Компьютер pentium 4 характеристики

Pentium 4

Pentium 4 , произведенный Intel , является седьмым поколением x86 микропроцессора инаугурации NetBurst микроархитектуры . Он приходит на смену поколению P6, начатому Pentium Pro .

Заявленная цель этой новой микроархитектуры — (относительно) легкий рост частоты. Действительно, во время запуска этого процессора рабочая частота процессора стала отличным маркетинговым аргументом. Поэтому Intel решает предложить процессор с более высокой рабочей частотой по сравнению с его предшественниками или со своим основным конкурентом Athlon XP от AMD . Этот выбор приводит к использованию очень длинных конвейеров , принося в жертву соотношение производительность / частота.

Подобно Pentium II и Pentium III , профессиональная версия Pentium 4 продавалась под брендом Xeon, а недорогая версия продавалась под брендом Celeron .

От архитектуры NetBurst постепенно отказались с 2006 г. по причинам энергопотребления и чрезмерного рассеивания тепла; более того, его использование в ноутбуках слишком часто приводит к срабатыванию вентилятора (именно поэтому Intel разработала Pentium M ). Из-за высокого тепловыделения Intel не смогла достичь первоначально запланированной частоты Pentium 4 (от 7 до 10 ГГц).

От истории до новостей

Процессор Pentium 4

В 2000 г. корпорация Intel анонсировала следующее поколение 32-разрядных процессоров, которое получило название Pentium 4, в корпусе под Socket 423, а .

Развитие модельного ряда компьютеров фирмы IBM

Первая модель ПК IBM — IBM PC (IBM Personal Computer) созданная в 1981 году использовала микропроцессор Intel 8088 и имела 64.

Характеристики Pentium D

Pentium D – продолжение семейства Pentium 4 с двумя физическими ядрами. Серия была представлена 25 мая 2005 года под сокет 775. Базируется на той же микроархитектуре NetBurst, как и предыдущие модели. Данная серия центрального процессора выпускалась на ядрах Smithfield и Presler.

Pentium D

Откровенно говоря, ядро Smithfield получилось непрактичным, так-как делалось в спешке, чтобы успеть за уже вышедшими, успешными в то время двухъядерными AMD Athlon 64 X2. Ядро Smithfield, по сути, представляет собой два кристалла Prescott с урезанной тактовой частотой для уменьшения тепловыделения.

Тактовая частота 2.6 — 3.2 ГГц.
90 – нм техпроцесс.
Тепловыделение – 130 Вт.
Кеш L1 — 16 Кбайт, L2 – 1 Мбайт.

Тактовая частота 2.8 — 3.6 ГГц.
65 – нм техпроцесс.
Тепловыделение – 130 Вт.
Кеш L1 — 16 Кбайт, L2 – 2 Мбайт.

Pentium 4 серии 6хх не только 64 бита

Новые десктопные процессоры Intel претерпели
ряд изменений, некоторые из них даже сложно назвать косметическими. Однако название
ядра, впрочем, как и самого CPU, осталось прежнее Pentium 4 на 90 нанометровом
ядре Prescott c поддержкой технологии Hyper-Threading. Теперь первая цифра 6
в наименовании означает, что покупатель, помимо возможности работать с 64 битным
ПО, получит еще и удвоенный размер кэша второго уровня (2 MB), усовершенствованную
технологию Enhanced Intel SpeedStep и Execute Disable Bit для уменьшения
энергопотребления и защиты от стэковых вирусов соответственно (обе работоспособны
только c Windows XP Service Pack 2). Модельный ряд состоит из CPU с частотами
от 3,0 до 3,6 GHz (более детально см. таблицу). Для основной части пользователей
наиболее востребованными нововведениями наверняка станут большая кэш-память (для
длинного конвейера Prescott объем L2 кэша 2 MB, похоже, осознанная необходимость)
и, разумеется, технология SpeedStep, позволяющая снизить потребляемую мощность
и среднюю температуру CPU до приемлемого уровня.

