Инженер откри проблемните транзистори в процесорите Pentium, които струваха на Intel 475 млн. долара преди 30 години

Експертът по история на електрониката и обратното инженерство Кен Шириф разкри, че е успял да открие транзисторите в първото поколение процесори Pentium на Intel, които са причинили грешката „FDIV“, струваща на производителя 475 милиона долара през 1994 година.

Грешката FDIV (Floating Point Division – деление с плаваща запетая) се изразяваше в това, че процесорите неправилно изпълняваха операцията деление на числа с плаваща запетая.

Експертът се въоръжи с микроскоп и разгледа програмируемия логически масив (PLA), отговорен за тази грешка. Процесорът Intel Pentium на архитектурата P5 е произведен по 800 nm процес – кристалът съдържа 3,1 милиона транзистора, а подредбата им действително може да се изследва под микроскоп и да се идентифицират блоковете от операции върху кристала. При съвременните процесори, които имат десетки милиарди транзистори това е невъзможно.

Блокът за операции с плаваща запетая в процесорите Pentium работи по-бързо, отколкото в чиповете от онова време, благодарение на алгоритъма за деление SRT, който позволяваше деление със скорост два бита на такт. За да функционира правилно, върху чипа беше поставена таблица от 2048 клетки със стойности „-2“, „-1“, „0“, „1“ и „2“ в 112 реда. Стойностите се изразяват чрез наличието или отсъствието на транзистори в клетките, но в пет записа в таблицата липсвали важни транзистори, което води до стойности по подразбиране от „0“ вместо правилната „2“. Поради това изчисленията с плаваща запетая давали неверни резултати.

Грешката FDIV е открита от Томас Р. Нисили, професор по математика в колежа Линчбърг, но Intel първоначално я нарича незначителна и заявява, че може да се случи само веднъж на 27 000 години.

IBM обаче установява, че тя може да се появява на всеки 24 дни и спира продажбата на процесори Pentium. В резултат на това Intel изтегля всички процесори и претърпява загуба от 475 млн. долара. Заслужава да се отбележи, че в резултат на изследването Шириф установи, че отсъствието не на 5 точки данни, както се смяташе преди, а на 16, а 11, които не бяха открити преди, не предизвикват грешки „по чист късмет“, каза инженерът. В крайна сметка Intel бързо коригира грешката, като запълни всички неизползвани записи на платките със стойности „2“ и това проработило.

За по-подробно описание на проблема и грешката, можете да видите цялата тема в Mastodon на Шириф. През следващите дни той обещава по-задълбочено разследване в блога си, което може да включва и въпроса дали е възможно да се поправят засегнатите от грешката процесори Pentium чрез физическо редактиране на PLA.