奔騰4:Intel生産的第7代x86微處理器-中文百科頻道

基本介紹

Pentium 4首款産品工程代号為：Willamette，擁有1.4GHz左右的核心時鐘，并使用Socket 423腳位架構，于2000年11月發布。值得注意的是，Pentium 4有着非常快速到400MHz的前端總線，之後更有提升到533MHz、800MHz，它其實是一個100MHz時鐘頻率的四倍數據速率（QDR）前端總線，因此數據傳輸速率為4×100MHz。相應的，Pentium 4前期的競争對手AMD Athlon處理器采用雙倍數據輸率（DDR）前端總線，擁有266MHz或333MHz的數據傳輸速率（2×133MHz、2×166MHz）。

性能

令業界觀察人士感到意外的是，Pentium 4沒有在“整數處理速度”和“浮點性能”這兩個标準重要性能之一上比之前的P6架構設計有任何提升。相反，它通過犧牲每個周期的性能以實現非常高的時鐘速度和SSE性能。與英特爾的傳統保持一緻的是，Pentium 4也有低端Celeron〔通常稱為Celeron 4〕及Celeron版本和用于SMP配置的高端至強〔至強〕版本。

設計目标

Pentium 4的設計目标是适應更快的時鐘速度，因為消費者開始依據更高的時鐘購買計算機。在這方面Pentium 4是一個經典的市場驅動技術的範例。這很快就推動了超微半導體（AMD）的時鐘頻率神話運動。英特爾使用一個深度的指令流水線來實現這個目标，同其它如Pentium III和Athlon那樣的CPU相比Pentium 4降低了每個時鐘周期能夠處理的實際工作數目，但是它能夠以更高的時鐘速度工作。AMD則采用所謂的PR值來标示與Pentium 4相對應的Athlon XP處理器。英特爾在發表Pentium 4時向大衆宣布說，NetBurst架構能夠運行在10GHz。然而，NetBurst架構在4GHz遇到了無法解決的高功耗問題。這迫使英特爾在2005年年中放棄了Pentium 4，并轉向升溫更少的Pentium M，祭出“MoDT (Mobile on DeskTop)”的旗幟；由此，Pentium M也被重新定位為桌面和小型服務器市場。

核心架構

Willamette

第一款Pentium 4 Willamette設計過程經過了很長時間的延遲。它最初在1998年的一個産品發展路線中提出，像英特爾把Pentium III作為他們的主流産品一樣看待。當時，人們僅僅希望Willamette在面世時能夠突破1GHz的屏障。然而，當Pentium III發布以後，很明顯英特爾不能将Willamette稱為Pentium III。由于它的架構與Pentium III相比有很大的不同，Pentium 4采用NetBurst架構，它被命名為Pentium 4，這也終結了英特爾以羅馬數字命名的規則。許多業界專家認為，最初的1.4和1.5GHz P4的發布隻是在産品真正完善之前的一個權宜之計。根據這些專家的觀點，Willamette的發布是因為當時競争産品AMD AthlonThunderbird性能已經超過了Pentium III，并且英特爾對于Pentium III的改進還不現實。這個新的内核使用0.18微米〔180納米〕工藝生産，最初在主闆上使用Socket 423，後來的版本更改到Socket 478。

在性能測試中，Willamette的表現有點兒讓分析人士失望，因為它不僅在所有的測試環境中不能超過Athlon和最高頻率的Pentium III，而且很明顯它并不優于低端的AMD Duron。盡管售價為819美元（1000顆的批發價），它的銷售表現一般但是增長勢頭可觀，這在一定程度上是由于需要相對較昂貴的Rambus動态随機存儲器（RDRAM）所緻。Pentium III仍然保持英特爾最賣座的芯片，Athlon的銷售也稍稍領先于Pentium 4。

Northwood

2001年10月Athlon XP又一次為AMD赢得了明顯的領先，但是在2002年1月英特爾發布了使用Northwood内核的2.0和2.2GHz的Pentium 4。Northwood将二級緩存的大小從256KB增加到了512KB（晶體管數量從4200萬增加到5500萬）并且使用了130納米制造工藝。使用更小晶體管制造的芯片能夠在同樣的速度産生更少的熱量，或者工作在更高的時鐘頻率。不幸的是，對于許多用戶來說，這個新的芯片不能用來升級舊的系統，因為它需要一個新的插座（Socket 478），雖然後來又制造了能夠讓Socket 423使用Northwood處理器的轉換器。

