Pentium 4 | |
---|---|
processzor | |
Termelés | 2000-től 2008 -ig |
Fejlesztő | Intel |
Gyártó | |
CPU frekvencia | 1,3-3,8 GHz |
FSB frekvencia | 400-1066 MHz |
Gyártástechnológia | CMOS , 180-65 nm |
Utasítási készletek | IA-32 , MMX , SSE , SSE2 , SSE3 , EM64T |
mikroarchitektúra | netburst |
Csatlakozók | |
Magok |
|
Pentium IIIPentium D |
Az Intel Pentium 4 az Intel 2000. november 20-án bemutatott egymagos , x86 - kompatibilis mikroprocesszora [1] , amely elődeihez képest (az Intel besorolása szerint) az első alapvetően új, hetedik generációs architektúrára épülő mikroprocesszor volt - NetBurst . A Pentium 4 különféle változatai mellett a NetBurst architektúrájú processzorok kétmagos Pentium D processzorokat , valamint néhány szerverspecifikus Xeon processzort tartalmaznak . Ezenkívül egyes Celeron processzorok alacsony kategóriás rendszerekhez Pentium 4 processzorok részlegesen letiltott L2 gyorsítótárral .
A Pentium 4 processzorok gyártása 2000-ben kezdődött. 2005 közepe óta fokozatosan az alacsonyabb árkategóriába kényszerítették őket a kétmagos Pentium D processzorok 2006. július 27-én jelentek meg a Core 2 Duo család első processzorai, amelyek a NetBurst architektúra processzorokat váltották fel, augusztusban pedig 2007. 8-án az Intel bejelentette egy olyan program elindítását, amely megszünteti a NetBurst architektúra összes processzorának gyártását [2] .
A Pentium 4 processzorok asztali számítógépekhez és laptopokhoz három különböző háztípusban érkeztek.
A 2000 végétől 2002 elejéig [3] gyártott és a Socket 423 foglalatba beépítésre szánt Willamette magon alapuló korai processzorok esete egy szerves anyagból készült hordozó ( eng. substrate ) volt, zárt egységgel. hőelosztó burkolat ( eng. integrált hőterítő ) kristály adapterkártyára ( eng. interposer ) szerelve 423 tűs érintkezőkkel ( ház méretei - 53,3 × 53,3 mm ) [4] . Az SMD elemek az adapterlap hátoldalán található érintkezők közé vannak beépítve .
A Willamette magon lévő késői processzorok, a Northwood magon a Pentium 4 processzorok, a Gallatin magon egyes Pentium 4 Extreme Edition processzorok, valamint a Prescott magon 2001 és 2005 között [5] FC-mPGA2 csomagban készültek , amelyek szerves anyagból készült szubsztrátum volt, zárt hőelosztó burkolattal, elülső oldalán kristállyal és 478 tűs érintkezőkkel, valamint SMD elemekkel - a hátoldalon (a ház méretei - 35 × 35 mm).
A Gallatin magon alapuló Pentium 4 Extreme Edition processzorok egy részét, a Prescott magon alapuló késői processzorokat, a Prescott-2M és Cedar Mill magokon alapuló processzorokat 2004 tavaszától [6] 2007 őszéig FC-LGA4 csomagban gyártották. , amely szerves anyagú hordozó volt, elülső oldalán hőelosztó borítással zárt kristállyal, hátul pedig 775 érintkezőbetéttel (a tok méretei - 37,5 × 37,5 mm). A tervezés két korábbi verziójához hasonlóan ez is rendelkezik külső elemekkel (SMD-csomagban), amelyek a processzorcsomag hordozójára vannak telepítve.
Néhány Northwood magon alapuló mobil processzort FC-mPGA csomagban gyártottak . A fő különbség az ilyen típusú csomagok és az FC-mPGA2 között a hőterítő burkolat hiánya.
A felületén a hőelosztó burkolattal ellátott processzorokat, míg a többi processzort a chip mindkét oldalán a hordozón elhelyezett két matricán jelölik.
A szállítószalag 20 szakaszból áll:
A Pentium 4 processzorok alapjául szolgáló NetBurst architektúrát (munkanév - P68 ) az Intel elsősorban a processzorok magas órajel-frekvenciáinak elérése érdekében fejlesztette ki. A NetBurst nem a Pentium III processzorokban használt P6 architektúra továbbfejlesztése , hanem alapvetően új architektúra az elődeihez képest. A NetBurst architektúra jellemző jellemzői a hyper-pipelining és a micro-op szekvencia gyorsítótár használata a hagyományos utasítás gyorsítótár helyett. A NetBurst architektúra processzorainak ALU-ja is jelentős eltéréseket mutat más architektúrák processzorainak ALU-jától [7] .
Hyperconveyorization ( eng. Hyper Pipelining ).
A Willamette és Northwood magokra épülő Pentium 4 processzorok 20 fokozatú, míg a Prescott és Cedar Mill magokra épülő processzorok 31 fokozatúak [8] (kivéve az utasítás dekódolási szakaszokat: mikro-op szekvencia használata miatt gyorsítótár, a dekóder a csővezetéken kívülre kerül). Ez lehetővé teszi a Pentium 4 processzorok számára, hogy magasabb órajelet érjenek el, mint az azonos gyártási technológiával rendelkező processzorok, amelyek rövidebb csővezetékkel rendelkeznek. Például a Coppermine magon (180 nm technológia) a Pentium III processzorok maximális órajele 1333 MHz , míg a Willamette magon lévő Pentium 4 processzorok 2000 MHz-et meghaladó frekvencián működhetnek [7] .
A hosszú folyamat fő hátránya a fajlagos teljesítmény csökkenése egy rövid folyamathoz képest (kevesebb utasítás végrehajtása ciklusonként), valamint komoly teljesítményveszteség, ha az utasításokat hibásan hajtják végre (például egy helytelenül előre jelzett feltételes ággal vagy gyorsítótárral). hiányzik) [7] [9 ] .