На этот раз Intel не стала проводить дальнейшие эксперименты с 0,13 микронным ядром Northwood (напомним, предыдущим представителем серии XE был именно Northwood c частотой 3,46 GHz и 2 MB кэш-памяти L3), а решила действовать самым простым способом перевела новое ядро на шину 1066 MHz. Другими словами, анонсированные Pentium 4 Extreme Edition являются «отборными экземплярами» из серии 6xx, способными работать на частоте 3,73 MHz и, кроме того, обладающими отличным разгонным потенциалом, вплоть до 4,5 GHz при стандартном охлаждении. В общем-то, это правильный шаг, так как новый CPU получился действительно экстремальным и, что немаловажно, современным: самая большая частота (как ядра, так и FSB), самый большой объем кэша второго уровня (L2 кэш объемом 2 MB однозначно лучше схемы 0,5 MB L2 кэша плюс 2 MB L3 кэша), поддержка всех мультимедийных расширений вплоть до SSE3 и, разумеется, вожделенные 64 бита. Причем выпуская такие изделия небольшими партиями, Intel будет ревностно следить, чтобы уровень разгона у XE был всегда больше, чем у «простых» моделей серии 6xx, немногие владельцы подобной техники должны чувствовать себя «особенными».

Микроархитектура процессоров Pentium 4

гарвардская структура с разделением потоков команд и данных;
суперскалярная архитектура, обеспечивающая одновременное выполнение нескольких команд в параллельно работающих исполнительных устройствах;
динамическое изменение последовательности команд (выполнение команд с опережением ≈ спекулятивное выполнение);
конвейерное исполнение команд;
предсказание направления ветвлений.

Практическая реализация данных принципов в структуре процессора Pentium 4 имеет ряд существенных особенностей (рис. 3).

Рис. 3. Общая структура Pentium 4

Гарвардская внутренняя структура реализуется пут╦м разделения потоков команд и данных, поступающих от системной шины через блок внешнего интерфейса и размещ╦нную на кристалле процессора общую кэш-память 2-го уровня (L2) ╦мкостью 256 Кбайт. Такое размещение позволяет сократить время выборки команд и данных по сравнению с Pentuim III, где эта кэш-память располагается на отдельном кристалле, смонтированном в общем корпусе (картридже) с процессором.

Блок внешнего интерфейса реализует обмен пpоцессоpа с системной шиной, к которой подключается память, контроллеры ввода/вывода и другие активные устройства системы. Обмен по системной шине осуществляется с помощью 64-разрядной двунаправленной шины данных, 41-разрядной шины адреса (33 адресных линии А35-3 и 8 линий выбора байтов BE7-0#), обеспечивающей адресацию до 64 Гбайт внешней памяти.

Дешифратор команд работает вместе с памятью микропрограмм, формируя последовательность микрокоманд, обеспечивающих выполнение поступивших команд. Декодированные команды загружаются в кэш-память микрокоманд, откуда они выбираются для исполнения. Кэш-память может хранить до 12000 микрокоманд. После е╦ заполнения практически любая команда будет храниться в ней в декодированом виде. Поэтому при поступлении очередной команды блок трассировки выбирает из этой кэш-памяти необходимые микрокоманды, обеспечивающие е╦ выполнение. Если в потоке команд оказывается команда условного перехода (ветвления программы), то включается механизм предсказания ветвления, который формирует адрес следующей выбираемой команды до того, как будет определено условие выполнения перехода.

После формирования потоков микрокоманд производится выделение регистров, необходимых для выполнения декодированных команд. Эта процедура реализуется блоком распределения регистров, который выделяет для каждого указанного в команде логического регистра (регистра целочисленных операндов EAX, ECX и других, регистра операндов с плавающей точкой ST0-ST7 или регистра блоков MMX, SSE, рис. 2) один из 128 физических регистров, входящих в состав блоков регистров замещения (БРЗ).

Эта процедура позволяет выполнять команды, использующие одни и те же логические регистры, одновременно или с изменением их последовательности.

Выбранные микрокоманды размещаются в очереди микрокоманд. В ней содержатся микрокоманды, реализующие выполнение 126 поступивших и декодированных команд, которые затем направляются в исполнительные устройства по мере готовности операндов. Отметим, что в процессорах Pentium III в очереди находятся микрокоманды для 40 поступивших команд. Значительное увеличение числа команд, стоящих в очереди, позволяет более эффективно организовать поток их исполнения, изменяя последовательность выполнения команд и выделяя команды, которые могут выполняться параллельно. Эти функции реализует блок распределения микрокоманд. Он выбирает микрокоманды из очереди не в порядке их поступления, а по мере готовности соответствующих операндов и исполнительных устройств. В результате команды, поступившие позже, могут быть выполнены до ранее выбранных команд. При этом реализуется одновременное выполнение нескольких микрокоманд (команд) в параллельно работающих исполнительных устройствах. Таким образом естественный порядок следования команд нарушается, чтобы обеспечить более полную загрузку параллельно включенных исполнительных устройств и повысить производительность процессора.

