3.4.4. Порівняльна характеристика сімейства процесорів Pentium 4

Основною відмінністю процесорів сімейства Pentium 4 від інших сімейств є те, що він побудований на новій архітектурі — NetBurst. Нижче приведені деякі відмінні риси оригінальної архітектури NetBurst (деякі з них у майбутньому були змінені).

Конвеєр. Довжина конвеєра була збільшена до 20 кроків, тобто для завершення однієї команди процесору було потрібно 20 циклів. Даний крок дозволяв значно легше нарощувати тактову частоту, крім того, у перспективі це дозволяло значно підвищити швидкодію, але продуктивність у розрахунку на 1 МГц була менше, ніж у попередніх процесорів.

Модуль передбачення переходів (розгалужень). Щоб компенсувати недоліки застосування довгого конвеєра інженери Intel поліпшили схему передбачення розгалужень, у результаті правильність переходу передбачалася з імовірністю до 95 %.

Системна шина. У Pentium 4 використовується зовсім нова 128-бітна системна шина з двома 64-бітними лініями. Частота нової шини(FSB) складає 100 МГц (в останніх, тоді, моделей Pentium III вона складала 133 МГц), однак за рахунок передачі за 1 такт одночасно 4 пакетів (QPB — Quad Pumped Bus), ефективна частота шини складала 400 МГц, а пропускна здатність шини складала 3200 Мб/с.

Арифметико-логічний пристрій (АЛУ). В АЛУ обробляються цілочисельні команди. У новому процесорі АЛУ працює на подвоєній частоті ядра (у Pentium 4 1,5ГГц АЛУ працює на частоті 3 ГГц за рахунок використання обох фронтів сигналу). Таким чином, деякі інструкції виконуються за половину такту. У Pentium 4 використовуються два АЛУ.

Кеш-пам'ять першого рівня (L1). Як і колись кеш L1 розділений на дві частини: для команд і для даних. У кеші тепер зберігаються декодовані команди і розташовуються вони в порядку їхнього виконання (технологія Trace Cache), що збільшує продуктивність.

Математичний Співпроцесор (FPU). Математичний співпроцесор містить два модулі для операцій з плаваючою крапкою. Але реальну обчислювальну роботу виконує лише один модуль — це операції додавання (FADD) і множення (FMUL), другий модуль виконує операції обміну між регістрами і пам'яттю (FSTORE). Для процесора Pentium 4 1,4 ГГц співпроцесор забезпечує продуктивність у 1,4 GFLOPS. Приміром, у процесорах Athlon використовується співпроцесор, що складається з трьох модулів (один для операцій типу FSTORE, два інших для операцій типу FADD і FMUL) та який забезпечує продуктивність у 2 GFLOPS (для процесора Athlon 1 ГГц).

SIMD-розширення. У процесор Pentium 4 був доданий новий набір SIMD-розширень (SSE2), що додав 144 нові інструкції (68 цілочисельних інструкцій і 76 інструкцій для обчислень з плаваючою точкою.

Порівняльна характеристика сімейства процесорів Pentium 4 по технологічним, конструкторським, фізичним та ряду інших параметрів приведена в таблиці 3.9.

Таблиця 3.9. Порівняльна характеристика сімейства процесорів Pentium 4

Ім’я ядра	Дата випуску	Тактові частоти (ГГц)	Частота системної шини (FSB) (МГц)	Розмір кешу L1 (Кбайт) (для даних)+(тис.операцій)	Розмір кешу L2 (Кбайт)	Напруга живлення (В)	Кількість транзисторів (млн.)	Площа кристалу (мм2)	Максимальне тепловиділення (Вт)	Техпроцес (нм)	Роз’єм	Корпус (підтримувані технології)
Willamette	20.11.00	1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0	400	8+12	256	1,7 (1,75)	42	217	75,3	180	Socket 423, пізніше Socket 478	423-контактний FC-PGA2, 478-контактный mPGA (IA32, MMX, SSE, SSE2)
Northwood	07.08.01	1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,5; 2,6; 2,8	400	8+12	512	1,4751,55	55	146 (131)	89	130	Socket 478	478-контактний mPGA ( IA32, MMX, SSE, SSE2, HT (не всі моделі))
		2,26; 2,4; 2,53; 2,67; 2,8; 3,06	533
		2,4; 2,6; 2,8; 3,0; 3,2; 3,4	800
Prescott	02.02.04	2,8; 3,0; 3,2; 3,4	533, 800	16+12	1024	1,4	125	81	115	90	Socket 478, пізніше LGA775	478-контактный mPGA, 775-контактный FC-LGA4 ( IA32, MMX, SSE, SSE2)

Дані, які відносяться до усіх моделей сімейства процесорів Pentium 4:

- Разрядність регістрів: 32.

- Разрядність внутрішньої шини: 128.