Technische Neuerungen des Prescott
Betrachten wir uns die Architekturen einmal in der tabellarischen Übersicht:
| Merkmal |
Pentium 4 Extreme Edition "Northwood 2M" |
Pentium 4 "Northwood" |
Pentium 4 "Prescott" |
| Taktfrequenzen |
3.2-3.4 GHz |
2.0-3.4 GHz |
2.8E-3.4E GHz |
| Front Side Bus |
800 |
400/533/800 |
800 |
| Sockel |
Socket 478 |
Socket 478 |
Socket 478 |
| 1st Level DataCache |
8KB |
8KB |
16KB |
| 1st Level Trace Cache |
12 kµOps |
12 kµOps |
12 kµOps |
| 2nd Level Cache |
512 KB |
512 KB |
1024 KB |
| 3rd Level Cache |
2048 KB |
- |
- |
| Herstellungsprozess |
130 nm |
130 nm |
90 nm Strained Silicon |
| Transistoren |
178 Millionen |
55 Millionen |
125 Millionen |
| Die Größe |
237 mm² |
131 mm² |
112 mm² |
| Verdrahtung/Isolation |
6 Schichten Kupfer / SiOF |
6 Schichten Kupfer / SiOF |
7 Schichten Kupfer / CDO |
| Max. Leistungsaufnahme (TDP) |
103 Watt |
82
Watt (3.2C GHz) |
89 - 103 Watt |
| Max. Temperatur (Tcase) |
67°C |
70°C |
69,1 - 73,2°C |
| Multimediabefehle |
MMX/SSE/SSE2 |
MMX/SSE/SSE2 |
MMX/SSE/SSE2/SSE3 |
Was verbirgt sich hinter den Neuerungen? Der neue Pentium 4 in der Extreme Edition bietet als einzige Neuerung die höhere Taktfrequenz von nun 3.40 GHz gegenüber dem von uns bislang getesteten Modell. Die CPU basiert immer noch auf dem Northwood Core, und auch bei den technischen Details bleibt alles beim Alten. Geboten werden 2MB 3rd Level Cache, die zusammen mit den anderen Teilen des Prozessors zur Gesamtzahl von 178 Millionen Transistoren führen und sich auf einer Fläche von 237 mm² verteilen.
Auch Hyper-Threading und der Front Side Bus (FSB) bei 200 MHz quad pumped (effektive 800 MHz) bleiben unverändert. Geändert hat sich, verglichen zum 3.2 GHz Extreme Edition jedoch die werkseitige CPU Spannung. Diese wird beim neuen Extreme Edition mit 1.6V genannt und liegt damit um 0,05V höher. Deutlich anders sieht dies bereits beim neuen Pentium 4 mit Prescott Kern aus. Hier sind bereits in der Tabelle gleich Änderungen zum bisherigen Modell mit Northwood-Kern ersichtlich.
I. Optimierungen in der Prozessorarchitektur
Eine der Änderungen ist die neueste Variante von Intels NetBurst Microarchitecture, die erstmals im Prescott zum Einsatz kommt. Interessierte, die Ausführlicheres zu den Grundlagen der NetBurst Microarchitecture lesen möchten, verweisen wir an dieser Stelle auf unseren früheren Artikel zu diesem Thema.
Die NetBurst Architektur basiert in ihren Grundzügen auf einer langen Pipeline, die eine Befehlsverarbeitung in schneller Taktfolge erlaubt. Das Prinzip rührt von der Tatsache, dass eine Pipeline ermöglicht, neue Befehlsabarbeitungen zu beginnen, bevor die vorgehenden abgeschlossen sind.
Besaßen die bisherigen Pentium 4 Prozessoren Willamette und Northwood eine Pipeline mit 20 Stufen, so erweitert Intel diese beim Prescott auf 31 Stufen. Dieser Schritt war notwendig, da die Architektur ansonsten, bei den derzeitigen Taktfrequenzen des Northwood, an ihre Grenzen gestoßen wäre, ein weiteres Drehen an der Taktschraube aber nur mit einer längeren Pipeline möglich ist. Logischerweise wird diese Option auf der anderen Seite mit einem geringeren Verhältnis von Instruktionen pro Takt erkauft.
Die Gründe liegen hier in möglichen Abhängigkeiten der gerade abzuarbeitenden Instruktionen von Ergebnissen früherer Berechnungen. Diese können zum Stocken in der Pipeline, während der Wartezeit auf frühere Ergebnisse, führen oder schlimmstenfalls muss die gesamte Pipeline entleert werden. Dann müssen alle Zwischenergebnisse verworfen werden und die Pipeline erst mit den neuen Werten wieder befüllt werden.
