Introducción y detalles de Pentium 4
El Pentium 4 de primera generación se lanzó en noviembre de 2000, con el nombre en clave de ingeniería: Willamette, con una frecuencia central de aproximadamente 1,4 GHz y una arquitectura base Socket 423. Vale la pena señalar que el bus frontal del Pentium 4 era muy rápido, alcanzando los 400 MHz, y luego aumentó a 533 MHz y 800 MHz. Este es en realidad un bus frontal de velocidad de datos cuádruple (QDR) con una frecuencia de reloj de 100 MHz y datos. La velocidad de transmisión es de 4×100MHz.
En consecuencia, el procesador AMD Athlon, competidor anterior de Pentium 4, utilizaba un bus frontal de doble velocidad de datos (DDR) con una velocidad de datos de 266 MHz o 333 MHz (2 × 133 MHz, 2 × 166 MHz). Rendimiento
Para sorpresa de los observadores de la industria, Pentium 4 no mejoró el diseño arquitectónico anterior del P6 en las áreas de rendimiento clave estándar de velocidad de procesamiento de enteros y rendimiento de punto flotante. En cambio, logra velocidades de reloj y rendimiento SSE extremadamente altos sacrificando el rendimiento por ciclo. De acuerdo con la tradición de Intel, el Pentium 4 también viene en versiones Celeron [comúnmente conocido como Celeron 4] y Celeron de gama baja, así como una versión Xeon [Extreme] de gama alta para configuraciones SMP. Objetivos de diseño
El Pentium 4 fue diseñado para adaptarse a velocidades de reloj más rápidas a medida que los consumidores comenzaron a comprar computadoras basadas en relojes más altos. En este sentido, el Pentium 4 es un excelente ejemplo de tecnología impulsada por el mercado. Esto rápidamente impulsó el movimiento mitológico de la frecuencia del reloj de Advanced Micro Devices (AMD). Intel utiliza un proceso de instrucción profundo para lograr este objetivo. En comparación con otras CPU como Pentium III y Athlon, el Pentium 4 reduce la cantidad de trabajo real que puede manejar por ciclo de reloj, pero puede hacerlo a velocidades de reloj más altas. AMD etiqueta a su homólogo Pentium 4, el procesador Athlon XP, con el llamado valor PR. Procesador Athlon XP.
Cuando Intel anunció el Pentium 4, anunció al público que la arquitectura NetBurst era capaz de funcionar a 10 GHz. Sin embargo, la arquitectura NetBurst encuentra problemas insuperables de alto consumo de energía a 4 GHz. Esto obligó a Intel a abandonar el Pentium 4 a mediados de 2005 y, en su lugar, lanzar el menos popular Pentium M bajo el lema "Mobile on DeskTop". Como resultado, el Pentium M fue reposicionado para los mercados de computadoras de escritorio y servidores pequeños;
Procesador Core Willamette Pentium 4 como Core Willamette
El diseño del Pentium 4 Willamette de primera generación sufrió largos retrasos. Fue propuesto originalmente en un proyecto de desarrollo de producto en 1998 y se considera un producto principal junto con el Pentium III de Intel. En ese momento, la gente sólo esperaba que Willamette alcanzara la marca de 1 GHz cuando saliera. Sin embargo, una vez que se lanzó el Pentium III, quedó claro que Intel no podía llamar al Willamette Pentium III. Debido a que su arquitectura era muy diferente a la del Pentium III, el Pentium 4 adoptó la arquitectura NetBurst y, por lo tanto, recibió el nombre de Pentium 4, poniendo fin a la regla de Intel de nombrar los productos con números romanos.
Muchos expertos de la industria creen que los lanzamientos iniciales del P4 de 1,4 y 1,5 GHz son sólo medidas provisionales antes de que el producto esté realmente completo. Según estos expertos, el Willamette se lanzó porque su rival AMD Athlon Thunderbird había superado al Pentium III, y las mejoras de Intel al Pentium III aún no eran realistas.
En las pruebas de rendimiento, el rendimiento de Willamette decepcionó a los analistas porque no solo no logró superar a Athlon y al Pentium III de más alta frecuencia en todos los entornos de prueba, sino que tampoco logró superarlo en todos los entornos de prueba. frecuencia Pentium III.
En enero de 2001, Intel lanzó un chip de 1,3GHz de menor frecuencia.
