Pentium 4

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Pentium 4
Pentium4-logo.svg
Pentium 4 logo

Gyártás 2000–2008[1]
Gyártó Intel
Max CPU órajel 1,30 GHz – 3,80 GHz
FSB sebességek 400 MT/s – 1066 MT/s
Gyártás technológia méret 180 nm – 65 nm
Utasításkészlet x86 (i386), x86-64, MMX, SSE, SSE2, SSE3
Mikroarchitektúra NetBurst
Magok száma 1
Magok nevei Willamette
Northwood
Prescott
Cedar Mill
Gallatin XE
Tokozás FCPGA (Socket 423), FC-mPGA2, FC-mPGA (Socket 478), FC-LGA4 (LGA775)
Előd Pentium III
Utód Pentium D
A Pentium 4 weboldala

A Pentium 4 az Intel egymagos, nagyteljesítményű, asztali és laptop gépekbe szánt CPU-sorozata volt; a Pentium III-at követte. A Pentium 4 típust az Intel 2000. november 20-án jelentette be,[2] és egészen 2008. augusztus 8-ig szállította.[3] Ez a processzortípus alapvetően egymagos, az x86 architektúrával kompatibilis, alapjául az Intel besorolása szerint hetedik generációs NetBurst mikroarchitektúra szolgál.

A Pentium 4 különböző változatai mellett a NetBurst mikroarchitektúrát a többmagos Pentium D és a szerverekbe szánt Xeon processzorokban is alkalmazták.[4] Emellett az alacsony árú Celeron processzorok egy része is olyan Pentium 4-es, amelyben a másodszintű gyorsítótár (L2 cache) egy részét kikapcsolták.[5] A Pentium 4 sorozatba tartoznak még a 2005-ös Pentium Extreme Edition kétmagos processzorok is.

A Pentium 4 gyártása 2000-ben kezdődött. 2005 közepétől a kétmagos Pentium D processzor piaci megjelenésével a Pentium 4-esek ára csökkenni kezdett. 2006. június 27-én megjelentek az Core 2 Duo processzorcsalád első tagjai, amelyek felváltották a NetBurst architektúrájú processzorokat, és 2007. augusztus 8-án az Intel bejelentette, hogy (bizonyos határidőn belül) beszünteti ezek gyártását.[6]

Áttekintés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Pentium 4 2,40 GHz órajelű Northwood-magos processzor, leszerelt hőterelő fedőlemezzel (jobbra). A 2 eurocentes jól érzékelteti a méretét.

A Pentium 4 CPU-k az újabb NetBurst mikroarchitektúrán alapulnak, amely jelentősen különbözött a korábbi, Pentium II és Pentium III processzorokban alkalmazott 1995-ös P6 mikroarchitektúrától. A NetBurst architektúrában a fő hangsúlyt az órajel növelése kapta; ez a felépítés az Intel állítása szerint megengedi az akár 10 GHz órajel használatát is, azonban melegedési-hűtési problémák miatt (különösen a Prescott-magos Pentium 4-nél) az órajelet 3,8 GHz-re korlátozták.[7] Az órajelfokozás egyik kulcseleme a hiper-futószalagos technológia („Hyper-Pipelined Technology”) bevezetése volt, ez a gyakorlatban egy igen hosszú, a dekódoló fokozatok nélkül is 20 fokozatú futószalag alkalmazását jelenti. A nagyon hosszú futószalag hatékonyságának növelése érdekében a Pentium 4 processzorokat olyan további speciális kiegészítőkkel látták el, mint a Trace Execution Cache (nyomkövető végrehajtási gyorsítótár), Enhanced Branch prediction (javított elágazás-előrejelzés), és Quad Data Rate bus (négyszeres adatátviteli sebességű busz).

Az első, Willamette kódnevű Pentium 4-magok órajele 1,3 GHz-től 2 GHz-ig terjedt. Ezeknél nem volt megfigyelhető túlzott sebességnövekedés, sőt néhány esetben lassabbak voltak, mint a leggyorsabb Pentium III processzorok; az Intel a rákövetkező Pentium 4-magokban további teljesítménynövelő újításokat alkalmazott.

A Pentium 4-ben jelent meg a 400 MT/s (megatransfers per second) sebességű front-side bus (FSB, memóriát és grafikát kiszolgáló busz). Ebben maga a busz 100 MHz-es sebességen működött, de négyszeres adatátvitelt biztosított. Összehasonlításképpen az AMD Athlon processzornál a kétszeres átvitelű FSB 100 vagy 133 MHz órajellel működött, így 200 vagy 266 MT/s sebességet érhetett el. A későbbi verziókban jelent meg a hiperszálas technológia (Hyper-Threading Technology, HTT), amely egy fizikai processzoron belül megengedi több végrehajtási szál futtatását egyidejűleg, ezáltal az egyetlen processzor látszólag két független processzorként működik (két logikai processzor). További sebességnövekedést jelentett a megnövelt L2 gyorsítótár.

A Pentium 4 CPU-k 144 új SIMD utasítást is kaptak, ez az SSE2 jelű utasításkészlet-kiterjesztés; a Prescott-magos Pentium 4s processzoroktól kezdve pedig megjelent ennek SSE3 jelű változata. Az SSE kiterjesztések a számítások, tranzakciók, a 3D grafika, a médiafeldolgozás és a játékok gyorsítására szolgálnak. Végül 2004-ben a Pentium 4 processzor eredetileg 32 bites x86 utasításkészletét kiterjesztették 64 bitesre, ez az x86-64 utasításkészlet.

Tokozások, fizikai jellemzők[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Pentium 4 (Socket 423)
Pentium 4 (Socket 478)

A Pentium 4 processzorokat asztali számítógépek és laptopok processzorainak szánták. A processzorok három különböző tokozásban kerültek forgalomba.

A korai Willamette-magot tartalmazó processzorokat 2000 novemberétől 2004 elejéig forgalmazták. Ezek a processzorok a Socket 423 foglalatba illeszthető FCPGA tokozással készültek. A tokozás alapját egy szerves anyagból készült hordozólemez képezte (substrate), a csatlakozók, a lapka és a hőterelő borítás erre van építve. A hordozólemez mérete 53,3×53,3 mm,[8] ezen 423 csatlakozó tű található, aszimmetrikus kialakításban, így a foglalatba csak egy módon helyezhető. A foglalat ZIF típusú. A processzorkristályt egy hőterelő burkolat fedi (integrated heat spreader, IHS). A hordozó alsó részén néhány felületszerelt elem található. Ez a foglalat-tokozás páros nem tette lehetővé a 2 GHz fölötti órajel használatát, ezért ezt a gyorsabb processzoroknál újabb típus váltotta fel.

A későbbi Willamette-, a Northwood-, a Gallatin-magot tartalmazó Pentium 4 Extreme Edition processzorok egy része, valamint a korai (2001-től 2005-ig) Prescott-magos processzorok már a Socket 478 foglalatba illeszkedő FC-mPGA2 tokozással készültek.[9] Ebben is megtalálható a hordozólemez és a hőterelő burkolat, a hordozón 478 csatlakozó tű található, a lemez mérete 35×35 mm.[10]

A Gallatin-magot tartalmazó Pentium 4 Extreme Edition processzorok másik része, a későbbi Prescott-magos processzorok és a 2004 elejétől kibocsátott Prescott-2M- és Cedar Mill-alapú processzorok FC-LGA4 tokozásban jelentek meg, egészen 2007 őszéig. A tokozás felépítése hasonló az előzőekhez, megtalálható a hordozólemez és hőelvezető borítás. A lemez mérete 37,5×37,5 mm. A hordozólemez alsó részén 775 érintkező pont található – ezen a tokozáson az érintkezések nem tűk, hanem érintkezési pontok, a processzorfoglalatban vannak az érintkezőtüskék.[11]

A Northwood-magos mobil processzorok egy részét FC-mPGA tokozással készítették. Ez abban különbözik a FC-mPGA2 tokozástól, hogy nincs rajta hőelvezető borítás.

