第5階段（1993-2005年）是奔騰（pentium）系列微處理器時代，通常稱為第5代。典型產(chǎn)品是Intel公司的奔騰系列芯片及與之兼容的AMD的K6系列微處理器芯片。內(nèi)部采用了超標(biāo)量指令流水線結(jié)構(gòu)，并具有相互獨立的指令和數(shù)據(jù)高速緩存。隨著MMX（MultiMediaeXtended）微處理器的出現(xiàn)，使微機(jī)的發(fā)展在網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化和智能化等方面跨上了更高的臺階。

早期的奔騰75MHz～120MHz使用0.5微米的制造工藝，后期120MHz頻率以上的奔騰則改用0.35微米工藝。經(jīng)典奔騰的性能相當(dāng)平均，整數(shù)運算和浮點運算都不錯。　為了提高電腦在多媒體、3D圖形方面的應(yīng)用能力，許多新指令集應(yīng)運而生，其中最著名的三種便是英特爾的MMX、SSE和AMD的3D NOW!。 MMX（MultiMedia Extensions，多媒體擴(kuò)展指令集）是英特爾于1996年發(fā)明的一項多媒體指令增強(qiáng)技術(shù)，包括57條多媒體指令，這些指令可以一次處理多個數(shù)據(jù)，MMX技術(shù)在軟件的配合下，就可以得到更好的性能。

多能奔騰(Pentium MMX)的正式名稱就是“帶有MMX技術(shù)的Pentium”，是在1996年底發(fā)布的。從多能奔騰開始，英特爾就對其生產(chǎn)的CPU開始鎖倍頻了，但是MMX的CPU超外頻能力特別強(qiáng)，而且還可以通過提高核心電壓來超倍頻，所以那個時候超頻是一個很時髦的行動。超頻這個詞語也是從那個時候開始流行的。

多能奔騰是繼Pentium后英特爾又一個成功的產(chǎn)品，其生命力也相當(dāng)頑強(qiáng)。多能奔騰在原Pentium的基礎(chǔ)上進(jìn)行了重大的改進(jìn)，增加了片內(nèi)16KB數(shù)據(jù)緩存和16KB指令緩存，4路寫緩存以及分支預(yù)測單元和返回堆棧技術(shù)。特別是新增加的57條MMX多媒體指令，使得多能奔騰即使在運行非MMX優(yōu)化的程序時，也比同主頻的Pentium CPU要快得多。

1997年推出的Pentium II處理器結(jié)合了Intel MMX技術(shù)，能以極高的效率處理影片、音效、以及繪圖資料，首次采用Single Edge Contact (S.E.C) 匣型封裝，內(nèi)建了高速快取記憶體。這款晶片讓電腦使用者擷取、編輯、以及透過網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)和親友分享數(shù)位相片、編輯與新增文字、音樂或制作家庭電影的轉(zhuǎn)場效果、使用視訊電話以及透過標(biāo)準(zhǔn)電話線與網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)傳送影片，Intel Pentium II處理器晶體管數(shù)目為750萬顆。

Pentium III 處理器加入70個新指令，加入網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)串流SIMD延伸集稱為MMX，能大幅提升先進(jìn)影像、3D、串流音樂、影片、語音辨識等應(yīng)用的性能，它能大幅提升網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)的使用經(jīng)驗，讓使用者能瀏覽逼真的線上博物館與商店，以及下載高品質(zhì)影片，Intel首次導(dǎo)入0.25微米技術(shù)，Intel Pentium III晶體管數(shù)目約為950萬顆。

與此同年，英特爾還發(fā)布了PentiumIII Xeon處理器。作為PentiumII Xeon的后繼者，除了在內(nèi)核架構(gòu)上采納全新設(shè)計以外，也繼承了Pentium III處理器新增的70條指令集，以更好執(zhí)行多媒體、流媒體應(yīng)用軟件。除了面對企業(yè)級的市場以外，Pentium III Xeon加強(qiáng)了電子商務(wù)應(yīng)用與高階商務(wù)計算的能力。在緩存速度與系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)上，也有很多進(jìn)步，很大程度提升了性能，并為更好的多處理器協(xié)同工作進(jìn)行了設(shè)計。