A hibásan előrejelzett ágak hatásának minimalizálása érdekében a NetBurst architektúrájú processzorok elődeikhez képest megnövelt elágazási célpuffert és új elágazás-előrejelző algoritmust használnak, amely lehetővé tette a Willamette magon alapuló processzorok nagy (körülbelül 94%-os) előrejelzési pontosságának elérését. . A következő kernelekben az elágazás-előrejelző motort frissítették az előrejelzési pontosság javítása érdekében [7] [10] .
Végrehajtási nyomkövetési gyorsítótár _ _
A NetBurst architektúrájú processzorok a legtöbb modern x86 -kompatibilis processzorhoz hasonlóan RISC maggal rendelkező CISC processzorok : végrehajtás előtt az összetett x86-os utasításokat egyszerűbb belső utasításkészletté (mikroműveletekké) alakítják át, ami gyorsabb parancsfeldolgozást tesz lehetővé. Tekintettel azonban arra, hogy az x86-os utasítások változó hosszúságúak és nincs rögzített formátumuk, dekódolásuk jelentős időköltséggel jár [11] .
Ezzel kapcsolatban a NetBurst architektúra fejlesztése során úgy döntöttek, hogy elhagyják a hagyományos első szintű utasítás-gyorsítótárat, amely az x86 utasításokat tárolja, és egy mikroművelet-szekvencia-gyorsítótár helyett a mikroműveletek sorozatait tárolja azok várható sorrendjének megfelelően. végrehajtás. A gyorsítótár-memória ilyen szervezése lehetővé tette a feltételes ugrások végrehajtására és az utasítások lekérésére fordított idő csökkentését is.
ALU és Rapid Execution Engine _ _
Mivel a NetBurst architektúra tervezésének fő célja a teljesítmény növelése volt magas órajel-frekvenciák elérésével, szükségessé vált az alapvető egész műveletek végrehajtási sebességének növelése. E cél elérése érdekében a NetBurst architektúra processzorok ALU-ja több blokkra van osztva: egy "lassú ALU", amely nagyszámú egész művelet végrehajtására képes, és két "gyors ALU", amelyek csak a legegyszerűbb egész műveleteket hajtják végre (például összeadás). ). A műveletek végrehajtása a "gyors ALU-kon" szekvenciálisan három szakaszban történik: először az eredmény legkisebb jelentőségű számjegyeit számítják ki, majd a legjelentősebbeket, ami után megkapják a flageket.
A "Fast ALU-k", ütemezőik, valamint a regiszterfájl a processzorciklus felénél szinkronizálva vannak, így működésük effektív frekvenciája a magfrekvencia kétszerese. Ezek a blokkok egész számmal végzett műveletek gyorsított végrehajtásának mechanizmusát alkotják.
A Willamette és Northwood magokra épülő processzorokban a „gyors ALU-k” csak olyan műveleteket tudnak végrehajtani, amelyek az operandusokat az alacsonyabb bitektől a magasabbak felé haladva dolgozzák fel. Ebben az esetben a legkisebb jelentőségű számjegyek kiszámításának eredménye fél ciklus után érhető el. Így a tényleges késleltetés fél ciklus. A Willamette és Northwood magokra épülő processzorokban nincsenek egész szám szorzási és eltolási blokkok, és ezeket a műveleteket más blokkok (különösen az MMX utasításblokk ) hajtják végre.
A Prescott és Cedar Mill magokra épülő processzorokban egész szám szorzó egység található, a "gyors ALU-k" pedig eltolási műveletek végrehajtására képesek. A "gyors ALU-k" által végrehajtott műveletek tényleges késleltetése megnőtt a Northwood magon alapuló processzorokhoz képest, és egy órajelciklus [12] .
Visszajátszási rendszer [ 9 ] _
A micro-ops ütemezők fő feladata, hogy meghatározzák a micro-ops készenlétét a végrehajtásra és átvitelre a folyamatba. A folyamatban lévő szakaszok nagy száma miatt az ütemezők kénytelenek mikroműveleteket küldeni a végrehajtási egységeknek, mielőtt a korábbi mikroműveletek végrehajtása befejeződik. Ez biztosítja a processzor végrehajtó egységeinek optimális betöltését, és elkerüli a teljesítményveszteséget, ha a mikroművelet végrehajtásához szükséges adatok az első szintű gyorsítótárban, egy regiszterfájlban vannak, vagy a regiszterfájlt megkerülve továbbíthatók.
Az ütemezőnek az új mikroműveletek végrehajtási egységekhez való átvitelre való alkalmasságának meghatározásakor meg kell határoznia azon korábbi mikroműveletek végrehajtási idejét, amelyek eredménye az új mikroműveletek végrehajtásához szükséges adatok. Abban az esetben, ha a végrehajtási idő nincs előre meghatározva, az ütemező a legrövidebb végrehajtási időt használja annak meghatározására.
Ha az adatok lekéréséhez szükséges idő becslése helyes, a mikro-op sikeres. Abban az esetben, ha az adatok nem érkeztek meg időben, az eredmény helyességének ellenőrzése sikertelenül végződik. Ebben az esetben a mikroművelet, amelynek eredménye hibásnak bizonyult, egy speciális sorba kerül ( angol replay queue ), majd az ütemező ismét végrehajtásra küldi.
Annak ellenére, hogy a mikroműveletek ismételt végrehajtása jelentős teljesítményveszteséggel jár, ennek a mechanizmusnak az alkalmazása lehetővé teszi, hogy a mikroműveletek hibás végrehajtása esetén elkerülhető legyen a csővezeték leállítása és visszaállítása, ami komolyabb veszteségekkel járna.
A Willamette kódnéven futó processzor 1998 októberében jelent meg először az Intel hivatalos tervei között [13] , bár fejlesztése nem sokkal az 1995 végén megjelent Pentium Pro processzor és a "Willamette" elnevezés után kezdődött. 1996 -os közleményekben említik [14] . Az új IA-32 architektúrájú processzor tervezésének szükségessége a 64 bites Merced processzor fejlesztése során felmerült nehézségek miatt merült fel, amely az Intel terveinek megfelelően a P6 architektúra processzorok utódjaként kapott szerepet : az 1994 óta végrehajtott fejlesztés nagymértékben késett, és a Merced teljesítménye az x86 -os utasítások végrehajtása során nem volt kielégítő a lecserélni kívánt processzorokhoz képest [13] .
