Pentium 4

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Il Pentium 4 è un microprocessore x86 di settima generazione prodotto da Intel, ed è il primo design originale di quest'ultima dai tempi del Pentium Pro, nel 1995. Il processore originale, chiamato Willamette, fu lanciato il 20 novembre del 2000 con frequenze di 1,4 GHz e 1,5 GHz.

[modifica] La nuova architettura

A partire dal Pentium Pro, si erano succeduti processori basati sull'architettura "P6", con marginali miglioramenti (il Pentium II, il Pentium III, ed i vari Celeron); il Pentium 4 invece si basa sulla nuova architettura NetBurst. Inoltre fu introdotto un velocissimo FSB a 400 MHz, formato in realtà da quattro bus a 100 MHz; tuttavia la larghezza di banda era pari a quattro volte quelle di un bus a 100 MHz, e fu così considerato come un unico bus a 400 MHz (il competitore più veloce non andava oltre i 133 MHz effettivi).

[modifica] Inefficienza in cambio di scalabilità

Per la sorpresa di molti tecnici del settore, il nuovo processore non migliorava il design P6 né nel calcolo intero, né in virgola mobile, generalmente considerati i fattori chiave nelle prestazioni di un processore. Furono sacrificate le prestazioni nel singolo ciclo di clock per guadagnare su due fronti: nella massima frequenza raggiungibile, e nelle prestazioni sfruttando le nuove librerie SSE2 che andavano ad aggiungersi alle precedenti SSE ed MMX.

Il Pentium 4 "svolge molto meno lavoro" in ogni ciclo di clock rispetto ad altre CPU (come ad esempio i vari AMD Athlon o i vecchi Pentium III), ma l'obiettivo iniziale di sacrificare le prestazioni sul singolo ciclo di clock era bilanciato dalla possibilità di aumentare molto velocemente la frequenza di funzionamento, caratteristica che portava comunque a ottime prestazioni paragonabili a quelle dei processori della rivale AMD, pur seguendo una strategia diversa. Tutto questo è andato avanti fino a quando il processore ha trovato problemi insolubili di eccessiva produzione di calore, poco prima di raggiungere i 4 GHz (fermandosi effettivamente a 3.8 GHz con il core Prescott), molto lontano dagli annunci entusiastici del lancio che parlavano di scalabilità fino a 10 GHz.

Alla metà del 2005, resasi conto che ormai la "corsa ai GHz" era finita, la casa produttrice ha spostato la sua attenzione sull'architettura del Pentium M, molto più efficiente a parità di frequenza di funzionamento, cominciando lo sviluppo di alcuni derivati dedicati al segmento desktop e piccoli server. Infatti l'architettura del Pentium M, è ottimizzata anche dal punto di vista energetico, ed è basata sul design del Pentium III. Questo significa essenzialmente che Intel è tornata al Pentium III e che del Pentium 4 sopravviverà solo il sistema del FSB, oltre ovviamente ad una serie di tecnologie collaterali come Hyper-Threading, SSE2, SSE3, EM64T e XD-bit.

[modifica] Stessa architettura per tutti i segmenti di mercato

Come ormai consuetudine dai tempi del Pentium II, Intel ricavò dai vari step evolutivi del Pentium 4 anche versioni indirizzate ad altri ambiti del mercato: per il mercato dei pc economici arrivarono le versioni economiche del chip, che continuavano comunque a chiamarsi Celeron, mentre per il settore dei server di medio livello vennero ricavate versioni per sistemi multiprocessore che presero il semplice nome di Xeon. Successivamente arrivarono anche le versioni mobile con i Pentium 4-M prima, e i Mobile Pentium 4 poi.

[modifica] Caratteristiche principali delle varie evoluzioni del Pentium 4

[modifica] Willamette

Il primo Pentium 4 aveva core Willamette ed operava ad una frequenza di 1,5 GHz. Inizialmente la sua architettura lo rendeva più lento dei propri antagonisti, Pentium III ed Athlon, ma poi l'enorme scalabilità gli consentì di arrivare in meno di una anno alla barriera "storica" dei 2 GHz, soglia a cui dovette cedere il passo al suo successore Northwood.

Per approfondire, vedi la voce Willamette.