En abril de 2001, Intel lanzó el P4 con una frecuencia de 1,7 GHz, que fue el primer chip con un rendimiento significativamente mejor que el Pentium III. En julio de 2001, Intel lanzó modelos con velocidades de reloj de 1,6 y 1,8 GHz, y en agosto lanzó Pentium 4 con velocidades de reloj de 1,9 y 2,0 GHz. Aunque la SDRAM era mucho más lenta que la RDRAM, el hecho de que la PC133 fuera más barata provocó un enorme aumento en las ventas del Pentium 4, derribando al Pentium III del primer puesto del mercado casi de la noche a la mañana.
2,0 GHz fue el primer procesador P4 que realmente desafió al Athlon Thunderbird, que en ese momento era indiscutiblemente el procesador x86 más rápido del mercado. Muchos observadores creen que Thunderbird sigue siendo el procesador más rápido del mercado, pero la diferencia de rendimiento entre los dos es tan estrecha que los defensores de uno de los lados afirman haber superado al otro. Para Intel, este es un logro notable. Intel ha mantenido su liderazgo en rendimiento de CPU x86 durante 16 años, con sólo dos breves excepciones antes del lanzamiento de Athlon de AMD. Northwood
En octubre de 2001, el Athlon XP volvió a darle a AMD una clara ventaja, pero en enero de 2002, Intel lanzó el Pentium 4 de 2,0 y 2,2 GHz con núcleos Northwood. Las obleas construidas con transistores más pequeños pueden generar menos calor a la misma velocidad o funcionar a frecuencias de reloj más altas. Desafortunadamente para muchos usuarios este nuevo chip no se podía utilizar para actualizar sistemas más antiguos ya que requería un nuevo socket (Socket 478), aunque posteriormente se fabricó un convertidor para permitir el uso del Socket 423 con procesadores Northwood.
Northwood marcó el comienzo de la era Pentium 4. Si bien la batalla por el líder en rendimiento sigue siendo feroz (mientras AMD lanza una versión más rápida del Athlon XP), muchos observadores coinciden en que el procesador Northwood P4 más rápido tiene una ligera ventaja sobre la competencia. Esto fue especialmente evidente en el verano de 2002, cuando el cambio de AMD al proceso de fabricación de 130 nm se retrasó y el P4, con una frecuencia de entre 2,4 y 2,8 GHz, era claramente el chip más rápido del mercado en ese momento.
En abril de 2002 se lanzó el Pentium 4 a 2,4 GHz, seguido del P4 a 2,53 GHz, 2,6 y 2,8 GHz en mayo, el P4 a 2,6 y 2,8 GHz en agosto y el Pentium 4 a 3,06 GHz en noviembre. .
El procesador de 3,06 GHz admite Hyper-Execution Threading (visto por primera vez en los procesadores Xeon), que permite que se ejecuten múltiples subprocesos de ejecución simultáneamente y engaña al sistema operativo haciéndole creer que hay dos subprocesos lógicos al duplicar parte del procesador. procesador. Todas las CPU de Northwood cuentan con HyperExecution, pero sólo el modelo de 3,06 GHz permite su uso.
En abril de 2003, Intel lanzó una nueva serie de obleas FSB de 800 MHz con frecuencias de 2,4 GHz a 3,0 GHz. La principal diferencia entre estas nuevas versiones y los chips anteriores es que todos admiten HyperExecution y tienen una frecuencia de bus del sistema de 800 MHz. Sin embargo, AMD sólo lanzó el Opteron e inicialmente se negó a ofrecer un controlador AGP, lo que impidió que el Opteron invadiera el territorio del Pentium 4.