A Willamette megjelenését 1998 második felében tervezték volna , azonban számos késés miatt a bejelentést 2000 végére halasztották [15] . 2000 februárjában az Intel Developers Forumon ( IDF 2000 tavaszán) egy számítógépet mutattak be a Willamette processzor mérnöki mintáján, az úgynevezett "Pentium 4"-en, amely 1,5 GHz-es frekvencián működik [16] .
Az első , 2000. november 20-án bejelentett Willamette magon alapuló Pentium 4 processzorok sorozatgyártása 180 nm -es technológiával készült. A Pentium 4 család további fejlesztése a Northwood magon alapuló processzorok voltak , amelyeket 130 nm-es technológiával gyártottak. 2004. február 2-án mutatkoztak be az első Prescott magon (90 nm) alapuló processzorok, a Pentium 4 processzorokban utoljára használt mag a Cedar Mill mag (65 nm). A Northwood és Prescott magokra alapozva mobil Pentium 4 és Pentium 4-M processzorokat is gyártottak, amelyek csökkentett fogyasztású Pentium 4-ek voltak. A fent felsorolt összes mag alapján Celeron processzorokat is gyártottak , amelyeket olcsó számítógépekhez terveztek, amelyek Pentium 4 voltak, csökkentett mennyiségű második szintű gyorsítótárral és csökkentett rendszerbusz -frekvenciával .
Az alábbiakban közöljük a Pentium 4 processzorok különböző modelljeinek bejelentési dátumait, valamint azok bejelentéskori árait.
Órajel frekvencia, GHz | 1.4 | 1.5 | 1.3 | 1.7 | 1.6 | 1.8 | 1.9 | 2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Bejelentett | november 20 | január 3 | április 23 | július 2 | augusztus 27 | |||
2000 | 2001 | |||||||
Ár, $ [17] | 644 | 819 | 409 | 352 | 294 | 562 | 375 | 562 |
Órajel frekvencia, 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 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Bejelentett | január 7 | április 2 | május 6-án | augusztus 26 | november 14 | április 14 | június 23 | február 2 | február 21 | május 26 | ||||
2002 | 2003 | 2004 | 2005 | |||||||||||
Ár, $ [17] | 562 | 562 | 423 | 637 | 243 | 401 | 401 | 508 | 637 | 415 | 637 | 417 | 605 | 851 |
Órajel frekvencia, GHz | 3.2 | 3.4 | 3.466 | 3.733 |
---|---|---|---|---|
Bejelentett | 2003. november 3 | 2004. február 2 | 2004. november 1 | 2005. február 21 |
Ár, $ [17] | 999 |
processzor | Pentium 4-M | Mobil Pentium 4 | |||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Órajel frekvencia, 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 |
Bejelentett | március 4 | április 23 | június 24 | szeptember 16 | január 14 | április 16 | június 11 | szeptember 23 | szeptember 28 | ||||||||
2002 | 2003 | 2004 | |||||||||||||||
Ár, $ [17] [18] | 392 | 496 | 198 | 268 | 637 | 431 | 637 | 562 | 562 | 562 | 562 | 185 | 220 | 275 | 417 | 653 | 262 |
2000. november 20-án az Intel bejelentette az első Pentium 4 processzorokat, amelyek egy olyan magon alapultak, amely alapvetően különbözik elődeitől, a Willamette-től. A Pentium 4 processzorok új rendszerbuszt használtak, amely lehetővé tette az adatátvitelt az alap négyszeresét meghaladó frekvencián ( angol quad pumped bus ). Így az első Pentium 4 processzorok effektív rendszerbusz-frekvenciája 400 MHz volt (a fizikai frekvencia 100 MHz).
A Willamette magon alapuló processzorok 8 KB L1 adatgyorsítótárral, körülbelül 12 000 µop szekvencia gyorsítótárral és 256 KB L2 gyorsítótárral rendelkeztek. Ugyanakkor a processzor 42 millió tranzisztort tartalmazott , és a kristályfelület 217 mm² volt, ami az elavult gyártási technológiával magyarázható - 180 nm -es CMOS alumíniumvegyületekkel. 2001 őszéig a Willamette magon alapuló processzorokat FCPGA-csomagban gyártották (a Pentium 4 esetében ez a csomag egy PGA-adapterre telepített OLGA chip volt), és Socket 423 -as alaplapokba való beépítésre szánták. csatlakozó [19] .
Már az első Pentium 4 megjelenése előtt azt feltételezték, hogy mind a Willamette-alapú processzorok, mind a Socket 423 csak 2001 közepéig lesznek a piacon, ezt követően pedig Northwood-alapú processzorok és Socket 478 váltják fel őket . A 130 nm-es technológia megvalósításának problémái miatt azonban – ami jobb, mint a Willamette magra épülő processzorok várható százalékos aránya –, valamint a már kiadott processzorok értékesítésének szükségessége miatt bejelentették a Northwood magra épülő processzorokat. 2002-re halasztották, 2001. augusztus 27-én pedig az FC-mPGA2 ( Socket 478 ) csomagban megjelentek a Pentium 4 processzorok, amelyek még Willamette magra épültek [20] [21] [22] .
A Willamette magra épülő Pentium 4 processzorok 1,3-2 GHz órajelen működtek 400 MHz-es rendszerbusz-frekvenciával, a magfeszültség típustól függően 1,7-1,75 V, a maximális hőleadás pedig 100 W volt. 2 GHz-es frekvencia [19] .
Northwood2002. január 7- én az Intel bejelentette az új Northwood magon alapuló Pentium 4 processzorokat, amely Willamette mag volt, ½ MB-ra növelt L2 gyorsítótárral [23] . A Northwood magon alapuló processzorok 55 millió tranzisztort tartalmaztak, és új, 130 nm -es CMOS technológiával készültek rézcsatlakozásokkal. Egy új gyártási technológia alkalmazásával sikerült jelentősen csökkenteni a szerszámfelületet: a B0 revízió Northwood magjára épülő processzorok matricája 146 mm²-es volt, a későbbi revíziókban pedig a szerszámfelület csökkent. 131 mm²-ig.
