Este processador foi apresentado em várias versões (sem querer entrar no debate sobre as diferenças entre o Pentium II e o Pentium III) e o primeiro modelo, de codinome Klamath, foi gravado em 350 nm e ele oferecia algumas melhorias em relação ao Pentium Pro. A memória cache evoluiu, com um L1 que passou de 16 kB (2 x 8 kB) para 32 kB (2 x 16 kB) e um L2 modificado: o Pentium Pro oferecia 256, 512 ou 1 024 kB trabalhando na mesma freqüência da CPU, já o Pentium II se contentava com 512 kB operando na metade da freqüência da CPU.Outras modificações: a compatibilidade MMX e principalmente um melhoramento do modo 16 bits: o Pentium Pro não trabalhava muito bem neste modo, devido a um gerenciamento deficiente dos registros de 16 bits. Enfim, o conector passou do Socket 8 (compreendendo dois dies, um para a memória e o outro para a CPU) para o Slot 1, contendo a CPU e a memória cache.
Além do Klamath, também é possível encontrar o Deschutes, o Tonga e o Dixon, assim como o Drake. Além disso, o Mendocino e o Covington também utilizam o core do Pentium II. O Deschutes é um Klamath em 250 nm (ele atingia 450 MHz, contra os 300 MHz do Klamath) com um Tag RAM melhorado. O Tonga era a versão mobile do Deschutes, dotado da mesma arquitetura, enquanto que o Dixon era equipado com um cache de nível 2 integrado a CPU (256 kB), pré-figurando o Pentium III Coppermine.
Drake, o verdadeiro sucessor do Pentium Pro, era o codinome do Pentium II Xeon. Baseado no Deschutes, ele oferecia 512, 1 024 ou 2 048 KB de cache com a mesma freqüência da CPU, sobre um Slot 2, fisicamente muito maior do que o Slot 1. Também é preciso destacar o Pentium II Overdrive, destinado ao Socket 8 do Pentium Pro, dotado de 512 KB de cache L2 (com a mesma freqüência da CPU). Enfim, o Covington e o Mendocino são os Celeron em 250 nm, o primeiro sem cache L2 e o segundo com 128 KB integrados na CPU.
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