Intel Pentium 4
Wikipedia
Intel Pentium 4 on Intelin valmistama suoritin, jonka ensimmäinen versio julkaistiin marraskuussa 2000. Se on suunniteltu tuomaan suorituskykyä erilaisiin käyttötarkoituksiin, kuten kuvan- ja videoiden käsittelyyn, peleihin ja multimediaan.
Pentium 4:n suunnittelufilosofia perustuu siihen, että suoritin hyvin pitkän liukuhihnansa ansiosta pystytään kellottamaan hyvin suureen kellotaajuuteen, jolloin se pystyy myös saamaan käskyjä valmiiksi nopeaa tahtia.
Käytännössä tämä suunnittelufilosofia soveltuu hyvin vain kontrollivuoltaan yksinkertaiseen laskentaan. Se myös monimutkaisti piirin ohjausyksikköä, joten muussa kuin DSP-tyyppisessä laskennassa Pentium 4 ei suuresta kellotaajuudestaan huolimatta tarjonnut suorituskykyetua perinteisimpiin suorittimiin nähden.
Suorittimeilla oli myös suuri 128 tavun kokoinen välimuistin lohkokoko minkä takia se myös soveltui hyvin paljon muistikaistaa käyttävään DSP-laskentaan, mutta vaati myös enemmän kaistaa muistilta muita ohjelmia ajettaessa.
Pentium 4:n väylä on 64 bittiä leveä ja se siirtää dataa 4 kertaa kellojaksossa. Väylän nopeudeksi yleensä ilmoitetaan datansiirtoväli, ei kellotaajuus.
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Willamette
Ensimmäisen sukupolven Pentium 4 -suoritin, koodinimeltään Willamette, oli valmistettu 0,18 um:n valmistustekniikalla, ja sillä oli 256 kB L2-välimuistia. Se julkaistiin marraskuussa 2000. Willametessa oli hyvin pitkä 20+8-vaiheinen liukuhihna; 8 vaihetta käskyjen dekoodausta ennen L1-käskyvälimuistia, joka talletti valmiiksi dekoodattuja käskyjä, ja 20 liukuhihnavaihetta L1-välimuistin jälkeen.
Willamette-pohjaisia P4-suorittimia oli saatavilla 1,3–2 gigahertsin taajuuksilla, ja se kilpaili lähinnä AMDn Athlonia ja Athlon XPtä vastaan, häviten niille yleisessä suorituskyvyssä, mutta voittaen signaalinkäsittelynopeudessa.
Williamette-suorittimien kanssa käytettiin tyypillisesti kallista RDRAM-tyyppistä muistia, koska Intelin ensimmäinen Pentium 4 -piirisarja i850 tuki vain tätä muistia, ja ensimmäiset Intelin seuraavaa, SDRAM- ja DDR-muistia tukevaa i845-piirisarjaa käyttävät emolevyt eivät tukeneet DDR-muistia.
Väylän kellotaajuus oli 100 MHz ja sen efektiivinen nopeus neloiskellotuksesta johtuen 400 MHz.
[muokkaa] Northwood
Toisen sukupolven Pentium 4 -suoritin kulki koodinimellä Northwood. Se oli valmistettu 0,13 um:n valmistustekniikalla, ja L2-välimuistin määrä oli nostettu 512 kilotavuun. Northwoodia pidetään yleisesti ottaen parhaana P4-pohjaisena suorittimena, ja Northwood pystyikin pitämään jonkinlaista suorituskykykaulaa AMD Athloniin ennen kuin AMD julkaisi Athlon64:n.
Ensimmäinen julkaistu Northwood-malli toimi 2,2 GHz taajuudella, mutta myöhemmin kellotaajuutta kasvatettiin 3,4 GHz taajuuteen asti.
Nortwoodin kanssa käytettiin tyypillisesti DDR SDRAM -muistia, koska uudemmat DDR-muistia käyttävät i845- ja i865-pohjaiset emolevyt olivat saapuneet markkinoilla, tarjoten samaa luokkaa olevan suorituskyvyn kuin paljon kalliimpaa RDRAM-muistia käyttävä i850.
Northwoodia oli saatavilla sekä (4*)100, (4*)133 että (4*)200 MHz väylätaajuuksilla.