A Northwood magra épülő Pentium 4 processzorok órajele 1,6-3,4 GHz, a rendszerbusz frekvenciája modelltől függően 400, 533 vagy 800 MHz volt. A Northwood magra épülő processzorok mindegyike FC-mPGA2 csomagban készült, és Socket 478 csatlakozós alaplapba való beépítésre szolgált, ezen processzorok magfeszültsége modelltől függően 1,475-1,55 V volt, a maximális hőleadás 134 W 3, 4 GHz-es frekvencián [19] [21] .
2002. november 14-én bemutatták a Pentium 4 3066 MHz-es processzort, amely támogatja a virtuális többmagos technológiát - Hyper-threading . Ez a processzor az egyetlen olyan Northwood magon alapuló processzor, amely 533 MHz-es FSB-vel rendelkezik, amely támogatja a Hyper-threading technológiát. Ezt a technológiát ezt követően minden 800 MHz (2,4–3,4 GHz) rendszerbusz-frekvenciájú processzor támogatta [24] .
A Northwood magra épülő Pentium 4 processzorok jellemző vonása volt, hogy megnövelt magfeszültség mellett nem lehetett folyamatosan működni (a magfeszültség túlhúzás közbeni növelése általános technika, amely magasabb frekvenciákon javítja a stabilitást [25] ). A magfeszültség 1,7 V-ra emelése a processzor gyors meghibásodásához vezetett, annak ellenére, hogy a kristály hőmérséklete alacsony maradt. Ez a jelenség, az úgynevezett " hirtelen Northwood halál szindróma ", súlyosan korlátozta a Pentium 4 túlhajtását a Northwood magon [26] .
Prescott2004. február 2- án az Intel bejelentette az első Prescott magon alapuló Pentium 4 processzorokat. A NetBurst architektúrája kezdete óta először történt jelentős változásokon.
A fő különbség a Prescott mag és elődei között a 20-ról 31-re meghosszabbított csővezeték volt. Ez lehetővé tette a Pentium 4 processzorok frekvenciapotenciáljának növelését, azonban elágazás-előrejelzési hibák esetén komolyabb teljesítményveszteséghez vezethet. Ebben a tekintetben a Prescott mag egy továbbfejlesztett elágazás-előrejelzési blokkot kapott, amely lehetővé tette az előrejelzési hibák számának jelentős csökkentését. Ezenkívül az ALU -t frissítették , különösen egy egész számszorzó egységet adtak hozzá, amely hiányzott a Willamette és Northwood magokra épülő processzorokból. Az L1 adatgyorsítótár 8 KB-ról 16 KB-ra, az L2 gyorsítótár pedig 512 KB-ról 1 MB-ra nőtt.
A Prescott magon lévő Pentium 4 processzorok órajele 2,4-3,8 GHz, a rendszerbusz frekvenciája modelltől függően 533 vagy 800 MHz volt. Ezzel egy időben a 2,8 GHz alatti órajelű asztali processzorokban letiltották a Hyper-threading technológia támogatását. Kezdetben a Prescott magon alapuló processzorokat FC-mPGA2 ( Socket 478 ), majd FC-LGA4 ( LGA775 ) csomagban gyártották. A processzorok 125 millió tranzisztort tartalmaztak, 90 nm-es CMOS technológiával készültek feszített szilícium felhasználásával , a kristályfelület 112 mm², a magfeszültség típustól függően 1,4-1,425 V volt.
A Socket 478 foglalathoz a Prescott magra épülő processzoroknál néhány érintkező kiosztása megváltozott, ami lehetetlenné tette a Willamette és Northwood processzorokhoz tervezett régi alaplapokon való futtatást. Van azonban egy rögtönzött módja a processzornak egy ilyen kártyára való felszerelésének [27] .
Annak ellenére, hogy a Prescott magra épülő processzorokat az új 90 nm-es technológiával gyártották, a hőleadás csökkentését nem lehetett elérni: például a Northwood magon lévő Pentium 4 3000 jellemző hőleadása 81,9 volt. W és a Pentium 4 3000E a Prescott magon az FC-mPGA2 - 89 W típusú csomagban. A Prescott magon alapuló Pentium 4 processzorok maximális hőleadása 151,13 W volt 3,8 GHz-en [19] .
A Prescott magon alapuló Pentium 4 processzorok támogatást kaptak egy új kiegészítő utasításkészlethez - SSE3 , valamint az EM64T technológia támogatásához (a 64 bites kiterjesztések támogatása a korai processzorokban le volt tiltva). Ezenkívül a Hyper-threading technológiát optimalizálták (különösen az SSE3 készlet tartalmazott utasításokat a szálak szinkronizálására) [28] .
A NetBurst architektúrán végrehajtott változtatások következtében a Prescott alapú processzorok teljesítménye az azonos frekvenciájú Northwood alapú processzorokhoz képest az alábbiak szerint változott: x87 , MMX , SSE és SSE2 utasításokat használó egyszálú alkalmazásokban a Prescott -alapú processzorok lassabbnak bizonyultak elődeinél, és a többszálat használó vagy a második szintű gyorsítótár méretére érzékeny alkalmazásokban megelőzték őket [10] .
Prescott 2M2005. február 20- án az Intel bemutatta a továbbfejlesztett Prescott magon alapuló Pentium 4 processzorokat. Ez a mag csak a 2 MB-ra növelt L2 gyorsítótár mennyiségében tért el elődjétől, ezért Prescott 2M-nek hívták. Az új magra épülő processzorokban a tranzisztorok száma 169 millióra, a szerszámfelület 135 mm²-re nőtt, a magfeszültség pedig nem változott a Prescott magra épülő processzorokhoz képest.
Az összes Prescott 2M magra épülő processzort FC-LGA4 csomagban gyártották, 800 MHz-es rendszerbusz-frekvenciával rendelkeztek, és támogatták a Hyper-threading és az EM64T technológiákat. A Prescott 2M magra épülő Pentium 4 processzorok órajel-frekvenciája 3-3,8 GHz volt [19] .