Суперскалярная архитектура реализуется пут╦м организации исполнительного ядра процессора в виде ряда параллельно работающих блоков. Арифметико-логические блоки ALU производят обработку целочисленных операндов, которые поступают из заданных регистров БРЗ. В эти же регистры заносится и результат операции. При этом проверяются также условия ветвления для команд условных переходов и выдаются сигналы перезагрузки конвейера команд в случае неправильно предсказанного ветвления. Исполнительное ядро работает с повышенной скоростью выполнения операций. Например, микрокоманда сложения целочисленных операндов при тактовой частоте процессора 1,5 МГц выполняется всего за 0,36 нс.

Адреса операндов, выбираемых из памяти, вычисляются блоком формирования адреса (БФА), который реализует интерфейс с кэш-памятью данных 1-го уровня (L1) ╦мкостью 8 Кбайт. В соответствии с заданными в декодированных командах способами адресации формируются 48 адресов для загрузки операндов из памяти в регистр БРЗ и 24 адреса для записи из регистра в память (в Pentium III формируются 16 адресов для загрузки регистров и 12 адресов для записи в память). При этом БФА формирует адреса операндов для команд, которые ещ╦ не поступили на выполнение. При обращении к памяти БФА одновременно выда╦т адреса двух операндов: один для загрузки операнда в заданный регистр БРЗ, второй ≈ для пересылки результата из БРЗ в память. Таким образом реализуется процедура предварительного чтения данных для последующей их обработки в исполнительных блоках, которая называется спекулятивной выборкой.

Аналогичным образом организуется параллельная работа блоков SSE, FPU, MMX, которые используют отдельный набор регистров и блок формирования адресов операндов.

При выборке операнда из памяти производится обращение к кэш-памяти данных (L1), которая имеет отдельные порты для чтения и записи. За один такт производится выборка операндов для двух команд. Время обращения к этой кэш-памяти составляет 1,42 нс при тактовой частоте 1,5 ГГц, что в 2,1 раза меньше, чем при обращении к кэш-памяти данных в процессоре Pentium III, работающем на частоте 1,0 ГГц.

При формировании адресов обеспечивается обращение к заданному сегменту памяти. Каждый сегмент может делиться на страницы, размещаемые в различных местах адресного пространства. Блоки трансляции адреса обеспечивают формирование физических адресов команд и данных при использовании страничной организации памяти. Для сокращения времени трансляции используется внутренняя буферная память, которая хранит базовые адреса наиболее часто используемых страниц.

В Pentuim 4 используется гиперконвейерная технология выполнения команд, при которой число ступеней конвейера достигает 20 (в Pentium ≈ 5 ступеней, в Pentium III ≈ 11). Таким образом одновременно в процессе выполнения может находиться до 20 команд, находящихся на разных стадиях (ступенях) их реализации.

Эффективность конвейера резко снижается из-за необходимости его перезагрузки при выполнении условных ветвлений, когда требуется произвести очистку всех предыдущих ступеней и выбрать команду из другой ветви программы. Чтобы сократить потери времени, связанные с перезагрузкой конвейера, используется блок предсказания ветвлений. Его основной частью является ассоциативная память, называемая буфером адресов ветвлений (BTB ≈ Branch Target Buffer), в которой хранятся 4092 адреса ранее выполненных переходов. Отметим, что в BTB процессора Pentium III хранятся адреса только 512 переходов. Кроме того, BTB содержит биты, хранящие предысторию ветвления, которые указывают, выполнялся ли переход при предыдущих выборках данной команды. При поступлении очередной команды условного перехода указанный в ней адрес сравнивается с содержимым BTB. Если этот адрес не содержится в BTB, то есть ранее не производились переходы по данному адресу, то предсказывается отсутствие ветвления. В этом случае продолжается выборка и декодирование команд, следующих за командой перехода. При совпадении указанного в команде адреса перехода с каким-либо из адресов, хранящихся в BTB, производится анализ предыстории. В процессе анализа определяется чаще всего реализуемое направление ветвления, а также выявляются чередующиеся переходы. Если предсказывается выполнение ветвления, то выбирается и загружается в конвейер команда, размещ╦нная по предсказанному адресу. Усовершенствованный блок предсказания ветвления, используемый в Pentuim 4, обеспечивает 90-% вероятность правильного предсказания. Таким образом резко уменьшается число перезагрузок конвейера при неправильном предсказании ветвления.

