Pentium 4 - Pentium 4

Pentium 4

Bild von Pentium 4
Allgemeine Information
Gestartet	20. November 2000 ; vor 20 Jahren ( 20. November 2000 )
Abgesetzt	8. August 2008 ; vor 13 Jahren ( 8. August 2008 )
Leistung
max. CPU- Taktrate	1,3 GHz bis 3,8 GHz
FSB- Geschwindigkeiten	400 MT/s bis 1066 MT/s
Architektur und Klassifizierung
Mikroarchitektur	NetBurst
Befehlssatz	x86 ( i386 ), x86-64 (nur einige Chips), MMX , SSE , SSE2 , SSE3 (seit Prescott).
Physikalische Spezifikationen
Transistoren
Steckdosen)
Geschichte
Vorgänger	Pentium III
Nachfolger	Pentium D

Pentium 4 ist eine Reihe von Single-Core - CPUs für Desktop - PCs , Laptops und Entry-Level - Server hergestellt von Intel . Die Prozessoren wurden vom 20. November 2000 bis 8. August 2008 ausgeliefert. Die Produktion von Netburst-Prozessoren war von 2000 bis 21. Mai 2010 aktiv.

Alle Pentium 4-CPUs basieren auf der NetBurst- Mikroarchitektur. Der Pentium 4 Willamette (180 nm) führte SSE2 ein , während der Prescott (90 nm) SSE3 einführte . Spätere Versionen führten die Hyper-Threading-Technologie (HTT) ein.

Der erste Prozessor der Marke Pentium 4, der 64-Bit implementierte, war der Prescott (90 nm) (Februar 2004), aber diese Funktion war nicht aktiviert. Intel begann daraufhin mit dem Verkauf von 64-Bit-Pentium 4s mit der "E0"-Revision der Prescotts, die auf dem OEM-Markt als Pentium 4, Modell F verkauft wurde. Die E0-Revision fügt auch eXecute Disable (XD) (Intels Name für das NX-Bit) hinzu ) zu Intel 64. Intels offizielle Einführung von Intel 64 (damals noch unter dem Namen EM64T) in Mainstream-Desktop-Prozessoren war der N0-Schritt Prescott-2M.

Intel vermarktete auch eine Version seiner Low-End- Celeron- Prozessoren auf Basis der NetBurst-Mikroarchitektur (oft als Celeron 4 bezeichnet ) und ein High-End-Derivat, Xeon , das für Multi-Socket- Server und -Workstations gedacht ist . 2005 wurde der Pentium 4 durch die Dual-Core- Marken Pentium D und Pentium Extreme Edition ergänzt .

Mikroarchitektur

In Benchmark-Auswertungen waren die Vorteile der NetBurst-Mikroarchitektur unklar. Mit sorgfältig optimiertem Anwendungscode übertraf der erste Pentium 4s wie erwartet Intels schnellsten Pentium III (damals mit 1,13 GHz getaktet). Aber in Legacy-Anwendungen mit vielen Verzweigungs- oder x87- Gleitkomma- Befehlen würde der Pentium 4 nur mithalten oder langsamer laufen als sein Vorgänger. Sein größter Nachteil war ein gemeinsamer unidirektionaler Bus. Die NetBurst-Mikroarchitektur verbraucht mehr Strom und gibt mehr Wärme ab als alle vorherigen Intel- oder AMD- Mikroarchitekturen.

Infolgedessen stieß die Einführung des Pentium 4 auf gemischte Kritiken: Entwickler mochten den Pentium 4 nicht, da er neue Regeln zur Codeoptimierung aufstellte . In mathematischen Anwendungen beispielsweise übertraf AMDs niedriger getakteter Athlon (das damals am schnellsten getaktete Modell war mit 1,2 GHz getaktet) locker den Pentium 4, der nur aufholen würde, wenn die Software mit SSE2- Unterstützung neu kompiliert würde . Tom Yager vom Infoworld- Magazin nannte sie "die schnellste CPU - für Programme, die vollständig in den Cache passen". Computer-versierte Käufer meiden Pentium-4-PCs aufgrund ihres Preisaufschlags, des fragwürdigen Nutzens und der anfänglichen Beschränkung auf Rambus ' RDRAM. In Bezug auf das Produktmarketing wurde der Pentium 4 aufgrund seiner einzigartigen Betonung der Taktfrequenz (vor allem) zum Traum eines jeden Marketingspezialisten. Das Ergebnis war, dass die NetBurst- Mikroarchitektur während der Lebensdauer des Pentium 4 von verschiedenen Computer-Websites und -Veröffentlichungen oft als Marchitektur bezeichnet wurde Leistung.