AMD también aumentó la velocidad de disipación del Athlon XP de 333MHz a 400MHz, pero eso no impidió que salieran los nuevos P4 de 3.0GHz y Athlon XP de 3.0GHz. 0GHz P4, y el FSB no fue el problema; pasar de 333MHz a 400MHz no detuvo al nuevo P4 de 3.0GHz, y el FSB no fue el problema; El bus frontal no es el problema; pasar de 333MHz a 400MHz casi no aporta ninguna ganancia de rendimiento. El Pentium 4 de 3,2 GHz estuvo disponible en junio de este año, y la última versión de 3,4 GHz llegó a principios de 2004. Evaluación
El overclocking de los primeros chips Northwood puede ser preocupante. Cuando el voltaje del núcleo supera los 1,7 V, el procesador se vuelve cada vez más inestable con el tiempo hasta que finalmente falla y queda completamente inutilizable. Se cree que esto se debe a un fenómeno físico llamado "electromigración", en el que las vías internas de la CPU se degradan gradualmente con el tiempo debido al exceso de energía de los electrones. Esto también se conoce como síndrome de muerte súbita de Northwood. Pentium 4 móvil Procesador Intel Pentium 4 móvil El procesador Pentium 4 móvil Intel es diferente del Pentium 4-M móvil. La mayor diferencia en apariencia es que el Pentium 4 móvil tiene la misma cubierta de hierro en la oblea que el procesador Pentium 4 de escritorio. INTEL se dirige a usuarios con computadoras portátiles en lugar de computadoras de escritorio, y utiliza el mismo Socket 478 que el Pentium 4 de escritorio. También ofrece capacidades Hyper-Threading y EIST, y el bus frontal es 400 más alto que el Mobile P4-M en FSB533. El nuevo móvil P4 está construido sobre un proceso de 90 nm y tiene una velocidad máxima de reloj de 3,5 veces la del Pentium 4. El nuevo móvil P4 está construido sobre un proceso de 90 nm, tiene una frecuencia de reloj máxima de 3,4 GHz y una caché L2 de 1 MB. Pentium
El procesador móvil Intel Pentium 4-M, también basado en el núcleo Northwood, se lanzó el 23 de abril de 2002. Incluye la tecnología EIST de Intel para reducir el consumo de energía, pero no incluye subprocesos de hiperejecución. L2 puede alcanzar hasta 512K, con una frecuencia de reloj máxima de 312K. 512K, con frecuencia de hasta 3,06 GHz. Durante el mismo período, Celeron también lanzó una versión más económica con un procesador similar al Pentium 4-M móvil y el mismo bus frontal que el P4-M, pero la caché L2 se redujo a la mitad que la del P4-M. Sólo 256K. Más tarde, la frecuencia principal del producto puede alcanzar hasta 2,8 GHz. Extreme Edition
El Pentium 4 Extreme Edition (P4EE) se anunció oficialmente en el Intel Developer Forum en septiembre de 2003, una semana antes del lanzamiento de AMD Athlon 64 y Athlon 64 FX (AMD64 FX). El diseño es esencialmente el mismo que el Pentium 4 (tanto es así que funcionan en la misma placa base), pero con la adición de 2 MB de caché L3. Utiliza el mismo núcleo Gallatin que el Xeon MP, pero utiliza un zócalo 478 (a diferencia del zócalo 603 del Xeon MP) y un bus de 800MHz, lo que lo hace dos veces más rápido que el Xeon MP. También está disponible en versión LGA775.
Aunque Intel afirma que la Extreme Edition es principalmente para jugadores, se ve como un intento de Intel de suprimir el impacto del lanzamiento del Athlon 64 y en broma la llama "edición de emergencia".
Curiosamente, mientras muchos critican a Intel por improvisar tecnología de la serie Xeon, pocos critican a AMD, que hizo lo mismo con el Athlon 64 FX (que es incluso menos diferente del Opteron que la diferencia Extreme Edition del Xeon MP).
Los efectos de agregar nuevos cachés varían según el entorno. En la suite ofimática, Extreme Edition es ligeramente más lenta en general que Northwood debido al mayor umbral de caché L3. Algunos programas de juegos, especialmente aquellos basados en Quake III y Unreal Engine, se beneficiarán de un mayor almacenamiento en caché. La mayor mejora, sin embargo, está en la codificación multimedia, donde no sólo es más rápida que el Pentium 4 sino también más rápida que ambos Athlon 64.
A finales de 2004 se logró una pequeña mejora en el rendimiento al aumentar la velocidad del bus de 800MHz a 1066MHz. Antes de que Extreme Edition cambiara a núcleos Prescott, solo se había lanzado un chip basado en el núcleo Gallatin de 3,46 GHz. La nueva Extreme Edition de 3,73 GHz tiene las mismas características que la serie 6x0 Prescott 2M, pero utiliza un bus de 1066 MHz. Sin embargo, en aplicaciones del mundo real, la versión Extreme de 3,73 GHz casi siempre será más lenta que la versión de 3,46 GHz.