A processzorok jelzései a hőterelő borításra kerültek, az ilyen borítás nélküli tokozásokon pedig a processzorkristály mellett két oldalon felragasztott matricákra. A processzorok jelölése tartalmazza a processzor megnevezését, alatta az órajel-frekvenciát, a gyorsítótárméretet, a buszsebességet és -feszültséget, valamint különböző sorozatszámokat. Az adatok gyakran egy 2D pontmátrix jelölésben is szerepelnek.[12]

Architekturális jellemzők[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Pentium 4 processzorok alapjául szolgáló NetBurst architektúra kifejlesztésének elsődleges célja a processzorok órajelének növelése volt. A NetBurst nem a Pentium III processzorokban használt P6 mikroarchitektúra utódja vagy folytatása, hanem egy teljesen új elveken alapuló kialakítás; legfontosabb vonásai a hiper-futószalagos kialakítás és a mikroutasítások gyorsítótárazása a hagyományos utasítás-gyorsítótár használata helyett. A NetBurst architektúrájú processzorok ALU-ja is lényegesen különbözik a többi architektúrában található ALU-któl.[13]

A Northwood-mag futószalagjának vázlata

A Northwood-magokban lévő futószalag vázlata A futószalag húsz fokozatból áll:

  • TC, NI (1, 2) – utolsó végrehajtott utasítás által mutatott mikroutasítások keresése
  • TR, F (3, 4) – mikroutasítások kiválasztása
  • D (5) – mikroutasítások áthelyezése
  • AR (6–8) – processzor-erőforrások lefoglalása, regiszterek átnevezése
  • Q (9) – mikroutasítások sorba állítása
  • S (10–12) – végrehajtási sorrend meghatározása
  • D (13–14) – előkészítés végrehajtásra, operandusok elővétele
  • R (15–16) – operandusok olvasása a regiszterfájlból
  • E (17) – végrehajtás
  • F (18) – jelzőbitek (flagek) kiszámítása
  • BC, D (19, 20) – eredmény helyességének ellenőrzése

Hiper-futószalagos technika[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

(Hyper Pipelining)

A Willamette- és Northwood-magos Pentium 4 processzorokban 20 fokozatú futószalag van, míg a Prescott és Cedar Mill-magokra épülő processzorokban a futószalag már 31 fokozatú. Ebben nincsenek benne az utasítás-dekódolási fokozatok, mivel a mikroutasítás-gyorsítótár alkalmazása miatt a dekódolás a futószalagon kívül történik. Ez teszi lehetővé a rövidebb futószalagot, de az azonos gyártási technológiát használó processzorokhoz képest magasabb órajel használatát a Pentium 4 processzorokban. Például a Coppermine-alapú 180 nm-es technológiájú Pentium III processzorok maximális órajele 1333 MHz lehet, míg a Willamette-alapú Pentium 4 processzoroké elérheti a 2000 MHz-et is.[13]

A hosszú futószalagok legnagyobb hátránya az utasítás-végrehajtás fajlagos hatékonyságának csökkenése a rövidebb futószalagokhoz képest (egy ciklus alatt kevesebb utasítás hajtódik végre), valamint az utasítások helytelen végrehajtása esetén előálló komoly veszteségek (pl. feltételes elágazás rossz előrejelzése vagy gyorsítótár-találati hiba esetén).[13][14]

A rosszul előre jelzett elágazások hatásának minimalizálása érdekében a NetBurst architektúrán alapuló processzorokba az elődökhöz képest megnövelt méretű elágazás-előrejelző puffer (branch target buffer) és újabb előrejelző algoritmus került, ami az előrejelzés pontosságát jelentősen megnövelte – kb. 94%-ra – a Willamette-magokban. A rákövetkező magokban tovább javítottak az előrejelző mechanizmuson, tovább növelve az elágazás-előrejelzés pontosságát.[13][15]

Mikroutasítások gyorsítótárazása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

(Execution Trace Cache)

A NetBurst architektúrán alapuló processzorok, akárcsak a modern x86-kompatibilis processzorok többsége, olyan CISC processzorok, amelyek belsőleg RISC magot tartalmaznak: a bonyolult x86 utasításokat végrehajtás előtt egy mechanizmus sokkal egyszerűbb belső utasítások (mikroutasítások) sorozatává alakítja át, és ez lehetővé teszi az utasítások gyorsabb végrehajtását. Azonban, mivel az x86 utasítások változó hosszúak és nem rendelkeznek egységes utasításformátummal, ezek dekódolása jelentős időráfordítással jár.[16]

Mindezek miatt a NetBurst architektúra fejlesztése során úgy határoztak, hogy lemondanak a tradicionális első szintű gyorsítótárakról (ami ebben az esetben x86 utasításokat tartalmazott volna), ehelyett a dekódolt mikroutasítás-sorozatok kerülnek a gyorsítótárba a végrehajtás feltételezett sorrendjében. Ez a fajta gyorsítótár-szervezés lehetővé tette a feltételes elágazások végrehajtására és az utasítás kiválasztásra fordított idő csökkentését.[17]

ALU és gyorsított egész értékű utasítás-végrehajtási mechanizmus[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

(Rapid Execution Engine)

Mivel a NetBurst architektúra alapvető célja a hatékonyság növelése volt magas órajel használatával, szükségessé vált az egész értékű (integer) utasítások végrehajtásának gyorsítása is. Ennek érdekében a NetBurst-alapú processzorokban az ALU több részegységre lett darabolva: egy „lassú ALU” integer műveletek nagy tömegét képes végrehajtani, és két „gyors ALU”, amelyek csak a legegyszerűbb műveleteket – pl. összeadás – tudják végrehajtani. A „gyors ALU” három lépésben hajtja végre a műveleteket: először az eredmény alacsony helyiértékű részét számolja ki, a következő lépésben a magas helyiértékű részt, végül kiszámítja az állapotbiteket.

A két „gyors ALU”, a kiszolgáló logika és a regisztertömb szinkronizálása a processzor órajelének minden fél ütemében megtörténik, tehát ezek az egységek gyakorlatilag kétszeres órajelen működnek. Ezek az egységek alkotják a gyorsított egész értékű utasítás-végrehajtási mechanizmust.

A Willamette- és Northwood-alapú processzorokban a „gyors ALU” egységek csak azokat az utasításokat képesek végrehajtani, amelyek az operandusokat az alacsonyabbtól a magasabb helyiértékű rész felé haladva dolgozzák fel. Ekkor az alacsonyabb helyiértékű rész eredménye fél órajelciklus alatt előáll, így az effektív késés fél órajel. A Willamette- és Northwood-alapú processzorokban nincs egész értékű szorzást és eltolásokat végző egység, ezeket a műveleteket más egységek végzik, pl. az MMX utasítás-végrehajtó.

A Prescott-magon alapuló processzorokban és a későbbiekben már van egész értékű szorzó egység és a „gyors ALU”-k is képesek az eltolási műveletek elvégzésére; a „gyors ALU” által végrehajtott műveletek effektív késése azonban egy órajelciklusra nőtt.[18]

A Pentium 4 felépítésének tömbvázlata

Mikroutasítások ismételt végrehajtása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Pentium 4 processzor rendelkezik egy Replay System (újrajátszó rendszer) elnevezésű, kevésbé ismert belső alrendszerrel, ami a mikroutasítások ismételt végrehajtását végzi.[14][19]

A magokban található ütemezők (scheduler) alapvető feladata annak eldöntése, hogy a mikroutasítások készen állnak-e a végrehajtásra, majd azok továbbítása a futószalagra. A futószalag szakaszainak nagy száma miatt az ütemezők már akkor kénytelenek átadni a mikroutasításokat a végrehajtó egységeknek, mielőtt még az előző mikroutasítások végrehajtása befejeződött volna. Ez biztosítja a végrehajtó egységek optimális kihasználtságát, és segít elkerülni a végrehajtási veszteségeket, de csak abban az esetben, ha a mikroutasítások végrehajtásához szükséges adatok a másodlagos gyorsítótárban vagy a regiszterfájlban vannak, illetve ha átadhatók a regiszterfájl kihagyásával.

A mikroutasítások készenlétének eldöntésekor az ütemezőnek ki kell számítania azon megelőző mikroutasítások végrehajtási idejét, amelyek a kérdéses mikroutasítás végrehajtásához szükséges adatokat előállítják. Amennyiben a végrehajtási idő még nincs előzetesen meghatározva, az ütemező a legrövidebb végrehajtási időt veszi alapul.

Ha az adatok rendelkezésre állásához szükséges idő becslése helyes volt, a mikroutasítás sikeresen végrehajtódik. Abban az esetben, ha az adatok nem állnak készen időben, az eredmény helyességének ellenőrzése sikertelen lesz. Ekkor az a mikroutasítás, amely sikertelen eredményt produkált, egy speciális sorba lesz beállítva (replay queue) és később újból az ütemezőhöz jut, ismételt végrehajtásra.

Annak ellenére, hogy a mikroutasítások ismételt végrehajtása csökkenti a hatékonyságot, a mikroutasítások hibás vagy sikertelen végrehajtása esetén a fenti mechanizmus használatával elkerülhető a futószalag leállítása és kiürítése, ami sokkal komolyabb veszteséget okozna.

Modellek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az Intel hivatalos terveiben 1998 októberében[20] jelent meg a Willamette kódnevű processzor, habár a Willamette név már 1996-ban felbukkant a közleményekben.[21] Kidolgozása csak a Pentium Pro fejlesztésének lezárulása után kezdődött (a Pentium Pro 1995 végén jelent meg).

A 64 bites Merced processzor kidolgozása során nehézségek merültek fel, fejlesztése erősen elhúzódott (1994-től csak 2001-re jutottak el a működő termékig); a Merced processzor hatékonysága az x86 utasítások végrehajtásában nem bizonyult kielégítőnek az általa felváltani kívánt processzorokhoz képest,[20] ezért volt szükség egy újabb IA-32 architektúrájú processzor létrehozására, amelyre az Intel, tervei szerint, a P6 architektúrájú processzorok utódjának szerepét oszthatja.