Die beiden klassischen Metriken der CPU-Leistung sind IPC (Instructions per Cycle) und Taktrate. Während IPC aufgrund der Abhängigkeit vom Befehlsmix der Benchmark- Anwendung schwer zu quantifizieren ist, ist die Taktrate eine einfache Messung, die eine einzige absolute Zahl ergibt. Ungeübte Käufer würden den Prozessor mit der höchsten Taktrate einfach für das beste Produkt halten, und der Pentium 4 hatte die schnellste Taktrate. Da AMDs Prozessoren langsamere Taktraten hatten, konterte man Intels Marketingvorteil mit der " Megahertz-Mythos "-Kampagne. Das AMD-Produktmarketing verwendete ein „PR-Rating“-System, das einem Basisgerät einen Wert basierend auf der relativen Leistung zuordnete.

Pentium 4 Willamette 1,5 GHz auf Sockel 423

Pentium 4 Prescott 2,40 GHz auf Sockel 478

Pentium 4 HT Prescott 3.0 GHz auf Sockel 478

Bei der Einführung des Pentium 4 gab Intel bekannt, dass NetBurst-basierte Prozessoren nach mehreren Herstellungsprozessgenerationen auf 10 GHz skalieren sollen . Die Taktrate von Prozessoren, die die NetBurst-Mikroarchitektur verwenden, erreichte jedoch maximal 3,8 GHz. Intel hatte nicht damit gerechnet, dass die Verlustleistung der Transistoren schnell nach oben skalieren würde, als der Chip die 90-nm-Lithographie und kleiner erreichte. Dieses neue Phänomen der Leistungsverluste führte zusammen mit der standardmäßigen Wärmeleistung zu Problemen bei der Kühlung und der Taktskalierung, wenn die Taktraten erhöht wurden. Als Reaktion auf diese unerwarteten Hindernisse versuchte Intel mehrere Kern-Redesigns (vor allem „ Prescott “) und erforschte neue Fertigungstechnologien, wie die Verwendung mehrerer Kerne, die Erhöhung der FSB-Geschwindigkeit, die Erhöhung der Cache-Größe und die Verwendung einer längeren Befehlspipeline zusammen mit höheren Taktraten . Diese Lösungen schlugen fehl, und von 2003 bis 2005 verlagerte Intel die Entwicklung von NetBurst, um sich auf die kühlere Pentium M-Mikroarchitektur zu konzentrieren . Am 5. Januar 2006 brachte Intel die Core-Prozessoren auf den Markt, die mehr Wert auf Energieeffizienz und Leistung pro Takt legen. Die endgültigen von NetBurst abgeleiteten Produkte wurden 2007 veröffentlicht, wobei alle nachfolgenden Produktfamilien ausschließlich auf die Core-Mikroarchitektur umgestellt wurden.

Prüfung und Validierung

Laut Bob Bentley, der im Namen von Intel auf der 38. jährlichen Design Automation Conference präsentierte, „ist die Mikroarchitektur des Pentium® 4-Prozessors wesentlich komplexer als bei jedem früheren IA-32-Mikroprozessor rechtzeitig war in der Tat eine entmutigende." Er stellte ein Team von 60 Hochschulabsolventen ein, um beim Testen und Validieren zu helfen.

Prozessorkerne

Pentium 4-Prozessoren verfügen über einen integrierten Heatspreader (IHS), der verhindert, dass der Die beim Montieren und Demontieren von Kühllösungen versehentlich beschädigt wird. Vor dem IHS wurde manchmal ein CPU-Shim von Leuten verwendet, die sich Sorgen machten, den Kern zu beschädigen. Übertakter haben manchmal den IHS von den Sockel-423- und Sockel-478-Chips entfernt, um eine direktere Wärmeübertragung zu ermöglichen. Bei Sockel-478-Prescott-Prozessoren und Prozessoren, die die Sockel LGA 775 (Socket T)-Schnittstelle verwenden, ist der IHS direkt mit dem Chip oder den Chips verlötet, was das Entfernen erschwert.