Энергосберегающие технологии в Pentium 4-M: Enhanced Speedstep, Deeper Sleep и IMVP

Технология энергосбережения «Enhanced Speedstep» (улучшенный Speedstep) является практической реализацией описанных выше законов физики: Pentium 4-M может переключаться между двумя режимами энергопотребления в реальном времени, в зависимости от необходимой приложению процессорной мощности. В режиме максимальной производительности процессор работает на максимальной скорости и более высоком напряжении ядра 1,3 В; в режиме работы от аккумуляторов частота всех Pentium 4-M моделей составляет 1,2 ГГц, а напряжение понижается до 1,2 В.

Переключение между двумя режимами работы, как уже упоминалось, происходит полностью автоматически. В Windows XP пользователь может отключить эту опцию и вручную увеличить производительность процессора.

Режимы энергосбережения Windows XP	Питание от сети (Пример частоты Pentium-4-M 2,2 ГГц)	Питание от аккумуляторов (Пример частоты Pentium-4-M 2,2 ГГц)
Домашний/офисный настольный ПК	Нет (2,2 ГГц всегда)	Адаптивный (1,2 ГГц 2,2 ГГц)
Портативный / ноутбук	Адаптивный (1,2 ГГц 2,2 ГГц)	Адаптивный (1,2 ГГц 2,2 ГГц)
Презентация	Адаптивный (1,2 ГГц 2,2 ГГц)	Пониженный (1,2 ГГц)
Always On	Нет (2,2 ГГц всегда)	Нет (2,2 ГГц всегда)
Минимальное управление питанием	Адаптивный (1,2 ГГц 2,2 ГГц)	Адаптивный (1,2 ГГц 2,2 ГГц)
Максимальная экономия	Адаптивный (1,2 ГГц 2,2 ГГц)	Пониженный (1,2 ГГц)

Выбор схемы энергосбережения в панели управления определяет производительность процессора.

Если энергопотребление Pentium 4 минимально в режиме глубокого сна (Deep Sleep), то у Pentium 4-M есть дополнительный режим сна, потребляющий еще меньше энергии, режим более глубокого сна (Deeper Sleep Mode) . В этом режиме процессор работает на напряжении всего 1,0 В, причем его тактовая частота, как и в режиме сна, не имеет значения. Переключение с глубокого сна на более глубокий сон производится за несколько сот микросекунд. В результате процессор может использовать короткие промежутки бездействия — к примеру, время между двумя нажатиями клавиш, — для переключения в этот режим и экономии энергии.

Менее широко известна технология энергосбережения I.M.V.P. Аббревиатура расшифровывается как мобильная регулировка напряжения Intel (Intel Mobile Voltage Positioning). Лучше всего пояснить принцип работы IMVP на диаграмме.

Обычно стабилизаторы напряжения, которые обеспечивают процессор питанием, работают статически, то есть напряжение питания VCC остается неизменным в пределах погрешности, независимо от загрузки процессора.

Кривая загрузки процессора при статическом стабилизаторе напряжения.

Благодаря IMVP стабилизатору, напряжение питания VCC понижается совместно с увеличением нагрузки процессора.

Кривая загрузки процессора с IMVP стабилизатором напряжения.

Подобная мера приводит к понижению энергопотребления процессора при росте нагрузки процессора. Поэтому ноутбук с IMVP стабилизатором также имеет меньшую мощность термического дизайна по сравнению с системой, обладающей одним статическим стабилизатором напряжения.

Содержание

За более чем 5 лет было выпущено множество ядер и моделей Pentium 4, основанных на них. Причем с выходом новой модели к названию процессора добавлялись либо новая буква, либо еще какие-нибудь цифры, а иногда и то, и другое; всё это существенно запутывает идентификацию конкретной модели.

Процессор Pentium 4 построен на совершенной новой архитектуре — NetBurst. Ниже приведены некоторые отличительные особенности оригинальной архитектуры NetBurst (некоторые из них в последующем были изменены).