Az elképzelések szerint a Willamette 1998 második felében jelent volna meg, azonban számos fennakadás miatt bejelentését a 2000-es év végére halasztották.[22] 2000 februárjában az Intel Fejlesztői Fórumon (IDF Spring 2000) bemutattak egy számítógépet, benne egy 1,5 GHz órajelen működő processzort: ez egy Willamette processzor mérnöki mintája volt, ami aztán a „Pentium 4” megnevezést kapta.[23]

Az első Willamette-magon alapuló, sorozatban gyártott Pentium 4 processzorokat 2000. november 20-án jelentették be; ezek 180 nm-es technológiával készültek. A Pentium 4 család fejlődésének következő állomását a Northwood-magon alapuló processzorok jelentették 2002 januárjában, ezek 130 nm-es technológiával készültek. 2004. február 2-án mutatták be az első Prescott-magot tartalmazó, 90 nm-es technológiával készült processzorokat. Az utolsó mag, amely a Pentium 4 processzorokba került, a Cedar Mill volt: ez 65 nm-es technológiával készült.

Northwood- és Prescott-magokat mobil Pentium 4 és Pentium 4-M processzorokba is építettek, amelyek tulajdonképpen csökkentett fogyasztású Pentium 4 processzorok. Az Intel az említett összes maggal szerelt Celeron processzorokat is kibocsátott, ezeket alacsony árkategóriájú gépekbe szánták. A Celeron processzorok csökkentett méretű második szintű gyorsítótárral és alacsonyabb órajel-frekvenciájú rendszerbusszal szerelt Pentium 4 processzorok.

A különböző Pentium 4 modellek megjelenési ideje és a processzorok ára a megjelenéskor:

Pentium 4 processzorok
órajel, GHz 1,4 1,5 1,3 1,7 1,6 1,8 1,9 2
bejelentés ideje 2000. 2001.
november 20. január 3. április 23. július 2. augusztus 27.
ár, $[24] 644 819 409 352 294 562 375 562
Pentium 4 processzorok (folytatás)
órajel, GHz 2,2 2,4 2,266 2,533 2,5 2,6 2,666 2,8 3,066 3 3,20 3,4 3,6 3,8
bejelentés ideje 2002. 2003. 2004. 2005.
január 7. április 2. május 6. augusztus 26. november 14. április 14. június 23. február 2. február 21. május 26.
ár, $[24] 562 562 423 637 243 401 401 508 637 415 637 417 605 851
Pentium 4 Extreme Edition processzorok
órajel, GHz 3,2 3,4 3,466 3,733
bejelentés ideje 2003. november 3. 2004. február 2. 2004. november 1. 2005. február 21.
ár, $[24] 999
Pentium 4 mobil processzorok
processzor Pentium 4-M Mobile Pentium 4
órajel, GHz 1,6 1,7 1,4 1,5 1,8 1,9 2 2,2 2,4 2,5 2,6 2,4 2,666 2,8 3,066 3,2 3,333
bejelentés ideje 2002. 2003. 2004.
március 4. április 23. június 24. szeptember 16. január 14. április 16. június 11. szeptember 23. szeptember 28.
ár, $[24][25] 392 496 198 268 637 431 637 562 562 562 562 185 220 275 417 653 262

Pentium 4[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Willamette[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Pentium 4 Willamette 1,8 GHz (FC-mPGA2 tokozásban)

A NetBurst mikroarchitektúra első megvalósítását célzó Willamette nevű projekt befejezése sokat késett. A projektet 1998-ban indították,[20] amikor az Intel még a Pentium II vonalat akarta továbbvinni. Ebben az időben a Willamette-magok órajele legfeljebb az 1 GHz-et érte el. Még a projekt befejezése előtt megjelentek a P6 mikroarchitektúrán alapuló Pentium III processzorok, amelyek gyökeresen eltértek a NetBurst mikroarchitektúrától, ezért az Intel marketingrészlege úgy döntött, hogy a NetBurst architektúrát Pentium 4 néven fogja forgalmazni.[26]

2000. november 20-án az Intel bejelentette a Pentium 4 sorozat első processzorainak megjelenését. Ezek az új Willamette-magon alapultak, amely elveiben különbözött az előző processzortípusokban szereplő magoktól. A Pentium 4 processzorokba újabb rendszerbusz került, amelyek a buszfrekvencia négyszeresén képesek az adatok továbbítására (quad pumped bus), így a rendszerbusz-órajel effektív frekvenciája 400 MHz, miközben a fizikai frekvencia 100 MHz.[2][27]

A Willamette-magot tartalmazó processzorok 8 KiB gyorsítótárat tartalmaznak, a mikroutasítás-sorozatok gyorsítótára kb. 12 000 mikroutasítást képes egyszerre tárolni, a második szintű gyorsítótár mérete 256 KiB. A processzor 42 millió tranzisztort tartalmaz, a processzorlapka mérete 217 mm², ezt az akkoriban már kissé elavultnak számító technológia magyarázza: 180 nm-es processz, 6 rétegű alumínium összeköttetéssel. 2001 őszéig a Willamette-alapú processzorok Socket 423 foglalatba illeszthető FCPGA tokozással készültek (amely ebben az esetben egy OLGA – Organic Land Grid Array burkolatban levő IC, PGA hordozón).[28][29]

Az Intel már az első Pentium 4 processzorok megjelenése előtt úgy tervezte, hogy mind a Willamette-alapú processzorok, mind a Socket 423 foglalat csak 2001 közepéig marad a piacon, utána ezeket felváltják a Northwood-magon alapuló processzorok és a Socket 478 foglalat, azonban különböző okok miatt – a 130 nm-es technológia bevezetése során jelentkező problémák, a tervezettnél jobb kihozatali arány a Willamette-magok gyártása során, és a már elkészült processzorokat is el kellett adni valahogy – a Northwood-alapú processzorok bejelentését 2002-re halasztották, és ezzel párhuzamosan 2001. augusztus 27-én megjelentették az FC-mPGA2 tokozású (Socket 478 foglalatba illeszkedő), továbbra is Willamette-magot tartalmazó processzorokat.[30][31][32]

A Willamette-alapú Pentium 4 processzorok órajele 1,3–2 GHz között lehetett, a rendszerbusz frekvenciája 400 MHz, a mag feszültsége modelltől függően 1,7–1,75 V, a maximális hőtermelés: 2 GHz-en 100 W.[28]

A Willamette kódnevet az oregoni Willamette völgy inspirálta, ahol az Intel több gyártólétesítménye is található.[33]

Northwood[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Northwood-magos Intel Pentium 4 1800

2002. január 7-én az Intel bejelentette az új Northwood-magon alapuló Pentium 4 processzorait. Ezek a Willamette-magon alapultak, bennük az L2-es gyorsítótár méretét 512 KiB-ra növelték.[34] A Northwood-magos processzorok gyártása során újabb, 130 nm-es csíkszélességű, réz összeköttetéseket használó CMOS technológiát használtak, aminek köszönhetően sikerült a processzor lapkaméretét a tranzisztorszám növelése mellett tovább csökkenteni: a Northwood-magos processzorok B0 verziója 146 mm² felületű kristályon volt, a későbbi revíziókban a processzorlapka mérete 131 mm²-re csökkent. A Northwood-magos processzorok 55 millió tranzisztort tartalmaztak.[35]

A Northwood-magos Pentium 4 processzorok órajele 1,6–3,4 GHz közötti, a rendszerbusz (FSB) frekvenciája 400, 533 vagy 800 MHz lehetett, modelltől függően. Az összes Northwood-magos processzor Socket 478 típusú foglalatba illeszthető FC-mPGA2 tokozásban jelent meg, a processzormag üzemi feszültsége a különböző modellekben 1,475–1,55 V közé eshet, a disszipáció (hőveszteség) 134 W, 3,4 GHz-en.[29][31]

2002. november 14-én jelent meg a 3066 MHz-es Pentium 4 processzor, amely támogatta a virtuális többmagos működést, a Hyper-Threading technológiát. Ez volt az egyetlen 533 MHz-es rendszerbusszal felszerelt Northwood-magos, Hyper-Threadinget támogató processzor; a továbbiakban ezt a technológiát a 2,4–3,4 GHz közötti órajelű, 800 MHz-es rendszerbusz-frekvenciájú processzorok támogatták.[36]

A Northwood-magos Pentium 4 processzorok jellemző tulajdonsága volt, hogy nem voltak képesek huzamosabb ideig emelt magfeszültségen dolgozni (a mag feszültségének emelése nagy terhelés mellett elterjedt fogás volt, növelte a működés stabilitását magas órajelen[37]). A mag feszültségének 1,7 V-ra emelése az elektromigráció és a fellépő magas helyi hőmérséklet miatt a processzor gyors tönkremeneteléhez vezetett, annak ellenére, hogy a csip egészének hőmérséklete eközben nem emelkedett észrevehetően. Ezt a jelenséget hívták „hirtelen Northwood-halál szindrómának” (sudden Northwood death syndrome), ami komolyan korlátozta a Northwood-magos Pentium 4 processzorok túlhajtását.[38]