Willamette

Pentium 4 Willamette 1,5 GHz verpackt

Pentium 4 Willamette 1,5 GHz für Sockel 423

Pentium 4 1,5 GHz (Willamette) mit Intel 850 Chipsatz

Pentium 4 Willamette ( Sockel 478 ), Ober- und Unterseite mit Kontaktstiften

Willamette, der Projektcodename für die erste NetBurst-Mikroarchitekturimplementierung, erlebte lange Verzögerungen beim Abschluss des Designprozesses. Das Projekt wurde 1998 gestartet, als Intel den Pentium II als feste Linie sah. Zu dieser Zeit wurde erwartet, dass der Willamette-Kern mit Frequenzen bis zu etwa 1 GHz arbeitet. Der Pentium III wurde jedoch veröffentlicht, während Willamette noch fertiggestellt wurde. Aufgrund der radikalen Unterschiede zwischen der P6- und der NetBurst-Mikroarchitektur konnte Intel Willamette nicht als Pentium III vermarkten, daher wurde sie als Pentium 4 vermarktet.

Am 20. November 2000 veröffentlichte Intel den Willamette-basierten Pentium 4 mit einer Taktrate von 1,4 und 1,5 GHz. Die meisten Branchenexperten betrachteten die erste Veröffentlichung als Notlösung, die eingeführt wurde, bevor sie wirklich fertig war. Laut diesen Experten wurde der Pentium 4 veröffentlicht, weil der konkurrierende Thunderbird-basierte AMD Athlon den in die Jahre gekommenen Pentium III übertraf und weitere Verbesserungen des Pentium III noch nicht möglich waren. Dieser Pentium 4 wurde im 180-nm-Verfahren hergestellt und verwendete zunächst den Sockel 423 (auch Sockel W für "Willamette" genannt), spätere Überarbeitungen wechselten zu Sockel 478 (Sockel N, für "Northwood"). Diese Varianten wurden durch die Intel-Produktcodes 80528 bzw. 80531 identifiziert.

Auf dem Prüfstand enttäuschte die Willamette die Analysten etwas, da sie nicht nur den Athlon und die hochgetakteten Pentium IIIs in allen Testsituationen nicht übertreffen konnte, sondern auch dem AMD Duron im Budgetsegment nicht überlegen war . Obwohl es zu Preisen von 644 US-Dollar (1,4 GHz) und 819 US-Dollar (1,5 GHz) für 1000 Stück an OEM-PC-Hersteller eingeführt wurde (Preise für Modelle für den Verbrauchermarkt variierten je nach Händler), wurde es zu einem bescheidenen, aber respektablen Preis verkauft, was durch die Anforderungen etwas behindert wurde für relativ schnelles, aber teures Rambus Dynamic RAM ( RDRAM ). Der Pentium III blieb Intels meistverkaufte Prozessorlinie, wobei sich der Athlon auch etwas besser verkaufte als der Pentium 4. Während Intel zwei RDRAM-Module mit jedem Boxed Pentium 4 bündelte, erleichterte dies den Verkauf von Pentium 4 nicht und wurde von vielen nicht als echte Lösung angesehen .

Im Januar 2001 wurde ein noch langsameres 1,3-GHz-Modell in das Sortiment aufgenommen, aber im Laufe der nächsten zwölf Monate begann Intel allmählich, die Leistungsführerschaft von AMD zu reduzieren. Im April 2001 kam ein 1,7 GHz Pentium 4 auf den Markt, das erste Modell, das dem alten Pentium III deutlich überlegene Leistung bietet. Im Juli gab es Modelle mit 1,6 und 1,8 GHz und im August 2001 veröffentlichte Intel Pentium 4 mit 1,9 und 2 GHz. Im selben Monat veröffentlichten sie den 845-Chipsatz , der viel billigeres PC133- SDRAM anstelle von RDRAM unterstützte. Die Tatsache, dass SDRAM so viel billiger war, ließ den Absatz des Pentium 4 erheblich wachsen. Der neue Chipsatz ermöglichte es dem Pentium 4, den Pentium III schnell zu ersetzen und zum meistverkauften Mainstream-Prozessor auf dem Markt zu werden.

Der Codename Willamette leitet sich von der Region Willamette Valley in Oregon ab , wo sich eine große Anzahl von Intels Produktionsstätten befinden.

Nordholz

Ein 'Northwood'-Core-Pentium-4-Prozessor. Links ist die Matrize (schwarzes Quadrat in der Mitte) und rechts der Heatspreader

Die Aufnahme eines Northwood Pentium 4

Im Januar 2002 veröffentlichte Intel Pentium 4s mit einem neuen Kerncode namens "Northwood" mit Geschwindigkeiten von 1,6 GHz, 1,8 GHz, 2 GHz und 2,2 GHz. Northwood (Produktcode 80532) kombinierte eine Erhöhung der L2-Cache-Größe von 256 KB auf 512 KB (Erhöhung der Transistoranzahl von 42 Millionen auf 55 Millionen) mit einem Übergang zu einem neuen 130-nm-Fertigungsprozess. Wenn der Prozessor aus kleineren Transistoren besteht, kann er mit höheren Taktraten laufen und weniger Wärme produzieren. Im selben Monat wurden Boards mit dem 845-Chipsatz mit aktivierter Unterstützung für DDR-SDRAM veröffentlicht, die die doppelte Bandbreite von PC133-SDRAM bereitstellten und die damit verbundenen hohen Kosten für die Verwendung von Rambus-RDRAM für maximale Leistung mit Pentium 4 verringerten.