Модуль предсказания переходов (ветвлений). Чтобы компенсировать недостатки применения длинного конвейера инженеры Intel улучшили схему предсказания ветвлений, в результате правильность перехода предсказывалась с вероятностью до 95 %.
Системная шина. В Pentium 4 используется совершенно новая 128-битная системная шина с двумя 64-битными линиями. Частота новой шины(FSB) составляет 100 МГц (у последних, тогда, моделей Pentium III она составляла 133 МГц), однако за счет передачи за 1 такт одновременно 4 пакетов (QPB — Quad Pumped Bus), эффективная частота шины составляла 400 МГц, а пропускная способность шины составляла 3200 Мб/с.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ или ALU). В АЛУ обрабатываются целочисленные команды. В новом процессоре АЛУ работает на удвоенной частоте ядра (у Pentium 4 1,5ГГц АЛУ работает на частоте 3 ГГц за счет использования обоих фронтов сигнала). Таким образом, некоторые инструкции выполняются за половину такта. В Pentium 4 используются два АЛУ. первого уровня (L1). Как и прежде кэш L1 разделен на две части: для команд и для данных. В кэше теперь хранятся декодированные команды и располагаются в порядке их выполнения (технология Trace Cache), что увеличивает производительность.
Математический Сопроцессор (FPU). Математический сопроцессор содержит два модуля для операций с плавающей запятой. Но реальную вычислительную работу выполняет лишь один модуль — это операции сложения (FADD) и умножения (FMUL), второй модуль выполняет операции обмена между регистрами и памятью (FSTORE). Для процессора Pentium 4 1,4 ГГц сопроцессор обеспечивает производительность в 1,4 GFLOPS. К примеру, в процессорах Athlon используется сопроцессор, состоящий из трех модулей (один для операций типа FSTORE, два других для операций типа FADD и FMUL) и обеспечивающий производительность в 2 GFLOPS (для процессора Athlon 1 ГГц). -расширения. В процессор Pentium 4 был добавлен новый набор SIMD-расширений (SSE2), который добавил 144 новые инструкции (68 целочисленных инструкций и 76 инструкций для вычислений с плавающей запятой).

В целом, архитектура была нацелена для работы на высоких частотах, где в полную силу смог бы заработать длинный конвейер.

Willamette [ править | править код ]

Впервые это ядро «засветилось» в роадмэпе (roadmap) Intel еще в 1998 году. Предполагалось, что оно должно прийти на смену Pentium II и покорить частоту 1 ГГц. Но процессоры на этом ядре были анонсированы только в 2000 году как Pentium 4. Выпущенные 20 ноября 2000 года, процессоры устанавливались в разъём Socket 423 и выпускались в корпусе тип FC-PGA2. Процессоры для Socket 423 не пользовались популярностью, так как Intel сразу заявила, что этот разъем является переходным, кроме того системы на базе Pentium 4 стоили очень дорого (сами процессоры в момент анонса стоили $644 и $819 за Pentium 4 1,4 и 1,5 ГГц соответственно). Так как процессор изготавливался с использованием 180 нм техпроцесса, то на кристалле удалось разместить лишь 256 Кбайт кэша L2. Большинство экспертов расценило 1,4 и 1,5 ГГц версии промежуточными — процессор Athlon набирал всё большую популярность, и превосходил по быстродействию Pentium III, а дальнейшее усовершенствование архитектуры Pentium III тогда было ещё не возможно. Терять свою долю рынка Intel не была намерена, поэтому она и выпустила эти процессоры («сырая» технология производства не позволила тогда выпустить более быстрые модели). Несмотря на непопулярность 1,4 и 1,5 ГГц версий, Intel 3 января 2001 года анонсирует 1,3 ГГц версию Pentium 4, которая стоила $409. В различных тестовых испытаниях эти процессоры проигрывали как Pentium III, так и Athlon`ам (а в некоторых случаях и Duron`ам), работавшим на более низких частотах. Однако уже в апреле 2001 года выходит Pentium 4 с частотой 1,7 ГГц, а в августе этого года выходит 2 ГГц версия, а так же «новые—старые» процессоры для Socket 478, который просуществовал более чем 2 года, в этом же месяце выходит новый чипсет от Intel (i845). Новый чипсет теперь поддерживал память стандарта PC133 SDRAM, что позволило значительно снизить цены на системы на базе Intel Pentium 4, однако использование данного типа памяти несколько уменьшало быстродействие (иногда весьма существенно) системы. Intel для увеличения продаж активно продвигала данный процессор — его рекламу можно было увидеть как по телевизору, так и в газетах/журналах. Продажи Pentium 4 увеличивались, процессор начинал пользоваться всё большей популярностью. Вскоре многие производители системной логики представили свои чипсеты для Pentium 4 с поддержкой памяти DDR SDRAM, а в начале 2002 года Intel выпускает свои чипсеты с поддержкой данного типа памяти. Процессор начинает замещать собой Pentium III, а по производительности он фактически сравнялся с Athlon`ом. Intel, державшая пальму первенстве в течение 16 лет, а затем довольно быстро потерявшая её, сейчас вновь начинает отвоёвывать своё. А начавшиеся проблемы с отсутствием производственных мощностей у AMD и выпуск Pentium 4 на ядре Northwood закрепили лидирующие позиции Intel, правда, ненадолго.