Prescott[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Pentium 4 Prescott 640 modell, 3.2 GHz, felülnézet
Pentium 4 Prescott 640 modell, alulnézet

2004. február 2-án az Intel bejelentette az első Prescott-maggal szerelt Pentium 4 processzorait. Ez a mag is a NetBurst architektúrán alapult, de az, életciklusa során először, jelentős változásokon esett át.[39]

A Prescott-mag legfontosabb eltérése az elődeitől a meghosszabbított futószalag: a fokozatok számát 20-ról 31-re növelték. Ez megnövelte a processzor frekvencia-potenciálját, ugyanakkor a hosszabb futószalag sokkal komolyabb veszteségeket okozhat az elágazások hibás előrejelzése esetén. Emiatt a Prescott-mag javított elágazás-előrejelző blokkot kapott, amely nagymértékben lecsökkentette a hibás előrejelzések számát. Ezen kívül az ALU-t is felújították, egész értékű szorzóegység került bele, ami hiányzott a Willamette- és Northwood-magokból. Az elsőszintű adat-gyorsítótár méretét 8-ról 16 KiB-ra, a második szintű gyorsítótár méretét 512 KiB-ről 1 MiB-ra növelték.[40]

A Prescott-magos Pentium 4 processzorok órajele 2,4–3,8 GHz közé eshetett, a rendszerbusz frekvenciája 533-tól 800 MHz-ig terjedhetett a különböző modellekben. A 2,8 GHz órajel alatti, asztali gépekbe való processzorokban ki volt kapcsolva a Hyper-Threading támogatása. Eleinte a Prescott-magos processzorokat (Socket 478-ba való) FC-mPGA2 tokozással gyártották, később azonban LGA775 foglalatba való FC-LGA4 tokozásra váltottak. A processzorok 125 millió tranzisztort tartalmaztak, 90 nm-es feszített szilíciumos (strained silicon) CMOS technológiával készültek, a lapka mérete 112 mm², a mag feszültsége 1,4–1,425 V közé eshetett.[40][41]

A keskenyebb csíkszélességű technológia ellenére a hőtermelést nem sikerült csökkenteni ezeknél a processzoroknál, pl. a Northwood-magos Pentium 4 3000 tipikus hőtermelése 81,9 watt, a Prescott-magos Pentium 4 3000E (FC-mPGA2 tokozásban) hőtermelése 89 watt. A Prescott-alapú Pentium 4 processzorok maximális hőtermelése 151,13 W 3,8 GHz-es órajelen.[29]

A Prescott-magban az utasításkészlet is bővült: megjelent benne az SSE3 utasításkészlet-bővítmény és az EM64T technológia támogatása, azaz a 64 bites üzemmód, mely utóbbi azonban a korai processzorokban ki volt kapcsolva. A Hyper-Threading technológiát tovább optimalizálták, így az SSE3-ba is kerültek a folyamatok szinkronizációjára vonatkozó utasítások.[42]

A NetBurst architektúrába bevitt változtatások eredményeképpen a Prescott-magos Pentium 4 processzorok teljesítménye változott a Northwood-magos processzorokéhoz képest, de a használt kiterjesztésektől függően különböző mértékben: azokat az egyszálas alkalmazásokat, amelyek x87, MMX, SSE és SSE2 utasításokat használnak, a Prescott-magos processzorok lassabban hajtják végre, mint az elődök; azokat az alkalmazásokat azonban, amelyek kihasználják a többszálú működést vagy érzékenyek a L2 gyorsítótár méretére, az elődöknél gyorsabban futtatják.[15]

2005. február 20-án az Intel bemutatta a továbbfejlesztett Prescott-magon alapuló Pentium 4 processzorokat. Ez a mag mindössze abban különbözött az előzőtől, hogy az L2 gyorsítótár méretét 2 MiB-ra növelték benne, ezért aztán a „Prescott 2M” jelölést kapta. Az újabb magban a tranzisztorok száma 169 millióra, a processzorkristály felülete 135 mm²-re nőtt meg, a mag feszültsége nem változott (1,4–1,425 V maradt).

A Prescott 2M-magos processzorok FC-LGA4 tokozást kaptak, a rendszerbusz-frekvencia 800 MHz volt, támogatták a Hyper-Threading és EM64T technológiákat, órajelük 3–3,8 GHz között lehetett.[29]

Cedar Mill[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Pentium 4 641, Cedar Mill-mag

Az Intel 2006. január 16-án mutatta be a Cedar Mill-magon alapuló Pentium 4 processzorokat. Ez a mag volt a Pentium 4 processzorokban alkalmazott utolsó típus, lényegében egy újabb, 65 nm-es technológiával gyártott Prescott 2M-mag. Az új gyártási technológiának köszönhetően a mag felülete 81 mm²-re csökkent. A Cedar Mill-magokban nem alkalmaztak jelentősebb felépítésbeli újításokat, azonban a processzorok fogyasztását csökkentették. A Cedar Mill-magos Pentium 4 processzorokból 4 modell készült: a 631 (3 GHz), a 641 (3,2 GHz), a 651 (3,4 GHz), és a 661 (3,6 GHz). Mind a négy modell 800 MHz-es rendszerbusz-frekvenciával működik, LGA775 foglalatba illeszthető, támogatja a Hyper-Threading, EM64T, XD-bit technológiákat, a későbbi C1 és D0 revíziók (stepping) ezenfelül tartalmazták az energiamegtakarítást célzó EIST (Enhanced Intel SpeedStep Technology), C1E (Enhanced C1 state vagy Enhanced Halt State) és a túlhevülést megakadályozó TM2 (Thermal Monitoring 2) technológiákat. A processzorok üzemi feszültsége 1,2–1,3375 V között lehet, a TDP értéke 86 watt a C1 és D1 revízióknál, a D0 revízióban ezt a mutatót 65 W-ra csökkentették.[43]

A Cedar Mill-mag szolgált alapjául a kétmagos, Presler-magra épülő Pentium D processzornak, ami nem egyetlen monolitikus kristályt tartalmaz, hanem két Cedar Mill processzorlapkát egymás mellett, ugyanazon a tartórészen és egy hőterelő borítás alatt.[44][45]

A Cedar Mill-magon alapuló Pentium 4 processzorokat 2007. augusztus 8-ig gyártották, ekkor az Intel bejelentette, hogy beszünteti a NetBurst architektúrán alapuló processzorok gyártását.[46]

A „Cedar Mill” az oregoni Cedar Mill település nevéből származik, amelynek szomszédságában található az Intel Hillsboro-beli létesítménye.

Leállított processzorfejlesztések[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

2004 vége – 2005 eleje táján a tervek szerint a Prescott-magon alapuló asztali Pentium 4 processzorokat felváltotta volna a Tejas-mag. A Tejas-magot tartalmazó processzorok 90 nm-es technológiával készültek volna, tervezett jellemzőik: órajelük elérte volna a 4,4 GHz-et, a rendszerbusz sebessége 1066 MHz, L1 gyorsítótár mérete 24 KiB, javított Hyper-Threading támogatás. A tervek szerint 2005 végére a gyártási technológiát 65 nm-esre változtatják és a processzorok órajele ekkorra eléri a 9,2 GHz-et. A bevezetés időpontját állandóan elhalasztották, mert a Prescott-magok nem tudták elérni a 4 GHz órajelet sem, főleg a nagy hőtermelés miatt. Végül 2004. május 7-én az Intel bejelentette, hogy abbahagyja a Tejas-magon végzett munkálatokat, és ezzel együtt a NetBurst technológia további fejlesztését is.[47]

Pentium 4 Extreme Edition[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az Pentium 4 Extreme Edition processzorokat egy szűkebb felhasználói körnek – játékosoknak, rajongóknak – szánták, ezt a cég a 2003 szeptemberében tartott Intel Developer Forumon jelentette be, ahol 30–60 napon belülre ígérte ezek megjelenését:, és november 3-án valóban be is mutatta ezek első példányait. Az Extreme Edition legfőbb eltérése az „átlagos” Pentium 4 processzoroktól a magra integrált harmadik szintű gyorsítótár (L3 cache) és a magasabb órajel.[48] A bejelentés mindössze egy héttel előzte meg az AMD Athlon 64 és Athlon 64 FX processzorainak kibocsátását. A processzorok ára elég borsos volt (az indításkor 999 dollár), emiatt a kritikusok a kiadást „Expensive Edition” (drága kiadás) vagy „Extremely Expensive” (extrém drága), mások „Emergency Edition” (vészkiadás) gúnyneveken emlegették – a „vészkiadás” okai a találgatások szerint a Prescott-magos Pentium 4 processzorok késése volt és az a szándék, hogy csökkentsék az AMD bejelentésének súlyát.