[modifica] Northwood

Per abbattere la barriera dei 2 GHz, arrivò Northwood, i cui miglioramenti consistevano in un ampliamento della memoria cache L2, che passava da 256 KB a 512 KB, e il passaggio ad un nuovo processo di produzione a 130 nm. Cambiò anche il socket che divenne il 478, e col tempo arrivarono anche aggiornamenti alla frequenza di BUS che passò dagli iniziali 400 MHz, a 533 Mhz e poi addirittura a 800 MHz. Dal modello a 3,06 GHz (l'ultimo a 533 MHz di bus) venne introdotta anche la tecnologia Hyper-Threading che venne estesa a tutta l'ultima gamma con bus a 800 Mhz da 2,4 GHz fino all'ultimo Northwood arrivato sul mercato a 3,4 GHz.

Per approfondire, vedi la voce Northwood.

[modifica] Extreme Edition

Nel settembre del 2003 fu annunciato all'Intel Developer Forum il Pentium 4 Extreme Edition (P4EE), poco più di una settimana prima del lancio dell'Athlon 64 e dell'Athlon 64 FX (anche se la sua commercializzazione, per la verità molto scarsa, iniziò solo il 3 novembre). Il design rimaneva pressoché invariato rispetto al Northwood (per farlo funzionare sulle stesse schede madri), ma possedeva ulteriori 2 MB di cache L3 ereditati dal progetto dello Xeon Gallatin. Un anno più tardi, il 15 novembre 2004 fu aumentata la velocità di bus da 800 MHz a 1066 MHz, con un piccolo miglioramento delle prestazioni, ma fu rilasciato solo un chip che utilizzava tale frequenza di bus, il modello a 3,46 GHz. Successivamente anche il Pentium 4 Extreme Edition passò al core Prescott. Il nuovo EE a 3,73 GHz aveva le stesse caratteristiche di un Prescott della serie 6x0, ma con un bus a 1066 MHz.

Per approfondire, vedi la voce Pentium 4 EE.

[modifica] Prescott

Il 2 febbraio 2004 Intel lanciò un nuovo core, chiamato Prescott. Questo era prodotto con un processo a 90 nm, mai usato prima, ed era una revisione profonda del processore, tanto che alcuni si stupirono del fatto che non fu chiamato "Pentium 5". Le sue caratteristiche dovevano consentirgli di ricominciare la "corsa ai GHz", ma non fu propriamente così; essa effettivamente ripartì ma si arresto velocemente a 3,8 GHz senza nemmeno raggiungere la soglia "psicologica" dei 4 GHz originariamente previsti. Considerando che Intel prevedeva di poter portare il Pentium 4 fino a 10 GHz, questo resta l'insuccesso più pubblicizzato, se non più grave, nella storia del marchio. Intel ha rilasciato il 21 febbraio 2005 un nuovo processore Prescott, chiamato "6xx", con tecnologie EM64T, XD-bit e SpeedStep oltre ad una cache L2 di 2 MB. Il vantaggio di quest'ultima è tuttavia pressoché annichilito dall'alta latenza di questa e dalla doppia dimensione delle parole in modalità EM64T: risulta quindi un tentativo di mantenere le performance anche in modalità 64 bit.

Per approfondire, vedi la voce Prescott.

[modifica] Cedar Mill

Ad inizio 2006 è stato rilasciato il nuovo core Cedar Mill, un Prescott costruito con processo produttivo a 65 nm. L'architettura è la stessa di Prescott, e anche le tecnologie implementate sono le stesse presenti nelle ultime evoluzoni del predecessore. Monta una pipeline a 31 livelli (come Prescott) e, sempre come Prescott, ha 2MiB di cache L2. La gamma di frequenze va da 2.8 GHz a 3.8 GHz. Cedar Mill risolve i problemi di temperatura del predecessore con una tolleranza fino a 86 W e implementa le nuove tecnologie di virtualizzazione Vanderpool.

Per approfondire, vedi la voce Cedar Mill.