Cédrusmalom2006. január 16- án az Intel bemutatta a Cedar Mill magon alapuló processzorokat. A Pentium 4 processzorokban a Cedar Mill volt az utolsó mag, amely egy Prescott 2M mag volt, amelyet az új 65 nm -es technológiai technológia szerint állítottak elő . A 65 nm-es technológia alkalmazása lehetővé tette a kristályfelület 81 mm²-re való csökkentését.
A Cedar Mill magon alapuló Pentium 4 processzoroknak négy modellje volt: 631 (3 GHz), 641 (3,2 GHz), 651 (3,4 GHz), 661 (3,6 GHz). Mindegyik 800 MHz-es rendszerbusz-frekvenciával működött, LGA775 csatlakozós alaplapba való beépítésre szolgált , támogatták a Hyper-Threading technológiát , az EM64T -t , az XD-bitet , és a C1/D0 legújabb verzióiban energiát is kaptak. EIST, C1E és túlmelegedés elleni védelem TM2. Régebbi alaplapokon azonban az új energiaellátási módok és a CPU tápchip általi alacsonyabb feszültségek támogatása nélkül a számítógép egyszerűen nem indul el. Ezeknek a processzoroknak a tápfeszültsége 1,2-1,3375 V tartományban volt, a TDP paraméter 86 W volt a B1 és C1 fokozatú processzoroknál, a D0 revízióban ez az érték 65 W-ra csökkent.
A Cedar Mill mag a Presler magon alapuló, kétmagos Pentium D processzorok alatt is található, amelyeknek nem egy monolitikus matricája volt, hanem két, a Pentium 4 processzoroknál használthoz hasonló, hordozón elhelyezett és hővel borított matrica. elosztó fedél [29] .
A Cedar Mill magon alapuló Pentium 4 processzorokat 2007. augusztus 8- ig gyártották , amikor is az Intel bejelentette, hogy az összes NetBurst architektúra processzort leállítják.
Törölt processzorokAzt feltételezték, hogy 2004 végén – 2005 elején az asztali Pentium 4 processzorok Prescott magját egy új Tejas magra cserélik. A Tejas magra épülő processzorokat 90 nm-es technológiával kellett volna előállítani, 4,4 GHz-es frekvencián, 1066 MHz-es rendszerbusz-frekvenciával, 24 KB-ra növelt L1 gyorsítótárral és a Hyper-threading technológia jobb támogatásával [30] ] . 2005 végén a Tejas magra épülő processzorokat 65 nm-es gyártástechnológiára kellett átállítani, és el kellett érniük a 9,2 GHz-es frekvenciát [31] . A jövőben a NetBurst architektúrájú processzorok órajelének meg kellett volna haladnia a 10 GHz-et, azonban a Tejas bejelentésének időpontja folyamatosan tolódott, a Prescott magra épülő processzorok hőelvezetési problémák miatt nem tudták elérni a 4 GHz-et, összefüggésben mellyel 2004 elején a Tejas magon alapuló processzorok kiadásának lemondásáról jelentek meg információk [32] , 2004. május 7- én pedig az Intel hivatalosan is bejelentette, hogy mind a Tejas magon, mind a NetBurst alapú ígéretes fejlesztéseken leáll a munka. architektúra [33] [34] .
Az első lelkes Pentium 4 Extreme Edition (Pentium 4 "EE" vagy "XE") processzorokat az Intel 2003. november 3-án mutatta be. A Gallatin magon alapultak, amelyet a Xeon szerverprocesszorokban használtak , és az M0 revízió Northwood magja volt 2 MB L3 gyorsítótárral . Az ilyen processzorok szerszámfelülete 237 mm² volt.
A Gallatin magra épülő Pentium 4 EE processzorok 3,2-3,466 GHz-es frekvencián működtek, rendszerbusz-frekvenciája a 3,466 GHz-en működő modellnél 1066 MHz, a többi modell esetében pedig 800 MHz (3,2 és 3,4 GHz) . A magfeszültség 1,4-1,55 V, a maximális hőleadás 125,59 W volt 3,466 GHz-es frekvencián. Kezdetben a Gallatin magra épülő Pentium 4 EE processzorokat FC-mPGA2 ( Socket 478 ), majd FC-LGA4 ( LGA775 ) csomagban gyártották.
2005. február 21-én az Intel bemutatta a Prescott 2M magon alapuló Pentium 4 EE processzort. FC-LGA4 csomagban gyártották, LGA775 csatlakozós alaplapokba való beépítésre szánták, és 3,733 GHz-es frekvencián működtek. A rendszerbusz-frekvencia 1066 MHz, a tápfeszültség 1,4 V, a maximális hőleadás 148,16 W volt.
Az Extreme Edition család további fejlesztése a kétmagos Pentium XE processzorok voltak .
A mobil Pentium 4-M processzorok Northwood magon alapuló Pentium 4-ek voltak, amelyek csökkentették a tápfeszültséget és a hőleadást, és támogatták az energiatakarékos Intel SpeedStep technológiát is . A ház maximális megengedett hőmérséklete megemelkedett az asztali processzorokhoz képest, és 100 ° C volt (a Northwood magon alapuló asztali processzorok esetében - 68-ról 75 ° C-ra), ami a laptop munkakörülményeinek (kis légtér és hűtőborda mérete, kevésbé erős légáramlás).
Minden Pentium 4-M processzor 400 MHz-es FSB-n futott. A Pentium 4-M processzorok magfeszültsége 1,3 V, a maximális hőleadás 48,78 W volt 2,666 GHz-es frekvencián, jellemzően - 35 W, alacsony fogyasztású üzemmódban - 13,69 W. A Pentium 4-M processzorok 1,4 és 2,666 GHz közötti frekvencián futottak.
A Mobile Pentium 4 processzorok Northwood vagy Prescott magokra épülő Pentium 4s processzorok voltak, és a Pentium 4-M-nél magasabb órajelen futottak, 2,4 és 3,466 GHz között. Néhány Mobile Pentium 4 processzor támogatta a Hyper-threading technológiát.