Процессоры Pentium 4 на ядре Willamette

Тактовая частота ядра (ГГц)	Дата анонса процессора для Socket 423	Начальная стоимость процессора ($)	Дата анонса процессора для Socket 478	Начальная стоимость процессора ($)
1,3	3 января 2001	409	—	?
1,4	20 ноября 2000	644	27 сентября 2001
1,5	20 ноября 2000	819	27 августа 2001
1,6	2 июля 2001	294
1,7	23 апреля 2001	352
1,8	2 июля 2001	562
1,9	27 августа 2001	375		375
2,0	27 августа 2001	562		562

Northwood [ править | править код ]

Первые процессоры на данном ядре анонсированы 7 августа 2001 года. Ядро мало чем отличается от своего предшественника, разве что использованием более совершенного тех процесса — 130 нм, что позволило разместить на кристалле 512Кб кэша L2 и снизить тепловыделение процессора. Переход на новый техпроцесс позволил ещё больше наращивать тактовую частоту (до 3,4ГГц). Чтобы отличать процессоры на ядре Northwood от аналогичных моделей на ядре Willamette, было решено в конце названия новых процессоров приписывать букву «A» (например Pentium 4 2,0A построен на ядре Northwood).

5 мая 2002 года Intel выпускает процессоры с ядром Northwood, в которых частота FSB составляла 133МГц (эффективная частота 533МГц), чтобы отличать от использующих шину 400МГц в конце названия новых процессоров приписывалась буква «B» (например, Pentium 4 2,4B построен на ядре Northwood, а частота FSB составляет 533МГц).

14 ноября 2002 года был выпущен процессор Pentium 4 3,06ГГц, который приобрёл поддержку Hyper-Threading (впервые используется в процессорах Xeon). Эта технология подразумевает под собой наличие двух логических (эмулированных) процессоров.

14 апреля 2003 года Intel выпускает процессоры с ядром Northwood, в которых частота FSB составляла 200МГц (эффективная частота 800МГц), чтобы отличать их от процессоров использующих шину 533 и 400 МГц в конце названия новых процессоров приписывалась буква «C» (например, Pentium 4 2,4C построен на ядре Northwood, а частота FSB составляет 800МГц). Все процессоры, использующие 800МГц шину, поддерживают технологию Hyper-Threading (вообще оказалось, что все процессоры на ядре Northwood поддерживают Hyper-Threading, однако, в первых моделях она была отключена).

Оверклокинг (разгон) ядра Northwood примечателен одной интересной деталью. Когда напряжение ядра повышалось до 1,7 В — процессор умирал. Это явление получило название «NDS» (Northwood Death Syndrome — смертельный синдром Northwood).

Prescott [ править | править код ]

2 февраля 2004 года был анонсирован ряд процессоров, построенных на новом ядре, носившее имя Prescott и так же построенное на архитектуре NetBurst. По сравнению с оригинальной архитектурой NetBurst в данном ядре были сделаны некоторые изменения:

Конвейер. В новом ядре был в 1,5 раза удлинен конвейер, теперь его глубина составляла 31 ступень (против 20 ступеней у Northwood). Сделано это было с целью дальнейшего увеличения частоты процессора.
Модуль предсказания переходов (ветвлений). Увеличение числа ступеней конвейера потребовало улучшение модуля предсказания переходов, так как в случае неправильного предсказания перехода конвейер обнулялся, и обработка данных начиналась сначала.
Кэш-память L1. В новом ядре был увеличен размер кэша L1 хранящего данные до 16 Кбайт. Размер кэша инструкций (Trace cache) остался прежним — 12 тысяч микроопераций.
SIMD-расширения. В ядро Prescott был добавлен новый набор инструкций (SSE3), состоящий из 13 новых инструкций.
Hyper-Threading. Технология Hyper-Threading также претерпела незначительные изменения. Было увеличено количество эксклюзивных ресурсов для каждого потока, и улучшилась поддержка HT с точки зрения набора процессорных инструкций.
В Prescott заложена поддержка набора команд аналогичного AMDx86-64, этот набор команд в Intel назвали EM64T. Правда, в первых процессорах на ядре Prescott модуль, отвечающий за эти команды, был отключен.
Дизайн ядра Prescott впервые был полностью автоматизирован. Компьютер сам выбирал как оптимальнее разместить тот или иной блок и как эти блоки соединить. Теоретически это должно сократить время на передачу данных между отдельными блоками.