Am 2. April 2002 wurde ein 2,4-GHz-Pentium 4 veröffentlicht, und die Busgeschwindigkeit stieg von 400  MT/s auf 533 MT/s (133 MHz physikalischer Takt) für die 2,26-GHz-, 2,4-GHz- und 2,53-GHz-Modelle im Mai 2,66 GHz- und 2,8-GHz-Modelle im August und 3,06-GHz-Modell im November. Mit Northwood wurde der Pentium 4 erwachsen. Der Kampf um die Leistungsführerschaft blieb hart umkämpft (da AMD schnellere Versionen des Athlon XP einführte), aber die meisten Beobachter waren sich einig, dass der am schnellsten getaktete Pentium 4 auf Northwood-Basis seinem Rivalen normalerweise voraus war. Dies war insbesondere Mitte 2002 der Fall, als AMDs Umstellung auf den 130-nm-Fertigungsprozess der ursprünglichen "Thoroughbred A"-Revision der Athlon XP-CPUs nicht half, hoch genug zu takten, um die Vorteile von Northwood im Bereich von 2,4 bis 2,8 GHz zu überwinden.

Der 3,06 GHz Pentium 4 ermöglichte die Hyper-Threading- Technologie, die erstmals in Foster-basierten Xeons unterstützt wurde. Damit begann die Konvention virtueller Prozessoren (oder virtueller Kerne) unter x86, indem mehrere Threads gleichzeitig auf demselben physischen Prozessor ausgeführt werden konnten. Durch das Mischen von zwei (idealerweise unterschiedlichen) Programmbefehlen zur gleichzeitigen Ausführung durch einen einzigen physischen Prozessorkern besteht das Ziel darin, Prozessorressourcen optimal zu nutzen, die ansonsten ungenutzt gewesen wären, wenn diese einzelnen Befehle auf die einzelne Ausführung warten würden der Kern. Dieser anfängliche 3,06 GHz 533FSB Pentium 4 Hyper-Threading-fähige Prozessor war als Pentium 4 HT bekannt und wurde im November 2002 von Gateway auf den Massenmarkt gebracht.

Am 14. April 2003 hat Intel den neuen Pentium 4 HT-Prozessor offiziell vorgestellt. Dieser Prozessor verwendet einen 800 MT/s FSB (200 MHz physikalischer Takt), wird mit 3 GHz getaktet und verfügt über die Hyper-Threading-Technologie. Dies sollte dem Pentium 4 helfen, besser mit AMDs Opteron- Prozessoren zu konkurrieren . Der serverorientierte Opteron teilte sich zunächst keinen gemeinsamen Sockel mit AMDs Desktop-Prozessor-Reihe (Sockel A). Aus diesem Grund bauten Mainboard-Hersteller zunächst keine Mainboards mit AGP für Opterons. Da AGP der primäre Grafikerweiterungsport für den Desktop-Einsatz war, verhinderte diese Aufsicht, dass der Opteron vom Servermarkt vordrang und den Pentium-4-Desktopmarkt bedrohte. Mit der Einführung des Athlon XP 3200+ in AMDs Desktop-Reihe hat AMD die FSB-Geschwindigkeit des Athlon XP von 333 MT/s auf 400 MT/s erhöht, aber das reichte nicht aus, um den neuen 3 GHz Pentium 4 HT aufzuhalten. Die Erweiterung des Pentium 4 HT auf einen 200-MHz-Quad-Pumped-Bus (200x4=800Mhz effektiv) trug wesentlich dazu bei, die Bandbreitenanforderungen zu erfüllen, die die Netburst-Architektur zum Erreichen einer optimalen Leistung wünschte. Während die Architektur des Athlon XP weniger von der Bandbreite abhängig war, lagen die von Intel erreichten Bandbreitenzahlen weit außerhalb des Bereichs für den EV6-Bus des Athlon. Hypothetisch hätte EV6 die gleichen Bandbreitenzahlen erreichen können, aber nur mit Geschwindigkeiten, die zu diesem Zeitpunkt nicht erreichbar waren. Intels höhere Bandbreite erwies sich in Benchmarks für Streaming-Operationen als nützlich, und das Intel-Marketing nutzte dies klugerweise als greifbare Verbesserung gegenüber den Desktop-Prozessoren von AMD. Die 2,4-GHz-, 2,6-GHz- und 2,8-GHz-Varianten von Northwood wurden am 21. Mai 2003 veröffentlicht. Eine 3,2-GHz-Variante wurde am 23. Juni 2003 auf den Markt gebracht und die endgültige 3,4-GHz-Version traf am 2. Februar 2004 ein.