Az összes Mobile Pentium 4 processzor 533 MHz-es FSB-n futott. A magfeszültség 1,325-1,55 V, a maximális hőleadás 112 W volt 3,466 GHz-es frekvencián, jellemzően - 59,8-88 W, alacsony teljesítményű üzemmódban - 34,06-53,68 W.
A Pentium 4 processzor volt az Intel zászlóshajója az asztali processzoroknak 2000. novemberi bevezetésétől a kétmagos Pentium D processzor 2005. májusi bevezetéséig . Megjelenésükkor a Pentium 4 processzorok foglalták el a felső árrést, a Pentium D processzorok megjelenése után pedig a középsőt. A Pentium 4-et az Intel nem univerzális processzorként, hanem nagy teljesítményű multimédiás processzorként hirdette, amely lehetővé teszi a maximális teljesítmény elérését a meglévő játékokban, hang- és videószerkesztőkben, valamint az interneten végzett munka során [7] [35] .
A Pentium 4 Extreme Edition processzorok " image " processzorok voltak, és ezeknek a processzoroknak a nagykereskedelmi ára a bejelentéskor mindig 999 dollár volt [36] .
Annak ellenére, hogy a Pentium 4 bejelentése utáni évben az Intel fő eladásai még mindig a Pentium III processzorok voltak [37] (ezt a Pentium 4 alapú rendszerek rendkívül magas költsége okozta RDRAM memóriával kombinálva alternatíva az Intel 845 lapkakészlet 2001. őszi megjelenéséig [22] ), ezt követően az Intel agresszív reklám- és marketingpolitikájának köszönhetően (beleértve a számítógépgyártók és a kiskereskedelmi láncok számára nyújtott kedvezmények biztosítását kizárólag Intel termékek használatáért és értékesítéséért, valamint a versenytársak termékeinek használatának megtagadásáért fizetendő fizetésként [38] ), a fő versenytárs, az AMD sikertelen marketingpolitikájával együtt a Pentium 4 processzorok népszerűvé váltak a felhasználók körében [39] [40] [41] . Ezt elősegítette a Pentium 4 processzorok magasabb órajelfrekvenciája is (különösen a versenytárs processzorainak magas órajel frekvenciája, valamint a „ megahertzes mítosz ” [42] népszerűsége miatt az AMD kénytelen volt bevezetni egy Az Athlon XP processzorok teljesítménybesorolása, amelyet gyakran a tapasztalatlan felhasználók félrevezető módon vezetnek be [43] ). Ennek ellenére az AMD-nek sikerült komolyan kiszorítania az Intelt a mikroprocesszorok piacáról a sikeres termékeknek köszönhetően - a korai Athlon XP és Athlon 64, amelyek teljesítményben felülmúlták a Pentium 4 processzorokat, és alacsonyabbak voltak. Így 2000-től 2001-ig az AMD-nek sikerült 18%-ról 22%-ra növelnie részesedését az x86 -os processzorok piacán (az Intel részesedése 82,2%-ról 78,7%-ra csökkent), és az AMD 2002-ben, piaca idején felmerült problémáinak megoldása után részesedése 14%-ra, 2003-ról 2006-ra 26%-ra esett (az Intel részesedése körülbelül 73%) [44] [45] [46] .
A Pentium 4 család processzoraival párhuzamosan a következő x86 processzorok léteztek:
A nagy frekvencián működő Pentium 4 processzorokat nagy fogyasztás és ennek következtében hőleadás jellemezte. A soros Pentium 4 processzorok maximális órajel-frekvenciája 3,8 GHz volt, míg a jellemző hőleadás meghaladta a 100 W -ot, a maximum pedig a 150 W- ot [19] [61] . A Pentium 4 processzorok azonban jobban védettek a túlmelegedés ellen, mint a konkurens processzorok. A Pentium 4 processzorok (valamint az azt követő Intel processzorok) hővédelmi technológiája, a Thermal Monitor működése egy óramodulációs mechanizmuson alapul, amely lehetővé teszi az effektív magfrekvencia beállítását üresjárati ciklusok bevezetésével - az órajel időszakos kikapcsolásával a funkcionális blokkok processzorához ("órakihagyás", " fojtás "). A kristályhőmérséklet processzormodelltől függő küszöbértékének elérésekor az órajel modulációs mechanizmus automatikusan bekapcsol, az effektív frekvencia csökken (ugyanakkor csökkenése a rendszer lassításával is meghatározható , vagy speciális szoftverrel, mivel a tényleges frekvencia változatlan marad), és a hőmérséklet emelkedése lelassul. Abban az esetben, ha a hőmérséklet még mindig eléri a megengedett maximális értéket, a rendszer kikapcsol [62] [63] . Ezenkívül a késői Pentium 4 processzorok (a Prescott core Revision E0-tól kezdődően [64] ), amelyeket a Socket 775 foglalatba szántak, támogatták a Thermal Monitor 2 technológiát , amely lehetővé teszi a hőmérséklet csökkentését a tényleges órajel frekvenciájának csökkentésével a szorzó csökkentése) és a feszültségmagok [65] .
A Pentium 4 processzorok hővédelmének hatékonyságára jó példa volt Thomas Pabst 2001-ben végzett kísérlete. A kísérlet célja a Willamette magon alapuló Athlon 1,4 GHz-es, Athlon MP 1,2 GHz-es, Pentium III 1 GHz-es és Pentium 4 2 GHz-es processzorok hőteljesítményének összehasonlítása volt . Miután eltávolították a hűtőket a működő processzorokról, az Athlon MP és Athlon processzorok visszafordíthatatlan hőkárosodást szenvedtek, és a Pentium III-on a rendszer lefagyott, míg a Pentium 4 processzoros rendszer csak lassította a sebességet [66] [67] . Annak ellenére, hogy a kísérletekben modellezett hűtőrendszer teljes meghibásodása (például a radiátortartó tönkremenetele esetén ) valószínűtlen, és ha bekövetkezik, az súlyosabb következményekkel jár (pl. például a bővítőkártyák vagy az alaplap tönkremenetelére a ráeső hűtőborda következtében) processzormodelltől függetlenül [62] Thomas Pabst kísérletének eredményei negatívan befolyásolták a versengő AMD processzorok népszerűségét és a megbízhatatlanságukról kialakult véleményt. széles körben elterjedt még az Athlon 64 processzorok megjelenése után is , amelyek elődjéhez képest hatékonyabb túlmelegedés elleni védelemmel rendelkeznek. Ezenkívül a kísérletben szereplő Intel processzorok hőmérséklete, amely 29 és 37 Celsius fok, kétségeket vet fel - elvégre ezek az Intel processzorok működési hőmérsékletei nulla CPU-terhelés mellett és szabványos hűtőrendszerrel. Thomas Pabst kísérletében az Intel processzorok előnyeit és az AMD processzorok hővédelemmel kapcsolatos hátrányait hipertrófizált formában mutatták be. Ez egy reklámfogás lehetett az új Intel processzorok számára, különösen, ha a fogyasztók a korai Pentium 4 processzorok iránti érzelmeit magas áraik és gyenge teljesítményük miatt fogadták.