Кроме всего прочего, новое ядро построено с использованием 90 нм техпроцесса, что позволило уменьшить TDP процессора и увеличить частотный потенциал нового ядра. А так же был увеличен объем кэша L2 до 1024 Кбайт (1 Мбайт).

После того как мир узнал, какой модернизации подверглась архитектура NetBurst, предполагалось, что новый процессор получит новое имя, вероятнее всего — Pentium 5. Однако, вопреки многим ожиданиям и прогнозам, этого не произошло.

2 февраля 2004 года были анонсированы модели с тактовыми частотами 2,8; 3,0; 3,2; 3,4 ГГц, у которых частота системной шины составляла 800 МГц. Чтобы отличать их от процессоров на ядре Northwood в конце названия этих процессоров была буква «E» (например, Pentium 4 3,0E — ядро Prescott, частота FSB — 800 МГц). В этот же день был выпущен процессор, тактовая частота которого составляла 2,8 ГГц, но он имел частоту FSB равной 533 МГц, также он не поддерживал Hyper-Threading. Чтобы отличить этот процессор от других, в конце названия этого процессора писали букву «A» (Pentium 4 2,8A). Все процессоры предназначались для Socket 478.

21 июня 2004 года были выпущены новые процессоры, основанные на ядре Prescott, продолжающие линейку процессоров E-серии. Эти процессоры выпускались в новом типе корпуса — FC-LGA4, он отличался от предыдущего поколения корпусов тем, что был лишен контактных ножек. Также новые процессоры устанавливаются в новый разъём — LGA775 (другие названия Socket T или Socket 775). Кроме того, новые процессоры использовали новую систему нумерации. Все выпущенные процессоры были отнесены к семейству Pentium 5×0. Были выпущены модели c номерами 520, 530, 540, 550, 560.

В августе 2004 были выпущены процессоры F-серии, у которых была активирована поддержка EM64T, ничем другим от своих предшественников они не отличались. Первоначально были доступны модели с частотами 3,2; 3,4; 3,6 ГГц. В них, почему-то, Intel использует старую систему обозначений (например, Pentium 4 3,4F).

В октябре 2004 были выпущены процессоры серии Pentium 5x0J, которые отличались от своих предшественников (процессоров серии 5×0) тем, что имели поддержку технологии под названием EDB (Execute Disabled Bit), иногда называемой XD Bit (eXecute Disable Bit).

В декабре 2004 года вышли процессоры серии 5×5, 5x5J и 5x9J. Процессоры продолжали линию процессоров A-серии (частота FSB 133МГц) для Socket 775, но процессоры с индексом «J» имели поддержку технологии EDB.

В мае—июне 2005 года вышли процессоры серии 5×1 и 5×6. Первые объединили в себе серии 5×0 и 5x0J, а вторые серии 5×5 и 5x5J.

Сводная таблица процессоров Pentium 4 на ядре Prescott

Серия	Частота ядра (ГГц)	Частота FSB (МГц)	Платформа	Используемые технологии	Дата выпуска
A	2,26—2,8	533	Socket 478	SSE3	2 февраля 2004
E	2,4—3,4	800	Socket 478	SSE3, HT	2 февраля 2004
F	3,2—3,8		Socket 775	SSE3, HT, EM64T	август 2004
5×0	2,8(520)—3,6(560)			SSE3, HT	21 июня 2004
5x0J	2,8(520J)—3,8(570J)			SSE3, HT, EDB	октябрь 2004
5×5	2,67(505); 2,93(515)	533		SSE3	декабрь 2004
5x5J	2,67(505J); 2,93(515J)			SSE3, EDB
5x9J	3,06(519J)			SSE3, EDB
5×6	2,67(506); 2,93(516)			SSE3, EDB, EM64T	июнь 2005
5×1	2,8(511)—3,8(571)	800		SSE3, HT, EDB, EM64T	21 мая 2005

Mobile Pentium 4 [ править | править код ]

Первые версии Pentium 4 для ноутбуков и лэптопов были анонсированы 23 апреля 2002 года, были построены на ядре Northwood и носили имя Mobile Pentium 4-M. От настольных версий эти процессоры отличались заниженным напряжением питания (1,2—1,3 В) и поддержкой технологии SpeedStep. Частота системной шины у всех процессоров составляла 400 МГц. Были выпущены модели с частотами 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0; 2,2; 2,4; 2,5; 2,6, TDP у последней модели составляет 35 Вт.