[modifica] Modelli arrivati sul mercato

La tabella seguente mostra tutti i modelli di Pentium 4 arrivati sul mercato. Molti di questi condividono caratteristiche comuni pur essendo basati su core diversi; per questo motivo, allo scopo di rendere maggiormente evidente tali affinità e "alleggerire" la visualizzazione alcune colonne mostrano un valore comune a più righe. Di seguito anche una legenda dei termini (alcuni abbreviati) usati per l'intestazione delle colonne:

• Nome Commerciale: si intende il nome con cui è stato immesso in commercio quel particolare esemplare.
• Data: si intende la data di immissione sul mercato di quel particolare esemplare.
• Socket: lo zoccolo della scheda madre in cui viene inserito il processore. In questo caso il numero rappresenta oltre al nome anche il numero dei pin di contatto.
• Clock: la frequenza di funzionamento del processore.
• Molt.: sta per "Moltiplicatore" ovvero il fattore di moltiplicazione per il quale bisogna moltiplicare la frequenza di bus per ottenere la frequenza del processore.
• Pr.Prod.: sta per "Processo produttivo" e indica tipicamente la dimensione dei gate dei transistors (180 nm, 130 nm, 90 nm) e il numero di transistor integrati nel processore espresso in milioni.
• Voltag.: sta per "Voltaggio" e indica la tensione di alimentazione del processore.
• Watt: si intende il consumo massimo di quel particolare esemplare.
• Bus: frequenza del bus di sistema.
• Cache: dimensione delle cache di 1° e 2° livello.
• XD: sta per "XD-bit" e indica l'implementazione della tecnologia di sicurezza che evita l'esecuzione di codice malevolo sul computer.
• 64: sta per "EM64T" e indica l'implementazione della tecnologia a 64 bit di Intel.
• HT: sta per "Hyper-Threading" e indica l'implementazione della esclusiva tecnologia Intel che consente al sistema operativo di vedere 2 core logici.
• ST: sta per "SpeedStep Tecnology" ovvero la tecnologia di risparmio energetico sviluppata da Intel e inserita negli ultimi Pentium 4 Prescott serie 6xx per contenere il consumo massimo.
• VT: sta per "Vanderpool Tecnology", la tecnologia di virtualizzazione che rende possibile l'esecuzione simultanea di più sistemi operativi differenti contemporaneamente.
• Core: si intende il nome in codice del progetto alla base di quel particolare esemplare.

[modifica] Successori

Con i problemi incontrati dal core Prescott Intel ha deciso di fermare lo sviluppo del successore di questo core, Tejas e anche di quello dedicato agli Xeon, Jayhawk nel maggio 2004.

[modifica] Processori Dual Core

Con l'arrivo dei primi processori dual core, Intel ha deciso di abbandonare il nome "Pentium 4" per passare a Pentium D, anche se il primo processore dual core Smithfield è formato essenzialmente da 2 Prescott uniti sullo stesso package e l'imminente Presler da due Cedar Mill.

[modifica] La morte del Pentium 4

Intel ha dichiarato che a febbraio 2007 sospenderà la produzione dei modelli 524, 630, 640, 650, 660 e 670. Ad aprile invece, termineranno una poco gloriosa esistenza i Pentium 4 521 e 541.

[modifica] Voci correlate

• Architettura Pentium 4
• Lista di tutti i processori Intel (passati, presenti e futuri)
• Pentium III
• Pentium D
• Celeron
• Celeron D
• Pentium 4-M
• Mobile Pentium 4
• Pentium 4 EE
• Willamette
• Northwood
• Prescott
• Cedar Mill

Lista dei microprocessori Intel
Famiglia 4 bit/8 bit: 4004 | 4040 | 8008 | 8080 | 8085     Famiglia 16 bit: 8086 | 8088 | 80186 | 80286
Famiglia 32 bit: 80386 | 80486 Famiglia Pentium: Pentium | Pentium Pro | Pentium II | Celeron | Pentium III | Pentium III-M | Pentium 4 | Pentium 4-M | Mobile Pentium 4 | Pentium 4 EE | Celeron D | Pentium D | Pentium EE Settore Mobile: Pentium M | Celeron M Famiglia Core:Core Duo | Core Solo | Core 2 Duo | Core 2 Extreme Settore Server: Xeon Non x86 compatibili: Intel iAPX 432 | Intel i860 | Intel i960 Famiglia IA-64: Itanium | Itanium 2