Das Übertakten der frühen Northwood-Kerne führte zu einem verblüffenden Phänomen. Während eine Kernspannung von 1,7 V und mehr oft erhebliche zusätzliche Gewinne beim Übertaktungsspielraum ermöglichen würde, würde der Prozessor im Laufe der Zeit langsam (über mehrere Monate oder sogar Wochen) instabiler mit einer Verschlechterung der maximalen stabilen Taktrate, bevor er stirbt und völlig unbrauchbar wird. Dies wurde als Sudden Northwood Death Syndrome (SNDS) bekannt, das durch Elektromigration verursacht wurde .

Pentium 4-M

Der ebenfalls auf dem Northwood-Kern basierende Mobile Intel Pentium 4 Prozessor - M wurde am 23. April 2002 veröffentlicht und enthielt Intels SpeedStep- und Deeper Sleep-Technologien. Intels Namenskonventionen machten es zum Zeitpunkt der Veröffentlichung des Prozessors schwierig, das Prozessormodell zu identifizieren. Es gab den Pentium III -Mobilchip, den Mobile Pentium 4-M, den Mobile Pentium 4 und dann nur noch den Pentium M, der selbst auf dem Pentium III basierte und deutlich schneller als die ersten drei war. Seine TDP beträgt in den meisten Anwendungen etwa 35 Watt. Dieser verringerte Stromverbrauch war auf die verringerte Kernspannung und andere zuvor erwähnte Merkmale zurückzuführen.

Im Gegensatz zum Desktop-Pentium 4 verfügt der Pentium 4-M nicht über einen integrierten Heatspreader (IHS) und arbeitet mit einer niedrigeren Spannung. Die niedrigere Spannung bedeutet einen geringeren Stromverbrauch und damit weniger Wärme. Laut Intel-Spezifikationen hatte der Pentium 4-M jedoch eine maximale Temperatur der thermischen Sperrschicht von 100 °C, ungefähr 40 °C höher als der Desktop-Pentium 4.

Mobiler Pentium 4

Der Mobile Intel Pentium 4 Prozessor wurde veröffentlicht, um das Problem des Einbaus eines vollständigen Desktop-Pentium 4-Prozessors in einen Laptop zu lösen, was einige Hersteller taten. Der Mobile Pentium 4 verwendet einen 533 MT/s FSB, der der Entwicklung des Desktop-Pentium 4 folgt. Seltsamerweise führte eine Erhöhung der Busgeschwindigkeit um 133 MT/s (33 MHz) zu einem massiven Anstieg der TDPs, da mobile Pentium-4-Prozessoren 59,8–70 W Wärme abstrahlten, während die Hyper-Threading-Varianten 66,1–88 W emittierten mobiler Pentium 4, um die Lücke zwischen dem Desktop-Pentium 4 (bis zu 115 W TDP) und dem Pentium 4-M (bis zu 35 W TDP) zu schließen.

Northwood (Extreme-Edition)

Im September 2003 wurde auf dem Intel Developer Forum die Pentium 4 Extreme Edition (P4EE) angekündigt, etwas mehr als eine Woche vor der Markteinführung von Athlon 64 und Athlon 64 FX . Das Design war größtenteils identisch mit Pentium 4 (sofern es auf den gleichen Motherboards laufen würde), unterschied sich jedoch durch zusätzliche 2 MB Level-3-Cache. Es teilte sich den gleichen Gallatin-Kern wie der Xeon MP, allerdings im Sockel 478-Formfaktor (im Gegensatz zu Sockel 603 für den Xeon MP) und mit einem 800 MT/s-Bus, der doppelt so schnell wie der des Xeon MP ist.

Der erste Demo-Computer der Extreme Edition.

Während Intel behauptete, dass sich die Extreme Edition an Gamer richtete, betrachteten Kritiker sie als Versuch, den Startdonner des Athlon 64 zu stehlen, und nannten sie "Emergency Edition". Mit einem Preis von 999 US-Dollar wurde es auch als „teure Edition“ und „extrem teuer“ bezeichnet.