No confunda el Pentium 4 Extreme Edition con el Pentium Extreme Edition basado en Pentium D de doble núcleo lanzado posteriormente (de nombre similar). Prescott
El 1 de febrero de 2004, Intel lanzó un nuevo núcleo con nombre en código Prescott. El núcleo, que se fabrica por primera vez en un proceso de 90 nm, es una actualización importante de la microarquitectura Pentium 4, lo suficientemente significativa como para que algunos analistas se pregunten por qué Intel no llama al procesador Pentium 5. Aunque el Prescott funciona a la misma velocidad que el Northwood, las pruebas de rendimiento muestran que el Northwood es más potente que el Prescott en aplicaciones de juegos y que el Northwood es más eficiente que el Prescott. Northwood es un poco más rápido que Prescott, pero en edición de video y otras suites multimedia, el caché adicional de Prescott le da una velocidad significativamente más rápida que Northwood. (3,8 GHz es el procesador basado en Prescott más rápido actualmente en producción en masa.
Después del lanzamiento del producto, la gente se dio cuenta inmediatamente de que Prescott generaba aproximadamente un 60 % más de calor por ciclo de reloj que Northwood, y casi todas las revisiones Todos eran negativos. La gente esperaba que cambiar el tipo de enchufe (de Socket 478 a LGA775) reduciría la generación de calor a un nivel aceptable, pero en realidad tuvo el efecto contrario, aumentando el consumo de energía en aproximadamente un 10%. Los procesadores involucrados con el LGA775 estaban mejor diseñados, por lo que las temperaturas promedio fueron ligeramente más bajas. Se esperaba que las modificaciones posteriores al procesador por parte de los ingenieros de Intel redujeran las temperaturas promedio, pero hasta entonces, nunca se había visto nada más que una clasificación de velocidad más baja. >
Finalmente, el problema de temperatura se volvió tan grave que Intel tuvo que abandonar la arquitectura Prescott por completo y abandonó los esfuerzos para desarrollar la parte de 4GHz, citando un desperdicio de recursos internos. Sí, la revisión encontró que en condiciones extremas, la de 5,2GHz. El núcleo Prescott puede alcanzar el rendimiento del Athlon FX-55 de 2,6 GHz. Cuando Intel lanzó el Pentium 4, el producto anunciaba una velocidad de procesamiento de diseño de 10 GHz, que sería considerada una de las más importantes y quizás la mejor. Fallos de ingeniería conocidos en la historia
Se informó que el Pentium M era un diseño de referencia para el equipo de diseño de Intel, y el desarrollo del Pentium 4 fue esencialmente abandonado.
El desastroso final de Prescott fue resultado de la estrategia interna de Intel. Los departamentos de marketing exigen constantemente velocidades de reloj más altas para diferenciar sus productos de los de AMD. El diseño de procesadores está impulsado por las demandas del mercado, no por la arquitectura en sí. La progresión profesional también se basó en velocidades de reloj más altas, y cuando finalmente terminó el programa P4, tuvo un impacto severo en muchos ejecutivos con divisiones de escritorio bien financiadas.
Inicialmente había dos familias de productos Prescott en el mercado: la Serie E, con un bus frontal de 800MHz y soporte HyperExecution y la Serie A, con un bus frontal de 533MHz y sin HyperExecution; apoyo.
El LGA775 Prescott utiliza un sistema de clasificación que lo marca como la serie 5xx (Celeron D es la serie 3xx, Pentium M es la serie 7xx). La versión E-Series LGA775 está disponible en los números de modelo 5x0 (520-560), y la versión A-Series LGA775 está disponible en los números de modelo 5x5 y 5x9 (505-519). 519).
La serie 5x0J (y las correspondientes versiones de gama baja de la serie 5x5J y la serie 5x9J) introdujeron el bit XD (eXecute Disable) o bit Execute Disable en la línea de procesadores Intel. Esta tecnología, utilizada originalmente por AMD y conocida como bit NX, ayuda a evitar que ciertos tipos de código dañino se ejecuten ilegalmente al explotar los desbordamientos del búfer.
Intel también ha lanzado una serie de productos Prescott que admiten EM64T, la implementación de Intel de las extensiones de 64 bits de AMD64 para la arquitectura x86. Originalmente se denominaron Serie F y se vendieron solo a fabricantes de equipos originales, pero luego pasaron a llamarse Serie 5x1 y se vendieron al público en general. También se han lanzado dos modelos Prescott de gama baja con soporte EM64T basados en la serie 5x5/5x9, números de modelo 506 y 516.