2000年推出的Pentium 4處理器內(nèi)建了4200萬個晶體管，以及采用0.18微米的電路，Pentium 4初期推出版本的速度就高達(dá)1.5GHz，晶體管數(shù)目約為4200萬顆，翌年8月，Pentium 4 處理理達(dá)到2 GHz的里程碑。2002年英特爾推出新款I(lǐng)ntel Pentium 4處理器內(nèi)含創(chuàng)新的Hyper-Threading(HT）超線程技術(shù)。超線程技術(shù)打造出新等級的高性能桌上型電腦，能同時快速執(zhí)行多項運算應(yīng)用，或針對支持多重線程的軟件帶來更高的性能。超線程技術(shù)讓電腦性能增加25%。除了為桌上型電腦使用者提供超線程技術(shù)外，英特爾也達(dá)成另一項電腦里程碑，就是推出運作頻率達(dá)3.06 GHz的Pentium 4處理器，是首款每秒執(zhí)行30億個運算周期的商業(yè)微處理器，如此優(yōu)異的性能要歸功于當(dāng)時業(yè)界最先進(jìn)的0.13微米制程技術(shù)，翌年，內(nèi)建超線程技術(shù)的Intel Pentium 4處理器頻率達(dá)到3.2 GHz。

PentiumM：由以色列小組專門設(shè)計的新型移動CPU，Pentium M是英特爾公司的x86架構(gòu)微處理器，供筆記簿型個人電腦使用，亦被作為Centrino的一部分，于2003年3月推出。公布有以下主頻：標(biāo)準(zhǔn)1.6GHz，1.5GHz，1.4GHz，1.3GHz，低電壓1.1GHz，超低電壓900MHz。為了在低主頻得到高效能，Banias作出了優(yōu)化，使每個時鐘所能執(zhí)行的指令數(shù)目更多，并通過高級分支預(yù)測來降低錯誤預(yù)測率。另外最突出的改進(jìn)就L2高速緩存增至1MB（P3-M和P4-M都只有512KB），估計Banias數(shù)目高達(dá)7700萬的晶體管大部分就用在這上。

此外還有一系列與減少功耗有關(guān)的設(shè)計：增強(qiáng)型Speedstep技術(shù)是必不可少的了，擁有多個供電電壓和計算頻率，從而使性能可以更好地滿足應(yīng)用需求。

智能供電分布可將系統(tǒng)電量集中分布到處理器需要的地方，并關(guān)閉空閑的應(yīng)用；移動電壓定位（MVPIV）技術(shù)可根據(jù)處理器活動動態(tài)降低電壓，從而支持更低的散熱設(shè)計功率和更小巧的外形設(shè)計；經(jīng)優(yōu)化功率的400MHz系統(tǒng)總線；Micro－opsfusion微操作指令融合技術(shù)，在存在多個可同時執(zhí)行的指令的情況下，將這些指令合成為一個指令，以提高性能與電力使用效率。專用的堆棧管理器，使用記錄內(nèi)部運行情況的專用硬件，處理器可無中斷執(zhí)行程序。

Banias所對應(yīng)的芯片組為855系列，855芯片組由北橋芯片855和南橋芯片ICH4-M組成，北橋芯片分為不帶內(nèi)置顯卡的855PM（代號Odem）和帶內(nèi)置顯卡的855GM（代號Montara-GM），支持高達(dá)2GB的DDR266/200內(nèi)存，AGP4X，USB2.0，兩組ATA-100、AC97音效及Modem。其中855GM為三維及顯示引擎優(yōu)化InternalClockGating，它可以在需要時才進(jìn)行三維顯示引擎供電，從而降低芯片組的功率。

2005年Intel推出的雙核心處理器有Pentium D和Pentium Extreme Edition，同時推出945/955/965/975芯片組來支持新推出的雙核心處理器，采用90nm工藝生產(chǎn)的這兩款新推出的雙核心處理器使用是沒有針腳的LGA 775接口，但處理器底部的貼片電容數(shù)目有所增加，排列方式也有所不同。

桌面平臺的核心代號Smithfield的處理器，正式命名為Pentium D處理器，除了擺脫阿拉伯?dāng)?shù)字改用英文字母來表示這次雙核心處理器的世代交替外，D的字母也更容易讓人聯(lián)想起Dual-Core雙核心的涵義。

Intel的雙核心構(gòu)架更像是一個雙CPU平臺，Pentium D處理器繼續(xù)沿用Prescott架構(gòu)及90nm生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)。Pentium D內(nèi)核實際上由于兩個獨立的2獨立的Prescott核心組成，每個核心擁有獨立的1MB L2緩存及執(zhí)行單元，兩個核心加起來一共擁有2MB，但由于處理器中的兩個核心都擁有獨立的緩存，因此必須保正每個二級緩存當(dāng)中的信息完全一致，否則就會出現(xiàn)運算錯誤。

為了解決這一問題，Intel將兩個核心之間的協(xié)調(diào)工作交給了外部的MCH（北橋）芯片，雖然緩存之間的數(shù)據(jù)傳輸與存儲并不巨大，但由于需要通過外部的MCH芯片進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，毫無疑問的會對整個的處理速度帶來一定的延遲，從而影響到處理器整體性能的發(fā)揮。