A processzormag alapját a Xeon szerverprocesszorokban is alkalmazott Gallatin-mag képezte, amely egy 2 MiB méretű harmadik szintű gyorsítótárral (L3 cache) bővített M0-s revíziójú Northwood-mag, 237 mm² felületű szilíciumlapkán. A Gallatin-magos P4EE processzorok 3,2—3,466 GHz órajelen működtek, a rendszerbusz frekvenciája a 3,466 GHz-es modelleknél 1066 MHz volt, az alacsonyabb órajelű (3,2 és 3,4 GHz) modelleknél 800 MHz. A magfeszültség 1,4—1,55 V közötti, a maximális hőleadás 3,466 GHz-es órajelen 125,59 W volt. Ezek a processzorok kezdetben Socket 478 foglalatba illeszthető FC-mPGA2 tokozással jelentek meg, később áttértek FC-LGA4 (LGA775 foglalat) tokozásra. A Gallatin-magos processzorokból hiányzott a 64 bites utasításkészlet támogatása.[49]

2005. február 21-én az Intel bemutatta az Extreme Edition kiadás újabb tagját, egy Prescott 2M-magot tartalmazó és magasabb órajelen működő processzort. Ez a processzor FC-LGA4 tokozásban jelent meg, az LGA775-ös foglalattal ellátott alaplapokba volt illeszthető, órajele 3,733 GHz, a rendszerbusz frekvenciája 1066 MHz, üzemi feszültsége 1,4 V, maximális hőleadása 148,16 W.[50]

Az Extreme Edition kiadás következő fejlődési állomása a kétmagos Pentium XE processzor volt.

Az Intel ezzel egy új termékvonalat alapozott meg, ami bár nem járt magas eladási mutatókkal, mégis a piacon maradt a rajongói tábort célozva, mivel az Intel a legmagasabb specifikációkkal rendelkező, csúcskategóriás termékeit kínálta, és szabad utat engedett az órajel túlhajtásának, a tuningnak is. Ez a piaci taktika a Pentium D, Core 2 Extreme és újabban a Core i7 típusoknál is folytatódik.

Pentium 4-M és a Mobile Pentium 4[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A mobil Pentium 4 processzorokat hordozható eszközökbe szánták. Ezek a Pentium 4-esek a Nortwood-magra épülnek, fő jellemzőjük az alacsony tápfeszültség és a kis hőtermelés, valamint az Intel SpeedStep energiatakarékossági technológiájának támogatása. A processzortest megengedett maximális hőmérsékletét ezeknél a típusoknál 100 °C-ra emelték – összehasonlításképpen az asztali Northwood-magos processzoroknál ez az érték 68–75 °C között van –, a mobil eszközökben, azaz leginkább a laptopokban uralkodó működési körülmények (kis légtér, kis hűtőbordák és gyengébb légáramlás) miatt.

A Pentium 4-M (a dokumentációban Mobile Intel Pentium 4 Processor-M) processzorok 400 MHz-es rendszerbusszal működnek együtt, a processzormag feszültsége 1,3 V, a hőtermelés legnagyobb értéke 48,78 W 2,666 GHz-es órajel mellett, a tipikus érték 35 W, csökkentett energiafelhasználási üzemmódban 13,69 W. A Pentium 4-M processzorok órajele 1,4-től 2,666 GHz-ig terjedhet.[51]

A Mobile Pentium 4 (a dokumentációban Mobile Intel Pentium 4 Processor) processzorok lényegében Northwood- vagy Prescott-magos Pentium 4-esek; a Pentium 4-M processzorokénál magasabb órajeleken működnek: órajelük 2,4–től 3,466 GHz-ig terjedő tartományban lehet. Közülük néhány változat támogatta a Hyper-Threadinget is.

Az összes Mobile Pentium 4 processzor 533 MHz frekvenciájú rendszerbuszt támogat. A mag feszültsége 1,325—1,55 V, a maximális hőtermelés értéke 112 W 3,466 GHz-es órajel mellett, a tipikus érték 59,8 és 88 W közötti, csökkentett energiafelhasználási üzemmódban 34,06 és 53,68 W között van.[52]

A Pentium 4 utódai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Pentium D 820 alulnézet

Eredetileg a Pentium 4 processzorok kijelölt utódja a Tejas kódnevű processzor volt, amelyet 2005 első felében szándékoztak megjelentetni. Ennek fejlesztését azonban a Prescott-mag megjelenése után néhány hónappal beszüntették,[47] főleg a rendkívül magas TDP miatt (a Tejas hőkibocsátása 2,8 GHz órajelnél 150 W volt, szemben pl. a Northwood 80 W-os és a Prescott 100 W-os hőkibocsátásával, ugyanazon órajel mellett). Ezzel együtt a NetBurst architektúra fejlesztését is leállították,[53] néhány kivételtől eltekintve, mint a kétmagos Pentium D, Pentium Extreme Edition és a Cedar Mill-magon alapuló Pentium 4 HT.[54]

2005 májusától kezdve az Intel elkezdte a kétmagos Pentium 4 processzorok kibocsátását, Pentium D és Pentium Extreme Edition nevek alatt. Ez azt jelezte, hogy az Intel elmozdul a párhuzamosság és a többmagos processzorok irányába. A processzorok 90 nm-es és 65 nm-es technológiával készült változatai a Smithfield és Presler kódnevet kapták.[53]

A Pentium 4 valódi utódaivá végül a 2006. július 27-én kiadott, Core mikroarchitektúrán alapuló Conroe-magos Intel Core 2 processzorok váltak.[55] Az Intel Core 2 processzorok egy-, két- és négymagos kiépítésben jelentek meg. Az egymagos processzorokat főleg az OEM piacra szánták, míg a két- és négymagos verziókat a nagykereskedelemben és OEM-eknek is árulták.[56]

Piaci viszonyok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Pentium 4 processzorok vezető helyet foglaltak el az Intel termékpalettáján, 2000-es megjelenésüktől a Pentium D 2005 májusi megjelenéséig. A Pentium 4-es processzorok a felsőbb árkategóriába tartoztak, áruk a Pentium D megjelenésével csökkent. Az Intel ezeket nemcsak általános célú processzorként reklámozta, hanem erős multimédiás processzorként is, amellyel a hang- és képfeldolgozó szoftverekben, játékokban és internetes alkalmazásokban a maximális teljesítmény érhető el.[13]

A megjelenést követő évben az Intel processzorok eladási listáit még mindig a Pentium III processzorok vezették[57] – ez a drága RDRAM memóriát igénylő Pentium 4-es rendszerek magas árával és az alternatíva hiányával magyarázható, mígnem 2001 őszén megjelent az Intel 845-ös lapkakészlet.[32] Az Intel agresszív piaci és marketingpolitikájának következményeképpen azonban változott a helyzet, és a Pentium 4 processzorok népszerűvé váltak. Az Intel piaci taktikái közé tartozott pl. árkedvezmény nyújtása a kizárólag Intel termékeket használó forgalmazóknak, a konkurens termékek forgalmazásáról való lemondásért járó díjazás,[58][59] és az Intel kezére játszott a konkurens AMD nem túl sikeres marketingje is.[60] Ugyancsak az Intelt segítette a „megahertz-mítosz” elterjedése[61] – az az állítás, hogy a magasabb órajelű processzorok gyorsabbak és nagyobb teljesítményűek –, ami még az Intel processzorok között sem igaz, de alkalmas a tapasztalatlan vásárlók megtévesztésére. Az AMD emiatt vezette be a teljesítmény-összehasonlítási teszteket az Athlon processzorok megjelenésekor.

