 경우도 있는데, 이런 경우를 위해서 처음부터 오버드라이브용 예비 슬롯을 미리 준비한 경우도 있다. 위의 이미지가 바로 온보드 CPU (486 SX) + 오버드라이브 소켓이 탑재된 경우. 출처.

참고로 이런 경우 오버드라이브 프로세서의 동작이 특이한데, 오버드라이브 프로세서를 꽂으면 CPU가 2개가 되지만, 2개가 모두 동작하는 것이 아니라 오버드라이브 프로세서가 온보드 된 CPU를 꺼버리고 혼자 동작한다.

나중에는 펜티엄 보드용 오버드라이브 프로세서인 펜티엄 MMX 오버드라이브, 펜티엄 프로 보드(소켓 8)용 펜티엄 II 오버드라이브가 출시됐다. 80486 시스템을 업그레이드하는 용도로 쓰여 그다지 인기가 있지 않았던 80486 오버드라이브와 다르게, 인기가 많았다.

그러나, 인텔은 1998년에 출시된 펜티엄 II 오버드라이브를 마지막으로 더이상 오버드라이브 프로세서를 만들지 않았다. PC 완제품을 만들어 팔던 OEM 회사들이 반대했기 때문이었다. 새로운 CPU가 출시되면 사람들이 새 컴퓨터를 사야 하는데, 오버드라이브 프로세서만 사서 업그레이드했기에 PC가 팔리지 않는다고 주장했기 때문이었다. 지금의 인텔의 소켓 장난을 생각하면 아이러니한 일.

3. 버그 및 리콜

3.1. FDIV 버그 (1994년)

1994년 6월에 발견된 FDIV 버그로, 버지니아 주 린치버그 대학의 수학과 교수인 토마스 나이슬리(Thomas R. Nicely)가 소수의 역수의 합을 계산하는 프로그램을 실행하던 중 특정 수에서 이상한 결과가 나온 것을 분석하다가 발견된 것으로, 어떤 특정한 수의 부동 소수점 나눗셈을 수행할 때 잘못된 결과가 나오는 것인데, 랜덤한 두 수를 무작위로 나눗셈 연산한다고 치면 90억 번 중 1번 꼴로 발생될 만큼 희귀한 경우라서 발견하지 못한 채로 출시한 것이다. 예를 들어 4195835.0/3145727.0의 경우 1.333 820 449 136 241 002라는 결과값이 정상이다. 하지만 당시 FDIV 버그를 가지고 있는 펜티엄의 경우 4195835.0/3145727.0 = 1.333 739 068 902 037 589로 잘못 계산했다. 인텔은 펜티엄에 장착한 FPU의 나눗셈 연산 성능을 올리기 위해 SRT 알고리즘(radix-4 구성)을 사용했는데, SRT 알고리즘이 작동하는 데에 필요한 1066개의 항목의 참조표(Lookup table)을 작성하던 중 실수로 5개의 항목을 빼먹었기 때문에 발생한 버그이다.

1994년 10월 24일에 토마스 나이슬리 교수는 인텔한테 문제점을 보고했으나 그때까지만 해도 인텔은 리콜하려고 하지 않았었다. 인텔 내부적으로도 토마스 교수와 비슷한 시기에 버그를 발견했으나, 버그를 인정하면서도 대수롭지 않게 생각하여 조용히 패치하면서 묻어가려고 했었던 것. 이를 보다 못 한 토마스 교수는 10월 30일에 여러 학계에 버그를 설명하는 테스트 보고서를 이메일을 통해 폭로하면서 2주 가까이 논란이 지속되었다.

해외에서는 1994년 11월에, 한국에서는 12월에 보도되기 시작하면서 ( "펜티엄PC 24일마다 1회 계산오류", '인텔社 펜티엄칩 결함여부 공방') 결국 얼마 못 가 12월 20일에 인텔이 기존 펜티엄 전량 리콜을 실시하는 큰 결단을 내리게 되었다. ( '인텔코리아, 결함 펜티엄 칩 무조건 교체 발표', '삼성전자, 舊펜티엄 칩 무상 교체') FDIV 버그에 영항을 받는 제품들은 다음과 같다.

|| 제품명 || 영향을 받는 제품 || 영향을 받지 않는 제품 ||
P5 (0.8 μm)
펜티엄 66 B1 스테핑, C1 스테핑 D1 스테핑
펜티엄 60 B1 스테핑, C1 스테핑 D1 스테핑
P54C (0.6 μm)
펜티엄 100 B1 스테핑, B3 스테핑 B5 스테핑, C2 스테핑, E0 스테핑
펜티엄 90 B1 스테핑, B3 스테핑 B5 스테핑, C2 스테핑, E0 스테핑
펜티엄 75 B1 스테핑 B5 스테핑, C2 스테핑, E0 스테핑


다행스럽게도 일반 사용자에게는 대부분 문제가 되지 않았고, 여러 소프트웨어에서 FDIV 버그를 감지하여 소프트웨어적으로 우회하는 패치를 적용했기 때문에 실제로 리콜된 것은 얼마 되지 않았지만, 1995년 1월 17일에 발표된 인텔의 1994년 연례 보고서에서 CPU 교체 및 폐기 처리에 4억 7천 5백만 달러의 세전 비용이 들어갔다고 밝혔다. 2023년 물가로 따지면 8억 달러 넘는 비용의 가치인 셈. 1995년 이후에 출시된 0.35 μm 공정의 펜티엄 제품군부터는 FDIV 버그의 영향을 받지 않는다.