Der zusätzliche Cache führte in der Regel bei den meisten prozessorintensiven Anwendungen zu einer spürbaren Leistungssteigerung. Multimedia-Encoding und bestimmte Spiele profitierten am meisten, wobei die Extreme Edition den Pentium 4 und sogar die beiden Athlon 64-Varianten übertraf, obwohl der niedrigere Preis und die ausgewogenere Leistung des Athlon 64 (insbesondere der Nicht-FX-Version) normalerweise dazu führten als das bessere Wertversprechen angesehen werden. Nichtsdestotrotz erreichte die Extreme Edition das offensichtliche Ziel von Intel, AMD daran zu hindern, mit dem neuen Athlon 64 der Performance-Champion zu werden, der alle wichtigen Benchmarks gegenüber den bestehenden Pentium 4s gewann.

Im Januar 2004 wurde eine 3,4-GHz-Version für den Sockel 478 veröffentlicht, und im Sommer 2004 wurde die CPU mit dem neuen Sockel 775 veröffentlicht . Eine leichte Leistungssteigerung wurde Ende 2004 durch die Erhöhung der Busgeschwindigkeit von 800 MT/s auf 1066 MT/s erreicht, was zu einem 3,46 GHz Pentium 4 Extreme Edition führte. Nach den meisten Metriken war dies pro Takt der schnellste Single-Core-NetBurst-Prozessor, der jemals produziert wurde, und übertraf sogar viele seiner Nachfolgechips (ohne den Dual-Core-Pentium D). Anschließend wurde die Pentium 4 Extreme Edition auf den Prescott-Kern migriert. Die neue 3,73 GHz Extreme Edition hatte die gleichen Funktionen wie ein 6x0-Sequenz Prescott 2M, jedoch mit einem 1066 MT/s Bus. In der Praxis erwies sich der 3,73 GHz Pentium 4 Extreme Edition jedoch fast immer als langsamer als der 3,46 GHz Pentium 4 Extreme Edition, was wohl am fehlenden L3-Cache und der längeren Befehlspipeline liegt. Der einzige Vorteil des 3,73 GHz Pentium 4 Extreme Edition gegenüber dem 3,46 GHz Pentium 4 Extreme Edition war die Möglichkeit, 64-Bit-Anwendungen auszuführen, da allen Gallatin-basierten Pentium 4 Extreme Edition-Prozessoren der Intel 64-Befehlssatz fehlte.

Obwohl der Pentium 4 Extreme Edition nie ein besonders guter Verkäufer war, zumal er zu einer Zeit veröffentlicht wurde, als AMD im Rennen um die Prozessorleistung fast die totale Dominanz behauptete, etablierte sich der Pentium 4 Extreme Edition eine neue Position in Intels Produktlinie, die eines Enthusiasten-orientierten Chips mit dem High-End-Spezifikationen von Intel-Chips, zusammen mit entsperrten Multiplikatoren, um ein einfacheres Übertakten zu ermöglichen. In dieser Rolle folgten seitdem der Pentium Extreme Edition (die Extreme-Version des Dual-Core- Pentium D ), der Core 2 Extreme , der Core i7 und zuletzt der Core i9 . Entgegen der landläufigen Meinung hat der Pentium 4 Extreme Edition für Sockel 478 jedoch einen gesperrten Multiplikator. Nur die CPUs Pentium Extreme Edition und Engineering Sample sind freigeschaltet.

Prescott

Pentium 4 2.40A – Prescott

Am 1. Februar 2004 führte Intel einen neuen Kern mit dem Codenamen "Prescott" ein. Der Kern verwendete zum ersten Mal den 90-nm- Prozess, den ein Analyst als "eine umfassende Überarbeitung der Mikroarchitektur des Pentium 4" bezeichnete. Trotz dieser Überarbeitung waren die Leistungssteigerungen uneinheitlich. Einige Programme profitierten von Prescotts doppeltem Cache und SSE3-Anweisungen, während andere durch die längere Pipeline geschädigt wurden. Die Mikroarchitektur des Prescott ermöglichte etwas höhere Taktraten, aber nicht annähernd so hoch, wie Intel erwartet hatte. Die schnellsten massenproduzierten Pentium 4 auf Prescott-Basis wurden mit 3,8 GHz getaktet. Während Northwood letztendlich 70 % höhere Taktraten als Willamette erreichte, erreichte Prescott nur 12 % mehr als Northwood. Die Unfähigkeit von Prescott, höhere Taktraten zu erreichen, wurde auf den sehr hohen Stromverbrauch und die Wärmeabgabe des Prozessors zurückgeführt. Dies führte dazu, dass der Prozessor in Foren den Spitznamen "PresHot" erhielt. Tatsächlich waren die Leistungs- und Wärmeeigenschaften von Prescott nur geringfügig höher als die von Northwood bei gleicher Geschwindigkeit und fast gleich denen der auf Gallatin basierenden Extreme Editions, aber da diese Prozessoren bereits nahe der Grenze dessen betrieben wurden, was als thermisch akzeptabel galt, war dies immer noch ein großes Problem.