Pentium

也是基于Northwood内核，Mobile Intel Pentium 4 Processor - M在2002年4月23日發布，它包括了英特爾的EIST技術來降低功耗，但是不包括超線程技術，L2最大512K，最高時鐘為3.06GHz。同時期的廉價版Celeron也有推出類似Mobile Pentium 4-M的處理器，FSB與P4-M相同但L2降為P4-M的一半隻有256K，後期的産品最高時鐘可達2.8GHz。

發展曆史

Extreme

2003年9月，在英特爾開發者論壇上，Pentium 4極緻版（Pentium 4 Extreme Edition,P4EE）面世了，這僅僅比AMD的Athlon 64和Athlon 64 FX（AMD64 FX）的發布早了一個星期。這個設計絕大部分與Pentium 4相同（以至于它們能工作在同一個主闆）,但是它增加了一個2MB的3級緩存。它與至強MP使用同一個Gallatin内核，盡管它使用Socket 478形式（不同于至強MP的603插座）和是至強MP速度兩倍的800MHz總線。它同時也提供LGA775版本。盡管英特爾宣稱極緻版主要面向遊戲人員，人們認為這是英特爾試圖減弱Athlon 64發布的震撼一種努力，将它戲稱為“緊急版本”。令人奇怪的是，盡管很多人批評英特爾從至強系列拼湊技術，但是很少有人批評AMD，AMD在它們的Athlon 64 FX上使用了同樣的方法（它與Opteron的差别甚至少于極緻版與至強 MP的區别）。增加的緩存的功效在不同環境會有所不同。在辦公室應用中，極緻版總體上比Northwood慢一點兒，這是由于L3緩存增加了門檻值。一些遊戲程序受益于增加的緩存，尤其是那些基于Quake III和Unreal引擎的遊戲。然而，提升最大的是在多媒體編碼領域，在這裡它不僅比奔騰4要快，而且比兩款Athlon 64快。

Prescott2M

英特爾在2005年第一季度發布了代号為“Prescott 2M”的編号6x0的新版Prescott内核。它包含了嶄新的64位技術（AMD64的實現，英特爾稱為EM64T）、XD、EIST（英特爾增強SpeedStep技術）以及2MB的L2緩存。然而，增加緩存帶來的優勢大部分被更高的緩存門檻、EM64T模式下的雙字大小所抵消。雙倍的緩存與其說是為了加快速度，不如說是為了提供同樣的空間以保證64位模式下的性能。6xx系列的Prescott 2M處理器為了加速用于如視頻編輯等多線程軟件的處理器，它們都包含有超線程技術。2005年11月14日，英特爾發布了帶有VT（虛拟技術，代号為“Vanderpool”）的Prescott 2M處理器。英特爾隻發布了兩款這種分别運行于3.6GHz 和 3.8GHz的Prescott 2M處理器：662和672。

CedarMill

英特爾将在2006年第一季度發布代号為'Cedar Mill'的最後一個奔騰4版本。有86W TDP的Cedar Mill有望解決Prescott的過熱問題。Cedar Mill有一個65nm工藝的内核，帶有31級的流水線（同Prescott一樣）、800MHz的FSB、EM64T、超線程和虛拟技術。Cedar Mill将帶有一個2MB的L2緩存。Cedar Mill将作為從頻率2.8GHz到3.8GHz的奔騰6x1和6x3發布，如果市場足夠大的話，英特爾将會發布4.0GHz或者更高時鐘頻率的芯片。

雙核

英特爾已經發布了市場推廣标識為Pentium D8xx的三款主流雙核Pentium 4版本。人們稱贊這些芯片每個時鐘速度有60-80%的性能提升。一個極緻版〔Extreme Edition〕也已上市，它有允許四個線程并行處理的超線程技術。其它的特點包括SpeedStep技術（在3.0GHz及以上版本）、xD bit和EM64T。這些芯片在2005年5月推向了市場。綽号為Smithfield内核的第一款Pentium D處理器使兩個相連的Prescott内核。電源消耗大約155瓦。英特爾開發人員通過讓每個内核工作在極低的時鐘頻率實現了降低了從Prescott的電力消耗（115瓦）的大幅度增加。極緻版工作在3.2GHz，主流型号的頻率分别為3.2、3.0和2.8GHz。除805使用533MHz FSB外，其他基于Smithfield的處理器都使用800MHz的FSB。

2006年第一季度推出的是Presler，它是一個Smithfield内核的65納米版本。基于Presler的Pentium D有800MHz的FSB、發布型号将是920、930、940、950，分别工作在2.8、3.0、3.2和3.4GHz。基于Presler的奔騰極緻版使用型号955，工作在3.46GHz，帶有1066MHz的FSB和超線程技術。