펜티엄 FDIV 버그 이슈에 대한 인텔의 대응은 앤드류 그로브 CEO 체제 인텔의 위기 관리 능력을 보여준 사례이기도 했는데, 보고 받고 리콜 조치한 덕분에 2개월 동안 깎아먹은 신뢰도보다 더 큰 홍보 효과로 이어졌다. 30년 뒤 인텔 랩터레이크(13, 14세대) CPU 손상 유발 결함 논란으로 보고 받고 3개월 넘게 지나서 리콜 조치 없이 후속 패치로만 조치한 팻 겔싱어 CEO 체제 인텔의 위기 관리 능력이 드러나면서 더욱 재평가 받게 되었다.

3.2. F00F 버그 (1997년)

1997년에 발견된 F00F 버그로, 바이트 코드가 F0 0F C7 C8에서 CF(lock cmpxchg8b eax...edi)인 명령어가 들어올 때 뻗어 버리는 버그로 알려져 있다. 다행히 운영 체제가 업데이트되면서 해결되었고, B2 스테핑부터 하드웨어로 해결되었다.

1997년 11월 8일에 인터넷을 통해 처음 알려졌으며, 한국에서도 4일 뒤에 보도되면서 알려졌지만 ( 펜티엄 프로세서 또 결함, 인텔사의 펜티엄칩에 중대 결함 발견) FDIV 버그 이슈만큼 많이 알려지진 않았다.

4. 관련 문서


[1] 펜티엄 프로부터 L2 캐시 메모리를 도입하면서 기존의 캐시 메모리를 'L1 캐시 메모리'로 명명되었다. [2] 이 때문에 ' 686'이라는 가칭으로 불리던 차세대 프로젝트의 이름도 ' 펜티엄 II'가 되었다. [3] 인텔 80286 CPU의 대성공 이후로 80386, 80486 CPU가 연이은 대성공을 거두면서 관행적으로 반도체 이름에 붙인 숫자에 불과한 '286', '386', '486'이 마치 컴퓨터의 세대(성능)을 구별하는 보편적인 명칭처럼 사용되는 현상이 일어난 것이다. 이 당시 'X86'이라는 표현이 얼마나 널리 사용되었는지는 한국 사회에서도 특정 세대를 지칭하는 신조어로 386세대(이후 해당 세대가 나이들어가면서 n86세대로 변화) 라는 표현이 유행하여 사회 보편적으로 받아들여졌음을 생각하면 쉽게 알 수 있다. 팬티엄 시리즈가 처음 출시된 직후, 인텔의 대대적인 광고로 <펜티엄> 이란 상품명이 대중화되기 전까지만 해도 웬만한 컴퓨터 판매점등에서 "펜티엄이 뭐냐"고 묻는 고객에게 "586 컴퓨터가 펜티엄이라는 이름으로 나왔어요"라고 설명하는 일이 비일비재했을 만큼 'X86'이란 표현이 컴퓨터의 세대(성능)을 구별하는 기준으로 대중화되어 있던 것. 따라서 당연히 인텔은 'X86'이라는 명칭 자체를 자사가 권리를 가지는 상표권으로 확보하고 싶어 했지만 소송에서 패소하면서 차라리 해당 개념을 버리고 '펜티엄'이라는 새로운 명칭(숫자도 아니라는 고유명사이기에 인텔이 확실하게 독점적 권리를 인정받을 수 있는 상표명)의 인지도를 각인시키는데 올인한 것이다. 여기에 한술 더 떠서 타 제조사들과의 차별성을 위해 \'intel inside'라는 캠페인 및 로고를 탄생시킨 것 또한 이 시기이다. 30년 가까이 지난 지금도 인텔은 자사의 CPU를 탑재했다고 자랑선전하는 스티커를 패키지에 동봉하고 있고, PC 완제품 판매사에는 해당 스티커를 부착하도록 유도하고 있다. 물론 이는 경쟁사인 AMD도 마찬가지이며 지금은 없는 Cyrix 또한 'Cyrix instead' 같은 스티커를 만들었다. [4] 인텔 인사이드 마크가 화면에 나오고 그 유명한 "딩 디디디딩" 하는 멜로디. 일정 시간 이상 노출되어야 광고비를 지원한다. 이는 큰 성공을 거둔 게, 굳이 홍보비를 지원받을 필요도 없고 인지도 또한 대단한 거대 기업(한국 같으면 삼성, LG)의 PC들이 그 로고음을 넣기 시작하면서, 인지도가 거의 없는 전자상가 태생 중소업체들이 같은 로고음을 넣으면서 동등한 수준의 물건이다 라는 홍보효과를 노릴 수 있어서 이런 중소업체들이 대거 인텔 CPU를 채용했다. 다른 분야에서 대기업 제품과 중소기업 물건들이 대중들에게 어떤 대접을 받는다는 것을 생각해 보면 조립업체 출신 중소 PC업체가 택할 선택은 분명했다. [5] MultiMedia eXtension의 약자인 멀티미디어 특화 명령어 세트로, 구체적으로는 단일 명령어로 다수의 동일한 형태의 데이터를 처리할 수 있는 SIMD 명령어이다. 그 덕분에 일반 펜티엄보다 행렬 연산 속도가 더 빨라졌는데 이 행렬 연산이 주로 사용된 분야가 동영상이라든가 3D 그래픽스라든가 하는 분야다 보니 멀티미디어 특화 명령어라고 하는 것이다. 총 57개의 명령어로 구성되었다. [6] Windows 95 기준.


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