В июне 2003 года были анонсированы процессоры Mobile Pentium 4, также построенные на ядре Northwood. Частота системной шины у этих процессоров составляла 533 МГц. Напряжение питания изменялось от 1,2 до 1,55 В. Были выпущены модели с частотами 2,4; 2,66; 2,8; 3,06; 3,2 ГГц, TDP у последней модели составлял 76 Вт (довольно много для мобильного процессора).

В июне 2004 года анонсированы процессоры Mobile Pentium 4, построенные на ядре Prescott. Это модификация ядра Prescott не поддерживала EDB и EM64T, но зато теперь мобильные процессоры обрели поддержку технологии HT. Частота системной шины составляла 533 МГц, а напряжение питания изменялось от 1,15 до 1,4 В. Как и прежде эти процессоры поддерживали технологию SpeedStep. Были выпущены модели Mobile Pentium 4 518, 532, 538, 548 и 552, TDP последнего составляет 88 Вт.

Prescott 2M [ править | править код ]

Первые слухи о новом ядре Prescott 2 появились в начале 2005 года. Предполагалось, что оно будет иметь 2 Мбайт кэша L2 и частоту FSB равную 266 МГц (эффективная частота 1066 МГц). Процессоры на основе этого ядра были анонсированы 21 февраля 2005. От ядра Prescott это ядро отличается только наличием 2 Мбайт кэш-памяти L2. Новые процессоры получили и новую маркировку: 6×0. 21 февраля 2005 года были анонсированы модели Pentium 4 630, 640, 650, 660 с частотами 3,0; 3,2; 3,4; 3,6 ГГц, позднее была представлена модель 670, работающая на частоте 3,8 ГГц.

14 ноября 2005 года вышла новая ревизия ядра (R0, предыдущая была N0). Процессоры, построенные на обновлённом ядре Prescott 2M, поддерживают технологию виртуализации Vanderpool (VT) и имеют индексы 662 (3,6 ГГц) и 672 (3,8 ГГц).

Cedar Mill [ править | править код ]

Анонс процессоров, построенных на новом ядре, запланирован на вторую половину января 2006. Ядро Cedar Mill представляет собой одноядерную модификацию ядра известного под кодовым именем Presler. Cedar Mill изготовлен с использованием новейшей 65 нм технологии. По сути, ядро представляет собой ядро Prescott 2M, даже не изменилась серия процессора: процессоры имеют маркировку вида 6×1, и не поддерживают технологию Vanderpool. Процессоры первоначально будут иметь частоту от 3,0 ГГц до 3,6 ГГц. Более подробно о причине выхода Cedar Mill рекомендуется читать здесь [1].

Ядро Cedar Mill является последним в линейке Pentium 4. Следующие поколения процессоров, в частности Conroe, будут продвигаться под новым брэндом, Intel Core.

Tejas, Jayhawk и другие [ править | править код ]

Intel возлагала на архитектуру NetBurst большие надежды. В 2001—2003 в роадмэпах Intel встречались такие ядра, как Tejas, который должен был использовать шину 1066 МГц и работать на частотах от 4,4 до 9,2 ГГц и должен был бы быть поступить в продажу во второй половине 2004 года и называться Pentium 6. Nehalem, как предполагалось, этот процессор должен был использовать системную шину 1200 МГц и работать на частотах свыше 10 ГГц, и должен был поступить в продажу в 2005 году. Jayhawk, процессор серии Xeon, который должен был иметь кэш L1 для данных объемом 24 Кб и для 16 тысяч микроопераций. Однако все эти процессоры в 2004 году были отменены.

Intel предполагала с помощью процессоров основанных на архитектуре NetBurst достичь частоты в 10ГГц, но, не дойдя и до 4 ГГц, эта архитектура столкнулась с неразрешимыми до сих пор (и похоже уже никогда) тепловыми проблемами. Данная проблема подтолкнула Intel к разработке новой архитектуры и к закрытию всех проектов по разработке ядер на архитектуре NetBurst.

При взгляде назад Pentium 4 оставляет двойственное впечатление. С одной стороны это были одни из самых популярных процессоров, его продвижение в СМИ, и, как следствие, огромная популярность у покупателей, позволили Intel надолго занять большую часть рынка. С другой стороны Pentium 4 имел не самую удачную архитектуру. Он так ни разу и не закрепил своё лидирующее положение в плане производительности, по уровню TDP (тепловыделение) он практически всегда проигрывал конкурентным процессорам AMD Athlon, впрочем также, как и по стоимости. А архитектура Pentium III, которую когда-то Intel посчитала менее перспективной, чем NetBurst вновь появилась в процессорах Pentium M.