Mindezek ellenére az AMD-nek sikerült nagyobb részesedést kiharcolnia a mikroprocesszor-piacon, főként az Athlon XP és Athlon 64 processzorok révén, amelyek ára alacsonyabb, teljesítménye pedig magasabb volt a Pentium 4 processzorokénál. Így 2000-től 2001 végéig az AMD részesedése az x86 architektúrájú mikroprocesszorok piacán kb. 18%-ról 22%-ra nőtt, miközben az Intel részesedése 82,2%-ról 78,7%-ra csökkent. Az AMD-nél fellépett problémák miatt piaci részesedésük 2002-ben 14%-ra csökkent, ezek megoldása után, a 2003-tól 2006-ig terjedő időszakban azonban 26%-ra emelkedett (miközben az Intel részesedése 73%-ra csökkent).[62]

Összehasonlítás a konkurenciával[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Pentium 4 processzorok mellett a következő x86-os processzorok voltak még a piacon:

  • Intel Pentium III-S (Tualatin). Munkaállomásokba és szerverekbe szánt processzor. A kisebb órajel ellenére teljesítménye a legtöbb feladatban meghaladta a Willamette-magos Pentium 4 processzorokét. Ezen kívül a Pentium 4 processzorral ellentétben a Pentium III-S processzorok kétprocesszoros konfigurációban is képesek voltak működni. Az Intel kibocsátott Tualatin-magos Pentium III processzorokat is, amelyek a Pentium III-S-től a kisebb L2 gyorsítótár-méretben különböztek. Ez a két processzor nem terjedt el: később jelentek meg, mint a Pentium 4, amely akkor már az Intel vezető processzora volt, és jóval drágábbak is voltak, mint a Pentium 4, miközben hasonló teljesítményt nyújtottak.[63]
  • Intel Celeron (Tualatin). Ezek csökkentett frekvenciájú rendszerbusszal működő, olcsóbb rendszerekbe való Pentium III processzorok. Összességében elmaradtak a Pentium 4 mögött, az alacsonyabb órajel, a kisebb memóriaelérési sebesség és az alacsonyabb rendszerbusz-frekvencia miatt: a Tualatin-magos Celeronok 2002-ben érték el az 1,4 GHz-es órajelet, miközben az első Pentium 4 processzorok órajele is 1,3 GHz volt; a Celeron-processzoros rendszerek általában PC133 SDRAM, a Pentium 4-es rendszerek RDRAM vagy DDR SDRAM memóriákat használtak; 100 MHz-es rendszerbusz a Pentium 4-es 400 MHz-es buszával szemben.[64] A tuningolt / túlhajtott órajelű és olcsóbb Celeronok teljesítménye összehasonlítható volt a hasonló órajelű Pentium 4-esekével.[65]
  • Intel Celeron (Willamette-128 és Northwood-128), Celeron D (Prescott-256 és Cedar Mill-512). Alacsonyabb sebességű rendszerbusszal és kisebb másodszintű gyorsítótárral rendelkező, olcsóbb rendszerekbe szánt Pentium 4 processzorok, teljesítményük elmaradt a Pentium 4 sorozattól. Néhány alkalmazásban a Willamette-128-magos Celeron még az elődjénél, az alacsonyabb órajelű Tualatin-magos Celeronnál is gyengébb teljesítményt nyújtott.[64]
  • Intel Pentium M és Celeron M. Ezek a Pentium III hordozható gépekbe szánt továbbfejlesztései, jellemzőjük a kis fogyasztás és alacsony hőkibocsátás. A Pentium M megelőzte a mobil Pentium 4 M processzorok többségét, valamint néhány asztali Pentium 4 modellt is, alacsonyabb órajel és hőtermelés mellett.[66][67] A Celeron M teljesítménye csak egy kicsivel maradt el a Pentium M teljesítménye mögött.
  • Intel Pentium D (Presler, Smithfield). Kétmagos processzorsorozat, a processzorokban két Prescott vagy Cedar Mill-mag található (a Prescott-magok egymás mellett, a Cedar Mill-magok közös hordozórétegen); teljesítményük meghaladta az azonos órajelű Pentium 4-eket az alkalmazások többségében, bár a Pentium 4 sorozat maximális órajele (3,8 GHz) meghaladta a Pentium D sorozat legnagyobb órajelét (3,2 GHz), és emiatt az egymagos processzorok jobb teljesítményt nyújthattak a nem többszálas működésre optimalizált alkalmazásokban.[68]
  • AMD Athlon (Thunderbird). A Willamette-magos Pentium 4 processzorok konkurensei. Az Athlon processzorok a Pentium 4-nél gyengébb teljesítményt nyújtottak az SSE és SSE2 utasításkészlet-bővítményeket használó programok, a nagy memóriaelérési sebességet igénylő, nagy adatfolyamokkal dolgozó és a NetBurst architektúrára optimalizált programokban, viszont jobbak voltak az irodai, üzleti alkalmazásokban, a 3D modellek és matematikai számítások terén.[69]
  • AMD Athlon XP. Leginkább a Northwood-magos Pentium 4 konkurense. Az Athlon XP processzorok nevében nem az órajel, hanem a (Athlon XP–Pentium 4) teljesítmény-összehasonlítás értékei szerepeltek. Az „azonos tesztértékű” Athlon XP processzorok lemaradtak az Intel processzorok mögött a NetBurst architektúrára optimalizált, az SSE2 támogatást vagy nagy memóriasebességet igénylő alkalmazásokban, de jelentősen megelőzték azokat a lebegőpontos számítások sebességében és a nem optimalizált alkalmazásokban. A későbbi Pentium 4 processzorok megelőzték a konkurensüket a legtöbb alkalmazásban.[70]
  • AMD Athlon 64. A Prescott-magos Pentium 4 konkurense. Egy sor feladatban megelőzi az Intel processzorait, pl. irodai alkalmazások, tudományos számítások, játékok, a gyorsabb memóriaelérés és a jobb matematikai koprocesszor miatt, viszont elmarad a Pentium 4 processzorok mögött a NetBurst architektúrára optimalizált programokban és a többszálú működést támogató alkalmazásokban.[71]
  • AMD Athlon 64 FX. A Pentium 4 Extreme Edition konkurense. Az Athlon 64 és Pentium 4 esetéhez hasonlóan, az Athlon 64 FX felépítésbeli vonásai: az integrált memóriavezérlő, a hatékonyabb matematikai koprocesszor tekintetében megelőzi a riválisát, a NetBurst architektúrára optimalizált programokban és a többszálú működés terén elmarad attól.[72]
  • AMD Duron (Morgan és Applebred). Ezek a processzorok az olcsó árkategóriát célozták, így a Celeron processzorok konkurensei voltak, teljesítményük ezáltal általában elmaradt a Pentium 4-étől; a nem NetBurst architektúrára optimalizált és az SSE2 utasításokat nem használó programokban azonban képesek voltak jobb teljesítményt nyújtani, mint az akár jóval magasabb órajelű Pentium 4 processzorok.[73]
  • VIA C3 (Nehemiah) és VIA Eden. Ezek a processzorok alacsony fogyasztású gépekben, laptopokban, valamint integrált processzorként való felhasználásra készültek; teljesítményük elmaradt a konkurens processzorokétól.[74]
  • VIA C7. A VIA C3 processzorokhoz hasonlóan kisfogyasztású gépekbe és laptopokba szánt processzorok. Teljesítményük jelentősen elmarad a konkurens termékektől, kivéve a titkosítási feladatokat, amelyhez hardveres támogatással rendelkeznek.[75][76]
  • Transmeta Efficeon. Laptopokba szánt alacsony fogyasztású és kis hőtermelésű processzorcsalád, melyben a belső 256 bites VLIW felépítésű architektúra emulálja az x86-os utasításokat. Habár kompatibilis a Pentium 4 processzorok utasításkészlet-architektúrájával, teljesítménye az AMD és Intel mobil processzorainak közelében jár, és megelőzi a VIA processzorokat.[77][78]

A magas órajel-frekvenciákon működő Pentium 4 processzorok nagy energiafelvétele nagy hőkibocsátással jár. A Pentium 4 sorozat processzorainak maximális órajele 3,8 GHz, ezen az órajelen a tipikus hőkibocsátásuk 100 W, maximális: 150 W.[29][79] Ezeknek a processzoroknak azonban jobb védelmük van a túlhevülés ellen, mint a konkurenseiknek. Az Intel Thermal Monitor és a későbbi modellekben bevezetett Thermal Monitor 2 technológiák hatékonyan szabályozzák a hőleadást és védik a processzorokat a túlmelegedéstől. Ezt az órajel modulációjával, majd a Pentium 4 Prescott E0-ás alverziótól kezdve a belső órajel-frekvencia és a magfeszültség csökkentésével érik el, végső soron pedig a processzor leállításával. A különböző processzorok túlhevülés elleni védelmének demonstrálására Thomas Pabst (a Tom’s Hardware technológiai portál alapítója) 2001-ben elvégzett egy kísérletet, amely felhívta a figyelmet a probléma fontosságára és a megoldások gyengeségeire,[80] azonban az eredmény nem meggyőző, mivel a vizsgálatot egy-egy darabon végezte, statisztikai áttekintést nem ad (nem is volt célja).