Der "Prescott" Pentium 4 enthält 125 Millionen Transistoren und hat eine Chipfläche von 112 mm ² . Es wurde in einem 90-nm-Prozess mit sieben Kupfer-Interconnect- Ebenen hergestellt . Der Prozess weist Merkmale wie verspannte Siliziumtransistoren und Low-κ- kohlenstoffdotiertes Siliziumoxid (CDO) -Dielektrikum auf , das auch als Organosilikatglas (OSG) bekannt ist. Die Prescott wurde zuerst bei der Entwicklung D1C hergestellt Fab und wurde später in F11X Produktion fab bewegt.

Ursprünglich veröffentlichte Intel zwei Prescott-Linien: die E-Serie mit 800 MT/s FSB und Hyper-Threading- Unterstützung und die Low-End-A-Serie mit 533 MT/s FSB und Hyper-Threading deaktiviert. Intel fügte Prescott schließlich XD-Bit (eXecute Disable) und Intel 64- Funktionalität hinzu.

LGA 775 Prescott verwendet ein Bewertungssystem, das sie als 5xx-Serie bezeichnet (Celeron Ds sind die 3xx-Serien, während Pentium Ms die 7xx-Serien sind). Die LGA 775-Version der E-Serie verwendet die Modellnummern 5x0 (520–560), und die LGA 775-Version der A-Serie verwendet die Modellnummern 5x5 und 5x9 (505–519). Die schnellsten, 570J und 571, sind mit 3,8 GHz getaktet. Pläne zur Massenproduktion eines Pentium 4 mit 4 GHz wurden von Intel zugunsten von Dual-Core-Prozessoren abgesagt, obwohl einige europäische Einzelhändler behaupteten, einen Pentium 4 580 mit einer Taktrate von 4 GHz zu verkaufen.

Die 5x0J-Serie (und ihr Low-End-Äquivalent, die 5x5J- und 5x9J-Serie) führte das XD-Bit in die Prozessorlinie von Intel ein. Diese Technologie, die von AMD in die x86-Linie eingeführt wurde und NX (No eXecute) genannt wird , kann dazu beitragen, dass bestimmte Arten von Schadcode daran gehindert werden , einen Pufferüberlauf auszunutzen , um ausgeführt zu werden. Intel hat auch eine Reihe von Prescott veröffentlicht, die Intel 64 unterstützen, Intels Implementierung der von AMD entwickelten x86-64 64-Bit-Erweiterungen der x86-Architektur. Diese wurden ursprünglich als F-Serie veröffentlicht und nur an OEMs verkauft, aber später in die 5x1-Serie umbenannt und an die breite Öffentlichkeit verkauft. Zwei Low-End Intel 64-fähige Prescotts, basierend auf der 5x5/5x9-Serie, wurden ebenfalls mit den Modellnummern 506 und 516 veröffentlicht. 5x0, 5x0J und 5x1 Prescott enthält Hyper-Threading, um einige Prozesse zu beschleunigen, die Multithreaded verwenden Software wie Videobearbeitung. Die 5x1-Serie unterstützt auch 64-Bit-Computing.

Prescott 2M (Extreme Edition)

Intel veröffentlichte im ersten Quartal 2005 einen neuen Prescott-Kern mit 6x0-Nummerierung mit dem Codenamen „ Prescott 2M “. Prescott 2M ist manchmal auch unter dem Namen seines Xeon- Derivats „ Irwindale “ bekannt. Es verfügt über Intel 64 , das XD-Bit, EIST (Enhanced Intel SpeedStep Technology), Tm2 (für Prozessoren mit 3,6 GHz und höher) und 2 MB L2-Cache. Allerdings machten die höhere Cache-Latenz und die doppelte Wortgröße bei Verwendung des Intel 64- Modus jeden Vorteil zunichte, der durch den zusätzlichen Cache eingeführt wurde. Anstatt eine gezielte Geschwindigkeitssteigerung zu sein, sollte der Double-Size-Cache den gleichen Speicherplatz und damit die gleiche Leistung für 64-Bit-Modus-Operationen bieten.