Northwoodista lähtien Pentium 4 :ssa on ollut myös Hyper-Threading-ominaisuus, joka tarkoittaa sitä että suoritin näkyy käyttöjärjestelmälle kahtena suorittimena ja pystyy suorittamaan kahta säiettä yhtä aikaa. Koska suorittimen sisäiset laskentayksiköt on kuitenkin mitoitettu vain yhtä säiettä silmällä pitäen, saavutetaan kahden säikeen yhtäaikaisella ajamisella yhdellä Pentium 4 -suorittimessa keskimäärin vain n. 10 % tehohyöty, vaikka ohjelma pystyisikin ominaisuutta hyödyntämään.
Ensimmäisissä Northwood-suorittimissa HyperThreading oli kytketty pois päältä, todennäköisesti jotta sitä ehdittäisiin testata kunnolla ja varmistua sen toimivuudesta ennen sen julkaisua.
[muokkaa] Prescott
Viimeisen sukupolven Pentium 4, koodinimeltään Prescott erosi merkittävästi edeltäjistään. Siinä liukuhihnan pituus oli entistä pidempi, kokonaisuudessaan luokkaa 40 vaihetta. Lämpöongelmien takia piiri ei silti kellottunut merkittävästi Northwood-ydintä korkeammalle. Piirille oli lisätty myös tuki 64-bittiselle tilalle, ja se pystyy suorittamaan X86-64-käskykannan käskyjä. Ensimmäisissä malleissa tämä x86-64-tuki oli tosin kytketty pois päältä, todennäköisesti markkinapoliittisista syistä.
Vaikka piirissä oli korjattu joitain aikaisempien P4-suorittimien heikkouksia kuten hidas kokonaislukukertolasku ja hidas bittien shiftaus, piirin L1-datavälimuistin viive oli jouduttu hidastamaan kahdesta kellojaksosta neljään, minkä seurauksena kellojaksoa kohden tehtävä työ ei kasvanut edeltäjäänsä nähden, ja lopputuloksena oli piiri, joka tarjosi vain hyvin pienen suorituskykylisän edeltäjäänsä nähden, mutta kulutti selvästi enemmän tehoa ja siten tuotti selvästi enemmän lämpöä.
Socket 478 Prescott valmistettiin 0.09 um:n valmistustekniikalla, ja sen suurin virallinen kellotaajuus oli 3,2 gigahertsiä. Myöhemmin kuitenkin LGA775-kannan myötä Prescott-ytimelliset suorittimet olivat saatavilla peräti 3,8 GHz:n kellotaajuudella.
Prescottia valmistettiin sekä yhden että kahden megatavun L2-välimuistilla.
Prescottista valmistettiin myös versiota, joissa kaksi suoritinta oli yhdistetty samalle piirille, eli niin sanottuja tuplaydinprosessoreita. Näitä markkinoitiin nimellä Pentium D, sekä Pentium Extreme Edition
[muokkaa] Pentium 4 Extreme Edition
Pentium 4 Extreme Edition on Intel Xeon-prosessori laitettuna Pentium 4lle sopivaan kantaan. Se siis eroaa tavallisesta pentium 4sta siten, että siinä on suurempi L2-välimuisti, ja joissain malleissa on myös nopeampi väyläkellotaajuus. Pentium 4 Extreme Edition-malleja tehtiin sekä Nortwoodia että Presscottia vastaavien Xeonien pohjalta.
Pentium 4 Extreme Edition julkistettiin vastareaktiona AMDn Athlon64-prosessorille, intel halusi markkinoille Athlon64n nopeimpia malleja vastaan Pentium 4-mallin, jolla saadaan mahdollisimman suuri suorituskyky piittaamatta valmistuskustannuksista. Tästä syystä Editionia kutsuttiin sarkastisesti myös nimellä Emergency Edition.
[muokkaa] Pentium 4:n loppu
Alun perin Intelillä oli suunnitelmissa tehdä myös Prescottista edelleen kehitetty P4-pohjainen prosessori, koodinimeltään Tejas, mutta Prescottin ongelmien myötä Tejasista luovuttiin ja Intel päättikin alkaa kehittää seuraavan sukupolven prosessoriaan palaten takaisin P6-tyyppiseen suunnittelufilosofiaan eli keskipitkään liukuhihnaan ja mahdollisimman usean käskyn rinnakkaiseen suorittamiseen.