A NetBurst architektúra alapvetően a magas órajelen való működést célozza, ennek egyik érdekes következménye, hogy a Pentium 4 processzorok igen népszerűek lettek processzor-tuningoló (overclocker) körökben. Így pl. a Cedar Mill-magot tartalmazó processzorok képesek akár 7 GHz-et meghaladó órajelen működni, extrém hűtés, pl. folyékony nitrogén alkalmazása mellett,[81] és a korai Northwood-magos processzorok alaphelyzetű 100 MHz frekvenciájú rendszerbusz helyett megbízhatóan működtek 133 MHz-es és afölötti frekvencián is.[82]

Technikai jellemzők[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

[29][83][84] Willamette Northwood Gallatin Prescott Prescott 2M Cedar Mill
asztali asztali mobil asztali mobil asztali
Órajel
Mag, GHz 1,3–2 1,6–3,4 1,4–3,2 3,2–3,466 2,4–3,8 2,8–3,333 2,8–3,8 3–3,6
FSB, MHz 400 400, 533, 800 400, 533 800, 1066 533, 800, 1066 (EE) 800
A mag jellemzői
Utasításkészlet IA-32, MMX, SSE, SSE2 IA-32, EM64T (bizonyos modellekben), MMX, SSE, SSE2, SSE3
A regiszterek mérete (bit) 32/64 bit (egész), 80 bit (lebegőpontos), 64 bit (MMX), 128 bit (SSE)
A futószalag-fokozatok száma 20 (utasításdekódoló fokozatok nélkül) 31 (utasításdekódoló fokozatok nélkül)
A címbusz mérete (bit) 36 bit 40 bit
Az adatbusz mérete (bit) 64 bit
Hardveres előolvasás van
A tranzisztorok száma, millió 42 55 178 125 188
L1 gyorsítótár
Adatgyorsítótár 8 KiB, 4-utas csoport-asszociatív, sorhossz – 64 byte, kétportos write-through 16 KiB, 8-utas csoport-asszociatív, sorhossz – 64 byte, kétportos write-through
Utasítás-gyorsítótár mikroutasítás-sorozat gyorsítótár, 12 000 mikroutasítás, 8-utas csoport-asszociatív, sorhossz – 6 mikroutasítás
L2 gyorsítótár
Méret, MiB ¼ ½ 1 2
Frekvencia magfrekvencia
A BSB mérete 256 bit + 32 bit ECC
Szervezés egyesített, csoport-asszociatív, nemblokkoló, hibaellenőrzés-hibajavítás (ECC); sorhossz – 64 byte
Asszociativitás 8-utas
L3 gyorsítótár
Méret, MiB nincs 2 nincs
Asszociativitás 8-utas
Sorhossz 64 byte
Interface
Foglalat Socket 423, Socket 478 Socket 478 Socket 478 Socket 478, Socket 775 Socket 478 Socket 775
Tokozás FCPGA2, FC-mPGA2 FC-mPGA2 FC-mPGA, FC-mPGA2 FC-mPGA2, FC-LGA4 FC-mPGA2, FC-mPGA4 FC-LGA4
Buszok AGTL+ (a jelszint egyenlő a mag feszültségével)
technológiai, elektromos és hőleadási jellemzők
Gyártási technológia 180 nm CMOS (ötrétegű, alumínium vezetőréteg) 130 nm CMOS (hatrétegű, réz vezetőréteg, Low-K dielektrikum) 90 nm CMOS (hétrétegű, réz vezetőréteg, Low-K, nyújtott szilícium) 65 nm CMOS (nyolcrétegű, réz vezetőréteg, Low-K, nyújtott szilícium)
Lapkaméret, mm² 217 146 (rev. B0)
131 (rev. C1, D1, M0)
237 112 135 81
Magfeszültség, V 1,7–1,75 1,475–1,55 1,3–1,55 1,4–1,55 1,4–1,425 1,325 1,4–1,425 1,2–1,3375
Az I/O áramkörök feszültsége magfeszültség
Az L2 gyorsítótár feszültsége
Max. hőleadás, W 100 134 48,78 125,59 151,13 112 148,16 116,75