A NetBurst architektúra természetéből adódóan, amely lehetővé tette a processzorok magas frekvenciájú működését, a Pentium 4 processzorok népszerűek voltak a túlhúzók körében . Így például a Cedar Mill magon alapuló processzorok extrém hűtéssel (általában egy pohár folyékony nitrogént használtak) 7 GHz-et meghaladó frekvencián tudtak működni [68] , a Northwood magon alapuló junior processzorok pedig szabványos rendszerrel. A 100 MHz-es buszfrekvencia megbízhatóan működött 133 MHz-es vagy magasabb rendszerbusz-frekvencián [69] .
[19] [70] [71] | Willamette | Northwood | Gallatin | Prescott | Prescott 2M | Cédrusmalom | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Asztali | Asztali | Mobil | Asztali | Mobil | Asztali | ||||
Órajel frekvencia | |||||||||
Magfrekvencia, 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 frekvencia , MHz | 400 | 400, 533, 800 | 400, 533 | 800, 1066 | 533, 800, 1066 ( EE ) | 800 | |||
Kernel jellemzői | |||||||||
Utasításkészlet | IA-32 , MMX , SSE , SSE2 | IA-32 , EM64T (egyes modellek), MMX , SSE , SSE2 , SSE3 | |||||||
Regisztrálja a biteket | 32/64 bit (egész), 80 bit (valós), 64 bit (MMX), 128 bit (SSE) | ||||||||
Szállítószalag mélysége | 20 fokozat (kivéve az utasítás dekódert) | 31 fokozat (kivéve az utasítás dekódert) | |||||||
Bitmélység SHA | 36 bites | 40 bites | |||||||
SD bitmélység | 64 bites | ||||||||
Hardveres adatok előzetes letöltése | van | ||||||||
Tranzisztorok száma , millió | 42 | 55 | 178 | 125 | 188 | ||||
L1 gyorsítótár | |||||||||
Adatgyorsítótár | 8 KB, 4 csatornás tárcsázási asszociatív, 64 bájtos vonalhossz, két portos átírás | 16 KB, 8 csatornás tárcsázási asszociatív, 64 bájtos vonalhossz, kétportos átírás | |||||||
Utasítás gyorsítótár | Micro-op szekvencia gyorsítótár, 12 000 mikroművelet, 8 csatornás set-asszociatív, sorhossz - 6 mikroművelet | ||||||||
L2 gyorsítótár | |||||||||
Kötet, MB | ¼ | ½ | egy | 2 | |||||
Frekvencia | magfrekvencia | ||||||||
Bitmélység BSB | 256 bit + 32 bit ECC | ||||||||
Szervezet | Egységes, halmazasszociatív, nem blokkoló, hibakezeléssel és -javítással ( ECC ); karakterlánc hossza - 64 bájt | ||||||||
Az asszociativitás | 8 csatornás | ||||||||
L3 gyorsítótár | |||||||||
Kötet, MB | Nem | 2 | Nem | ||||||
Az asszociativitás | 8 csatornás | ||||||||
Vonal hossza | 64 bájt | ||||||||
Felület | |||||||||
Csatlakozó | 423 - as aljzat, 478 -as aljzat | 478-as aljzat | 478-as aljzat | 478-as aljzat, 775 -ös aljzat | 478-as aljzat | 775-ös foglalat | |||
Keret | FCPGA2 , FC- mPGA2 | FC-mPGA2 | FC-mPGA, FC-mPGA2 | FC-mPGA2, FC-LGA4 | FC-mPGA2, FC-mPGA4 | FC-LGA4 | |||
Gumi | AGTL + (a jelszint megegyezik a magfeszültséggel) | ||||||||
Technológiai, elektromos és termikus jellemzők | |||||||||
Gyártástechnológia | 180 nm -es CMOS (ötrétegű, alumíniumvegyületek) | 130 nm-es CMOS (hatrétegű, réz csatlakozások, alacsony K dielektrikum ) | 90 nm-es CMOS (hétrétegű, rézkötésű, Low-K, feszített szilícium) | 65 nm-es CMOS (nyolc rétegű, réz, alacsony K, feszített szilícium) | |||||
Kristályfelület, 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 | |
I/O feszültség | magfeszültség | ||||||||
L2 gyorsítótár feszültség | |||||||||
Maximális hőleadás, W | 100 | 134 | 48,78 | 125,59 | 151.13 | 112 | 148,16 | 116,75 | |
Willamette
felülvizsgálat | CPU azonosító | Modellek |
---|---|---|
B2 | 0xF07h | SL4QD, SL4SC, SL4SF, SL4SG, SL4SH, SL4TY |
C1 | 0xF0Ah | SL4WS SL4WT SL4WU SL4WV SL4X2 SL4X3 SL4X4 SL4X5 SL57V SL57W SL59U SL59V SL59X SL5FW SL5GC SL5N7 SL5N8 SL5N9 SL5US SL5SL5 |