Prescott 2Ms der 6xx-Serie haben Hyper-Threading integriert, um einige Prozesse zu beschleunigen, die Multithread-Software verwenden, wie z. B. Videobearbeitung.

Am 14. November 2005 veröffentlichte Intel Prescott 2M-Prozessoren mit aktivierter VT ( Virtualisierungstechnologie , Codename "Vanderpool"). Intel hat nur zwei Modelle dieser Prescott 2M-Kategorie herausgebracht: 662 und 672, die mit 3,6 GHz bzw. 3,8 GHz laufen.

Zedernmühle

Pentium 4 HT 651 3,4 GHz

Die letzte Überarbeitung des Pentium 4 war Cedar Mill , die am 5. Januar 2006 veröffentlicht wurde. Dies war eine Verkleinerung des Prescott-basierten 600er-Kerns auf 65 nm , ohne echte Funktionserweiterungen, aber deutlich reduzierten Stromverbrauch. Cedar Mill hatte eine geringere Heizleistung als Prescott mit einer TDP von 86 W. Das Core Stepping von D0 Ende 2006 reduzierte diese auf 65 Watt. Es hat einen 65-nm-Kern und verfügt über die gleiche 31-stufige Pipeline wie Prescott, 800 MT/s FSB, Intel 64 , Hyper-Threading , aber keine Virtualisierungstechnologie . Wie bei Prescott 2M verfügt auch Cedar Mill über einen 2 MB L2-Cache. Es wurde als Pentium 6x1 und 6x3 (Produktcode 80552) mit Frequenzen von 3 GHz bis 3,6 GHz veröffentlicht. Übertakter schafften es, mit diesen Prozessoren mit Flüssigstickstoffkühlung 8 GHz zu überschreiten.

Um Cedar Mill-Kerne von Prescott-Kernen mit denselben Funktionen zu unterscheiden, hat Intel seine Modellnummer um 1 erweitert. Somit sind Pentium 4 631, 641, 651 und 661 65-nm-Cedar Mill-Mikroprozessoren, während Pentium 630, 640, 650 bzw. 660 ihre 90-nm-Prescott-Äquivalente sind.

Der Name "Cedar Mill" bezieht sich auf Cedar Mill, Oregon , eine nicht rechtsfähige Gemeinde in der Nähe von Intels Werken in Hillsboro, Oregon .

Nachfolger

Der ursprüngliche Nachfolger des Pentium 4 war (Codename) Tejas , der für Anfang Mitte 2005 geplant war. Es wurde jedoch einige Monate nach der Veröffentlichung von Prescott wegen extrem hoher TDPs abgesagt (ein 2,8 GHz Tejas strahlte 150 W Wärme ab, verglichen mit etwa 80 W für einen Northwood mit der gleichen Geschwindigkeit und 100 W für einen vergleichbar getakteten Prescott ) und die Entwicklung der NetBurst-Mikroarchitektur insgesamt eingestellt, mit Ausnahme des Dual-Core Pentium D und Pentium Extreme Edition und des auf Cedar Mill basierenden Pentium 4 HT.

Seit Mai 2005 hat Intel Dual-Core-Prozessoren unter den Marken Pentium D und Pentium Extreme Edition auf den Markt gebracht. Diese kamen unter den Codenamen Smithfield und Presler für die 90-nm- bzw. 65-nm-Teile.

Der eigentliche Nachfolger der Pentium 4-Marke ist die Intel Core 2- Marke, die am 27. Juli 2006 veröffentlicht wurde. Die zugrunde liegende Mikroarchitektur ist die Core-Mikroarchitektur , und die ersten Chips, die sie (in 65 nm) implementieren, heißen " Conroe ". Intel Core 2-Prozessoren wurden als Single-, Dual- und Quad-Core-Prozessoren veröffentlicht.

Prozessoren, die die Core-Mikroarchitektur implementieren, wurden unter der "Core 2"-Marke vermarktet, da Prozessoren, die auf der Yonah- Mikroarchitektur basieren, bereits unter der Core-Marke vermarktet wurden.

Siehe auch

Hinweise und Referenzen

Externe Links

• Die Zukunft von Prescott: Wenn Moore dir Zitronen gibt... bei Ars Technica
• Prescott vs. Northwood Pentium 4 Testbericht
• Intel-Dokumentation
• Inside Pentium 4 Architektur
• Die Mikroarchitektur des Pentium 4-Prozessors
• Die empfindliche Denormalisierungsschwelle der P4 FPU und ihre Auswirkung auf die Echtzeit-Audioverarbeitung