Процессор Pentium 4

Архитектура Р6 практически изжила себя, хотя, бесспорно, для своего времени она была существенным скачком вперед. Но надо было двигаться дальше, и в конце ноября 2000 года Intel представила процессор Pentium 4 (кодовое название Willamette), архитектура NetBurst которого коренным образом отличалась от своей предшественницы Рб. Процессор Pentium 4 является 32-разрядным представителем семейства х86, по микроархитектуре принадлежащий к новому, седьмому (по классификации Intel) поколению. С программной точки зрения он представляет собой процессор х86 в котором кроме поддержки ставших традиционными инструкций ММХ и SSE добавили еще 144 команды SSE2, ориентированные, в первую очередь, на работу с потоковыми данными. По набору программно-доступных регистров Pentium 4 повторяет процессор Pentium III. С внешней аппаратной точки зрения это процессор с системной шиной нового типа, в которой кроме повышения тактовой частоты применили ставшие уже привычными принципы двойной (2х) и четырехкратной (4х) синхронизации, а также предпринят ряд мер по обеспечению работоспособности на ранее немыслимых высоких частотах. Микроархитектура процессора, получившая название NetBurst, разработана с учетом высоких частот как ядра (1,4 ГГц для начала), так и системной шины (400 МГц). Название микроархитектуры указывает на сетевую направленность процессора — его мощь потребуется для ресурсоемких мультимедийных Интернет приложений. Расширение системы команд ориентировано на задачи, которые становятся посильными для обычных настольных компьютеров:

1) потоковые приложения, включая обработку видеоинформации в реальном времени.

2) редактирование видеоизображений;

3) трехмерная визуализация;

4) обработка видеосигнала в качестве источника данных;

5) связь с телевидением высокой четкости (HDTV);

6) распознавание речи;

7) Интернет-телефония.

Процессор Pentium 4 является по-настоящему однокристальным. На одном кристалле размещено около 42 млн транзисторов, выполненных по технологии с разрешением 0,18 мкм (в Pentium III Coppermine «всего» 28 млн транзисторов). Частота ядра первых моделей составляет 1,4 или 1,5 ГГц. Процессор кроме собственно вычислительного ядра имеет кэш-память двух уровней. Вторичный кэш общий для инструкций и данных, имеет размер 256 Кбайт и разрядность шины 256 бита (32 байта), как и в последних процессорах Pentium III. Шина вторичного кэша работает на частоте ядра, что обеспечивает ее пропускную способность 32 х 1,4 = 44,8 Гбайт/с (48 Гбайт/с для 1,5 ГГц). Вторичный кэш имеет ЕСС-контроль, позволяющий обнаруживать и исправлять ошибки. Первичный кэш данных имеет такую же высокую пропускную способность (44,8 Гбайт/с), а его объем сократился вчетверо (8 Кбайт против 32 в Pentium III). Первичный кэш инструкций в привычном понимании отсутствует, его заменил кэш трассы cache. В нем хранятся последовательности микроопераций, в которые декодированы инструкции. В этом кэше могут помещаться до 12К микроинструкций.

 

С выходом 0.13 мкм Pentium 4 Northwood, разрешилась проблема с тепловыделением. Процессоры Pentium 4, основанные на новом 0.13 мкм ядре Northwood имеют в названии индекс А. Например, это Pentium 4 2А, работающий на частоте 2 ГГц, имеющий кэш второго уровня 512 КБ и упакованный в тот же самый 478-контактный FC-PGA2 корпус, что и его предшественники для Socket478, основанные на 0.18 мкм ядре Willamette. В заключение пару слов о поддержке многопроцессорности, Настольные варианты Pentium 4 Willamette официально ее не поддерживают, то же самое, по всей видимости, можно сказать и про будущий Northwood. Однако это нельзя считать недостатком процессора, поскольку все дело здесь опять-таки в строгом позиционировании продуктов.

Современный модельный ряд процессоров Intel весьма широк и включает семейства процессоров для серверных, настольных и мобильных платформ, и в дальнейшем мы будем рассматривать только процессоры для настольных ПК.

Все современные процессоры Intel выпускаются по 90-нанометровому технологическому процессу (исключение составляют некоторые модели серии Extreme Edition) и имеют корпусировку LGA775.

Для классификации процессоров (кроме процессоров серии Extreme Edition) им присваиваются трехзначные номера следующих серий: 800, 700, 600, 500 или 300.

Этот номер вместе с названием семейства процессора составляет полное наименование процессора и отражает архитектуру процессора, объем кэш-памяти, частоту системной шины, поддерживаемые технологии Intel и тактовую частоту.

Внутри каждой серии используются конкретные номера процессоров, например: 840, 735, 640, 560 или 320, которые используются для обозначения множества характеристик, оказывающих влияние на общую производительность системы (архитектура процессора, объем кэш-памяти, частота системной шины, поддерживаемые технологии Intel, тактовая частота).

Больший номер внутри одного семейства процессоров показывает, что у данного процессора больше характеристик, у него более высокое значение конкретного параметра или улучшенная архитектура.

Сравнивая номера процессоров, важно помнить, что, помимо тактовой частоты, имеются и другие важные характеристики, повышающие общую ценность процессора. Например, в некоторых случаях процессор имеет больший номер, поскольку у него выше частота системной шины или больше объем кэш-памяти, в то время как тактовая частота осталась неизменной или даже понизилась.

Номера процессоров следует использовать для разграничения по отдельным характеристикам внутри конкретного семейства процессоров (например, внутри семейства процессоров Intel Pentium 4) и между номерами одной последовательности (например, 550 и 540). Однако эти цифры сами по себе не имеют никакого смысла, особенно при сопоставлении процессоров из разных семейств. Так, 710 не обязательно лучше, чем 510, только из-за того, что 7 больше 5. Эти номера соответствуют разным семействам процессоров и, следовательно, различным характеристикам, важным для конечного пользователя.

Модельный ряд процессоров включает следующие семейства: Intel Pentium Processor Extreme Edition 840, Intel Pentium D 8хх, Intel Pentium 4 Extreme Edition, Intel Pentium 4 ххх, Intel Celeron D ххх.