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Daniel Appel: Netburst ade (német nyelven). Heise Zeitschriften Verlag, 2007. augusztus 13 (Intel stellt Ende 2007 auch die letzten Desktop-Prozessoren mit Netburst-Architektur ein.)
  2. ^ a b Intel Introduces The Pentium 4 Processor. Intel. [2007. április 3-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2007. augusztus 14.)
  3. Intel intros 3.0 GHz quad-core Xeon, drops Pentiums. TG Daily. (Hozzáférés: 2007. augusztus 14.)
  4. Intel Corporation: Intel®Pentium® 4 and Intel® Xeon™ Processor Optimization / Reference Manual (angol nyelven) (pdf) pp. 1-1. Intel, 1999-2002. (Hozzáférés: 2012. november 1.)The Intel Xeon processor includes the same features as the Intel Pentium 4 processor and adds the following features...
  5. Celeron#NetBurst_technológiás_Celeronok: az L2 cache mérete ezekben csak 128 KB, a fele a Willamette-magban lévőnek
  6. Intel: Intel, Product Change Notification 107779-00 (angol nyelven) (pdf) pp. 4/2. Intel, 2007. augusztus 8. (Hozzáférés: 2012. október 7.) Intel termékváltási bejelentés: az Intel megszünteti a Pentium 4 és Pentium D gyártását
  7. http://www.pcauthority.com.au/News/163122,the-greatest-tech-u-turns-of-all-time-intel-and-netburst.aspx
  8. Socket 423 (PGA423) (angol nyelven). [2011. augusztus 24-i dátummal az eredetiből archiválva].
  9. Intel готовится к прекращению производства процессоров в исполнении Socket 478 (orosz nyelven). [2011. augusztus 24-i dátummal az eredetiből archiválva]. „Az Intel a Socket 478 foglalatos processzorok gyártásának megszüntetésére készül”
  10. Intel: Intel® Pentium® 4 Processor in the 478-Pin Package / Datasheet (angol nyelven) (pdf) pp. 47. Intel, 2002. April Chapter 4.0: Package Mechanical Specifications
  11. Intel® Pentium® 4 Processor Supporting Hyper-Threading Technology (angol nyelven) (pdf) pp. 33. Intel, 2004 3: Package Mechanical Specifications
  12. Intel: Intel® Pentium®4 Processor in the 423-pin Package at 1.30, 1.40, 1.50, 1.60, 1.70, 1.80, 1.90 and 2 GHz (angol nyelven) (pdf). datasheets. Intel, 2001. augusztus 1 4.5 Processor Markings, p.48
  13. ^ a b c d e Willamette — как будет работать новоиспеченный флагман от Intel…' (orosz nyelven). [2011. augusztus 24-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hogy fog működni ...)
  14. ^ a b Replay: неизвестные особенности функционирования ядра Netburst (orosz nyelven). [2011. augusztus 24-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Replay: a NetBurst mag működésének ismeretlen sajátosságai)
  15. ^ a b Pentium 4, Prescott-mag, ismertetések:
  16. Pentium 4: Мистический и загадочный Trace-кэш (orosz nyelven). [2011. augusztus 24-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Pentium 4: a misztikus, rejtélyes trace cache)
  17. Anand Lal Shimpi: Intel Pentium 4 1.4GHz & 1.5GHz / The Pentium 4’s Cache (angol nyelven). Intel Pentium 4 1.4GHz & 1.5GHz pp. 5/23. AnandTech, 2000. november 20 az Execution Trace Cache működése
  18. Victor Kartunov: Prescott: The Last of the Mohicans? (angol nyelven). Pentium 4: from Willamette to Prescott pp. 14. Xbit laboratories, 2005. május 25 Prescott: az utolsó mohikán? (Pentium 4: A Willamette-től a Prescott-ig, 14.o)
  19. Victor Kartunov, Yury Malich, Jan Keruchenko aka C@t, Vadim Levchenko aka VLev: Replay: Unknown Features of the NetBurst Core (angol nyelven) pp. 1-17. Xbit laboratories, 2005. június 6 (Replay: a NetBurst mag ismeretlen sajátosságai) – a cikk ismerteti a Pentium 4 processzorokban megvalósított ismétlő mechanizmust.
  20. ^ a b c What's Up With Willamette? (Part 1) (angol nyelven). [2011. augusztus 24-i dátummal az eredetiből archiválva].
  21. Brooke Crothers: PCs: The next generation (angol nyelven). CNET, 1996. december 27 „... upcoming Intel processors ... Williamette / Next-generation x86 / second half of 1998”
  22. Uh-Oh! Another Delay? (angol nyelven). [2011. augusztus 24-i dátummal az eredetiből archiválva].
  23. IDF 2000: Intel Pentium 4 (Willamette) : Introduction (angol nyelven). [2011. augusztus 24-i dátummal az eredetiből archiválva]. (beszámoló a 2000-es Intel Developer Forum-ról)
  24. ^ a b c d 1000 darabra vonatkozó bejelentéskori ár.
  25. 1000 db-ra vonatkozó bejelentéskori ár.
  26. Beszámoló a 2000-es Intel Developer Forum-ról
    • Uwe Scheffel: IDF 2000: Intel Pentium 4 (Willamette) (angol nyelven) pp. 1/4. Tom's Hardware, 2000. február 25 a Willamette processzor első nyilvános bemutatása; a processzort itt „Pentium IV” néven említik;
    • Uwe Scheffel: IDF 2000: Intel Pentium 4 (Willamette) / Willamette Functionality (angol nyelven) pp. 2/4. Tom's Hardware, 2000. február 25 a Willamette processzor főbb újdonságai. („Its similarity to the P6 core, which has been in existence since the Pentium Pro, is only rudimentary.” / a P6-maggal való hasonlóság elenyésző ...)
  27. Intel: Intel® Pentium®4 Processor in the 423-pin Package at 1.30, 1.40, 1.50, 1.60, 1.70, 1.80, 1.90 and 2 GHz (angol nyelven) (pdf). datasheets. Intel, 2001. augusztus 1 A Willamette-magos processzorok adatlapjai: technikai adatok, felépítés (pp.1-7)
  28. ^ a b ld.: Table 33. Processor Thermal Design Power, max. tervezett: 71,8 W
  29. ^ a b c d e f IA-32 implementation: Intel P4 (incl. Celeron and Xeon) (angol nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva].
  30. HOT! Update Of Intel Roadmap News! (angol nyelven). [2011. augusztus 24-i dátummal az eredetiből archiválva].
  31. ^ a b A Detailed Comparison: Pentium 4/2200 vs. Athlon XP 2000+. [2011. augusztus 24-i dátummal az eredetiből archiválva].
  32. ^ a b Intel Pentium 4 2.0 GHz под Socket 423 и Socket 478 (orosz nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva].(Intel Pentium 4 2,0 GHz Socket 423 és Socket 478 - részletes elemzés)
  33. Andy Patrizio: How Does Intel Name its Chips? (angol nyelven). Datamation, 2007. május 6 (Hogy nevezi el az Intel a csipjeit?)
  34. Intel Pentium 4 «Northwood»: сравнение с предшественником и оценка перспектив. [2011. augusztus 24-i dátummal az eredetiből archiválva].
  35. Northwood-magos processzorok specifikációi:
  36. A 3066 MHz-es Pentium 4 processzor tesztelése:
  37. FAQ по разгону процессоров. [2011. augusztus 24-i dátummal az eredetiből archiválva].(Processzor-tuning FAQ)
  38. Оверклокерское сообщество в панике. Разогнанные Northwood внезапно гибнут. [2011. augusztus 24-i dátummal az eredetiből archiválva].(Pánikban a tuning-közösség: a túlhajtott Northwood-ok hirtelen meghalnak)
  39. Intel, pdarling: Intel® Microprocessor Quick Reference Guide - Year (angol nyelven) (html). reference material. Intel, 2012. október 19 Intel processzorok megjelenései
  40. ^ a b fLeSs: Intel Prescott: az új generáció (magyar nyelven) pp. 1-15. Prohardver, 2004. február 9 Prohardver cikk az Intel Prescott processzor bejelentéséről: részletes ismertető és teszteredmények
  41. Intel: Intel® Pentium® 4 Processor 550 supporting HT Technology (1M Cache, 3.40 GHz, 800 MHz FSB) (angol nyelven). Intel, 2012 egy 2004-es Prescott processzor adatai
  42. Развитие технологии SSE в новых процессорах Intel Prescott. [2011. augusztus 24-i dátummal az eredetiből archiválva].(Az SSE technológia fejlődése az Intel Prescott processzoraiban)
  43. Intel: Products (Formerly Cedar Mill) (angol nyelven). Intel, 2012. október 19 Cedar Mill-magos processzorok adatai
  44. [[1]]: Intel Presler: egy korszak alkonya (magyar nyelven) pp. 2/9. Prohardver.hu, 2006. február 6
  45. Первое знакомство с Presler: обзор процессора Pentium Extreme Edition 955 (orosz nyelven). [2011. augusztus 24-i dátummal az eredetiből archiválva].(Ismerkedés a Presler-rel: a Pentium Extreme Edition 955 áttekintése)
  46. Renwick: Most már tényleg nyugdíjba megy a NetBurst architektúra (magyar nyelven). Prohardver.hu, 2007. augusztus 15
  47. ^ a b Barna József: Intel Tejas: törölve! (magyar nyelven) pp. 1. Prohardver.hu, 2004. május 7
  48. Anand Lal Shimpi: Intel Developer Forum Fall 2003 - Day 1: Introducing Pentium 4 Extreme Edition (angol nyelven). IDF 2003. Anandtech.com, 2003. szeptember 16
  49. Gennadiy Shvets: Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.4 GHz (angol nyelven). CPU-World, 2010
  50. Intel Pentium 4 Extreme Edition processzorok technikai adatai:
  51. Intel: Mobile Intel Pentium 4 Processor-M / Datasheet (angol nyelven) (pdf) pp. 9,10,89 / 97. Intel, 2003. június 1 Pentium 4 Processor-M: kézikönyv, technikai adatok, specifikációk, TDP adatok (89.o)
  52. Intel: Mobile Intel® Pentium® 4 Processor / Technical documents (angol nyelven) (html). Intel, 2003, 2004 a processzorok dokumentációit összefoglaló oldal
  53. ^ a b A Pentium 4 (2000–2008), Pentium D (2005–2008) és a NetBurst architektúra kivonása:
  54. Gennadiy Shvets: Intel Desktop Pentium 4 Cedar Mill microprocessor family (angol nyelven). CPU World, 2010
  55. Anna Filatova: Intel Developer Forum Fall 2006 (angol nyelven) pp. 2-7. Xbit Laboratories, 2006. szeptember 26 Az Intel bejelenti a Core 2 processzorokat a 2006-os Intel Developer Forum-on
  56. Tim Smalley: Intel's Core 2 Duo processors (angol nyelven) pp. 1-13. Bit-Tech, 2006. július 14. (Hozzáférés: 2012. november 10.)
  57. 2002 Annual Report (angol nyelven). Intel
  58. EU slaps a record fine on Intel (angol nyelven). BBC, 2009. május 13
  59. http://seekingalpha.com/article/137467-european-commission-gives-intel-record-fine-for-antitrust-violation
  60. Денис Степанцов.: Жертвы рекламы (orosz nyelven). журнал «Компьютерра» № 24(A reklám áldozatai, Computerra)
  61. Tony Smith: Megahertz myth (angol nyelven). The Guardian, 2002. február 28 „Fully aware of the megahertz myth, Intel believes higher clock frequencies matter most ...”
  62. Street Spanks AMD on Profit Worries (angol nyelven). Businessweek.com, 2006. október 19
  63. Pentium III-S на ядре Tualatin (orosz nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva].(A Tualatin-magos Pentium III-S)
  64. ^ a b Новые Celeron 1,7 и 1,8 ГГц для Socket 478 (orosz nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva].
  65. Celeron Tualatin 900 МГц? Нет, сынок, это фантастика! (orosz nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva]. (900 MHz-es Tualatin? Nem, fiacskám, ez fantasztikum!)
  66. Pentium M: хороший «десктопный» CPU… которого у нас не будет (orosz nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Pentium M: egy jó desktop processzor... ami nekünk nem lesz)
  67. Pentium M 780: максимальная производительность мобильной платформы Intel (orosz nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Pentium M 780: az Intel mobil platformjának maximális teljesítménye)
  68. Pentium eXtreme Edition 840: долгожданный процессор с вполне предсказуемой производительностью (orosz nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Pentium eXtreme Edition 840: egy rég várt processzor, megjósolható teljesítménnyel)
  69. Процессор AMD Athlon 1,2 ГГц против Pentium 4 и Pentium III (orosz nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Az 1,2 GHz-es AMD Athlon a Pentium 4 és Pentium III ellen)
  70. A Pentium 4 és az Athlon XP processzorok összehasonlítása:
  71. A Pentium 4 és Athlon 64 összehasonlítása:
  72. A Pentium 4 és az Athlon 64 FX összehasonlítása:
  73. AMD Duron 1200 атакует Pentium 4 (orosz nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Az AMD Duron 1200 támadja a Pentium 4-et)
  74. Barna József: VIA Nehemiah: lassú és hideg (magyar nyelven) pp. 3-4. HWSW.hu, 2003. április 15
  75. VIA C7 : Performances brutes (francia nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva].
  76. EPIA EN15000 (angol nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva].
  77. David R. Ditzel: Transmeta’s Second Generation Efficeon Microprocessor and Technology Roadmap (angol nyelven) (pdf) pp. 22. Transmeta, 2004. október
  78. iRU Stilo 1715 — что может процессор от Transmeta (orosz nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva]. (iRU Stilo 1715 – mit tud a Transmeta processzor)
  79. Intel Pentium 4 570/570J 3.8 GHz — JM80547PG1121M (BX80547PG3800E) (angol nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva].
  80. Thomas Pabst: Hot Spot: How Modern Processors Cope With Heat Emergencies (angol nyelven). Pabst, Tom's Hardware, 2001. szeptember 17
  81. Pentium 4 670: теперь на частоте 7,3 GHz és 18 секунд в Super PI (orosz nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva].
  82. Производительность процессоров Pentium 4 (Northwood) 1.6A, 1.8A, 2.0A és 2.2 при разгоне (orosz nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva].
  83. Intel Pentium 4 processor family (angol nyelven). [2011. augusztus 24-i dátummal az eredetiből archiválva].
  84. Intel Pentium 4 651 (angol nyelven). [2011. augusztus 25-i dátummal az eredetiből archiválva].

Fordítás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Ez a szócikk részben vagy egészben a Pentium 4 című orosz Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.
  • Ez a szócikk részben vagy egészben a Pentium 4 című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Pentium 4 témájú médiaállományokat.

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]