Los Prescott 5x0, 5x0J y 5x1 incorporan la tecnología HyperExecution para acelerar los procesadores mediante software de ejecución múltiple como la edición de vídeo. Prescott 2M
En el primer trimestre de 2005, Intel lanzó una nueva versión del núcleo Prescott, numerada 6x0 y con el nombre en código "Prescott 2M". Incluye nueva tecnología de 64 bits (implementación AMD64, que Intel llama EM64T), XD, EIST (Intel Enhanced Boost Technology) y caché L2 de 2 MB. Sin embargo, en el modo EM64T, el umbral de caché más alto (tamaño de palabra doble) anula la mayoría de los beneficios del aumento de caché. El doble almacenamiento en caché no se realiza para aumentar la velocidad, sino para proporcionar el mismo margen de rendimiento en el modo de 64 bits.
Para acelerar el procesador en software multiproceso como la edición de vídeo, los procesadores Prescott 2M de la serie 6xx cuentan con tecnología Hyper-Execution.
El 14 de noviembre de 2005, Intel lanzó el procesador Prescott 2M utilizando VT (Virtual Technology, cuyo nombre en código es "Vanderpool"). Intel sólo ha lanzado dos procesadores Prescott 2M con frecuencia de 3,6 GHz y 3,8 GHz: el 662 y el 672. Cedar Mill
Intel lanzará su último procesador Pentium 4 en el primer trimestre de 2006, con el nombre en código "Cedar Mill". Cedar Mill utiliza un núcleo de proceso de 65 nm con una tubería de 31 etapas (igual que Prescott), FSB de 800 MHz, EM64T, preparación de hiperejecución y tecnología de virtualización. Cedar Mill se lanzará en formato Pentium 6x1 y 6x3, con una frecuencia de 2,8 GHz a 3,8 GHz, y si el mercado es lo suficientemente grande, Intel lanzará chips con una frecuencia de 4,0 GHz o más.
Dual Core
Intel ha lanzado tres versiones convencionales de doble núcleo del Pentium 4, comercializadas con el logotipo de Pentium D8xx. Estos chips son ampliamente elogiados por sus mejoras de rendimiento del 60-80% por velocidad de reloj. Además, se ha lanzado una versión extrema, que utiliza la tecnología Hyper-Execution para permitir que cuatro subprocesos se procesen en paralelo. Otras características incluyen la tecnología SpeedStep (3,0 GHz y superior), xD bit y EM64T. Los chips se introdujeron en el mercado en mayo de 2005. Logotipo de Pentium D cuando se presentó por primera vez
Apodado núcleo Smithfield, el procesador Pentium D de primera generación tenía dos núcleos Prescott conectados. El consumo de energía es de aproximadamente 155 vatios. Los desarrolladores de Intel lograron un aumento significativo en el consumo de energía (115 vatios) al ejecutar cada núcleo a una frecuencia de reloj muy baja. Todos los procesadores basados en Smithfield utilizan un bus frontal de 800 MHz excepto el 805, que utiliza un bus frontal de 533 MHz.
Presler, lanzado en el primer trimestre de 2006, es una versión de 65 nm del núcleo de Smithfield. El Pentium D basado en Presler tenía un bus frontal de 800 MHz y se lanzó en los modelos 920, 930, 940 y 950, funcionando a 2,8, 3,0, 3,2 y 3,4 GHz respectivamente. El Pentium Extreme Edition basado en Presler utiliza el modelo 955, funciona a 3,46 GHz, tiene un bus frontal de 1066 MHz y tecnología Hyper-Execution Full Read
Características técnicasCaracterísticas técnicas
Intel Pentium 4 Procesador Lista de diferentes versiones y sus diferentes características.
Nombre público
Núcleo
Frecuencia de CPU
Socket
FSB/Teoría
Ancho
Caché
Otras características
Versión inicial
Willamette
1,3 GHz -
2,0 GHz
423, 478
400 MHz /
3,2 GB/s
8 KB de datos L1 + 12 KB L1
Instrucciones / 256 KB L2
Pipeline de 20 etapas, instrucciones MMX / SSE / SSE2
P4A
Northwood
1,6 GHz - 2,8 GHz
478
400 MHz / 3,2 GB/s
8 KB de datos L1 + 12 KB de instrucciones L1 / 512 KB L2
Predicción de ramas mejorada y otros ajustes de pseudocódigo