D0 | 0xF12h | SL5SX SL5SY SL5SZ SL5TG SL5TJ SL5TK SL5TL SL5TN SL5TP SL5TQ SL5UE SL5UF SL5UG SL5UH SL5UJ SL5UK SL5UL SL5UM SL5VH SL5VJ SL5VLW SL5VL5 SL5VL5 |
E0 | 0xF13h | SL679, SL67A, SL67B, SL67C, SL6BA, SL6BC, SL6BD, SL6BE, SL6BF |
Northwood
felülvizsgálat | CPU azonosító | Modellek |
---|---|---|
B0 | 0xF24h | SL5YR, SL5YS, SL5ZT, SL5ZU, SL62P, SL62Q, SL62R, SL62S, SL63X, SL65R, SL668, SL66Q, SL66R, SL66S, SL66T, SL67R, SL67Y, SL67Z, SL682, SL683, SL684, SL685, SL68Q, SL68R, SL68S, A (Mobil) |
C1 | 0xF27h | SL6DU SL6DV SL6DW SL6DX SL6E6 SL6E7 SL6E8 SL6E9 SL6EB SL6EE SL6EF SL6EG SL6EH SL6GQ SL6GR SL6GS SL6GT SL6GU SL6HB SL6HL SL6JJ SL6K6 SL6K7 SL6RZ, SL6S2, SL6S3, SL6S4, SL6S5, SL6S6, SL6S7, SL6S8, SL6S9, SL6SA, SL6SB, SL6SH, SL6SJ, SL6SK , SL6SL, SL6SM, SL6SN, SL6SP, SL6SR (asztali), SL6P2, SLLR6K5, SL6, SL6LS , SL6FK, SL6FJ, SL6FH, SL6FG, SL6FF (mobil) |
D1 | 0xF29h | SL6PB, SL6PC, SL6PD, SL6PE, SL6PF, SL6PG, SL6PK, SL6PL, SL6PM, SL6PN, SL6PP, SL6PQ, SL6Q7, SL6Q8, SL6Q9, SL6QA, SL6QL, SL6QLL, SL6QL6QL, SL6QL6QL . SL6V8, SL6V7, SL6V6 (mobil) |
M0 | 0xF25h | SL6Z3, SL6Z5, SL79B, SL7BK, SL7V9 |
Gallatin
felülvizsgálat | CPU azonosító | Modellek |
---|---|---|
M0 | 0xF25h | SL7AA, SL7CH, SL7GD, SL7NF, SL7RR, SL7RT |
Prescott
felülvizsgálat | CPU azonosító | Modellek |
---|---|---|
C0 | 0xF33h | SL79K, SL79L, SL79M, SL7AJ, SL7B8, SL7B9, SL7D7, SL7D8, SL7E8, SL7E9, SL7FY |
D0 | 0xF34h | s |
E0 | 0xF41h | SL7KD SL7NZ SL7P2 SL7PK SL7PL SL7PM SL7PN SL7PP SL7PR SL7PT SL7PU SL7PW SL7PX SL7PY SL7PZ SL7Q2 SL82U SL82V SL82X SL82Z SL833 SL84X SL85X SL87L, SL88F, SL88G, SL88H, SL88J, SL88K, SL88L, SL8B3, SL8HX, SL8HZ, SL8J2, SL8J5, SL8J6, SL8J7 , SL8J8, SL8J9, SL8JA, SL8U4, SL8U5 (asztali), SL7X5 (mobil) |
G1 | 0xF49h | SL8JX SL8JZ SL8K2 SL8K4 SL8PL SL8PM SL8PN SL8PP SL8PQ SL8PR SL8PS SL8ZY SL8ZZ SL9C5 SL9C6 SL9CA SL9CB SL9CD SL9CG SL9CJ SL9CK |
Prescott 2M
felülvizsgálat | CPU azonosító | Modellek |
---|---|---|
N0 | 0xF43h | SL7Z3, SL7Z4, SL7Z5, SL7Z7, SL7Z8, SL7Z9, SL8AB |
R0 | 0xF4Ah | SL8PY, SL8PZ, SL8Q5, SL8Q6, SL8Q7, SL8Q9, SL8QB, SL8UP |
Cédrusmalom
felülvizsgálat | CPU azonosító | Modellek |
---|---|---|
B1 | 0xF62h | SL8WF, SL8WG, SL8WH, SL8WJ, SL94V, SL94W, SL94X, SL94Y |
C1 | 0xF64h | SL96H, SL96J, SL96K, SL96L |
D0 | 0xF65h | SL9KE, SL9KG |
A processzor egy összetett mikroelektronikai eszköz, amely nem zárja ki hibás működésének lehetőségét. A hibák a tervezési szakaszban jelennek meg, és a processzor mikrokódjának frissítésével ( az alaplap BIOS -ának újabb verzióra cserélésével) vagy a processzormag új verziójának kiadásával javíthatók. Előfordulhat, hogy néhány kisebb hiba a valós működés során nem fordul elő, vagy nem befolyásolja annak stabilitását, vagy hardverrel (chipsettel) vagy szoftverrel (például a BIOS használatával) kezelhetők.
Sejtmag | felülvizsgálat | Hibák találhatók | Javítva a hibákat | A hibák száma [72] |
---|---|---|---|---|
Willamette | B2 | 81 | — | 81 |
C1 | egy | 21 | 61 | |
D0 | 2 | négy | 59 | |
E0 | egy | 0 | 60 | |
Northwood | B0 | 13 | tizennégy | ötven |
C1 | nyolc | 7 | 51 | |
D1 | 3 | négy | ötven | |
M0 | 3 | 0 | 53 | |
Gallatin | M0 | |||
Prescott | C0 | 71 | — | 71 |
D0 (PGA478) | négy | tizennégy | 61 | |
D0 (LGA775) | 21 | 0 | 82 | |
E0 (PGA478) | 0 | 29 | 53 | |
E0 (LGA775) | 23 | 0 | 76 | |
G1 (PGA478) | 0 | 26 | ötven | |
G1 (LGA775) | 16 | 0 | 66 | |
Prescott 2M | N0 | 0 | egy | 65 |
R0 | 17 | tizenegy | 71 | |
Cédrusmalom | B1 | 28 | — | 28 |
C1 | 0 | egy | 27 | |
D0 | 0 | egy | 26 |
Hivatalos információ
A processzorok felépítésének és történetének ismertetése
Vélemények és tesztelés
Intel processzorok | |||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||
|