Difference between revisions 17255584 and 17255647 on ukwiki

{{Infobox Computer Hardware Cpu
| name             = Pentium 4
| image           = Pentium 4-2,4GHz.JPG
| caption         = Intel Pentium 4
| produced-start = 2000
| produced-end    = 2008
| slowest       = 1300 | slow-unit = MHz
| fastest      = 3800 | fast-unit = GHz
(contracted; show full)

Intel не розкриває розмірів свого Trace Cache в кілобайтах, однак, відомо, що в ньому може бути збережено до 12000 мікрооперацій.
* '''Rapid Execute Engine'''
Найбільш проста частина сучасного процесора – це [[ALU]] (арифметико-логічний пристрій). Завдяки цьому факту, 
[[Intel]] визнав можливим збільшити його тактову частоту всередині Pentium 4 вдвічі по відношенню до самого процесора. Таким чином, наприклад, в 1.4 ГГц Pentium 4 ALU працює на частоті 2.8 ГГц.

У ALU виконуються прості цілочисельні інструкції, тому, продуктивність нового процесора при операціях з цілими числами повинна бути дуже високою. Однак, на продуктивності Pentium 4 при операціях з речовими числами, MMX або SSE дворазове прискорення ALU ніяк не позначається. Таким чином, латентність ALU істотно знижується. Зокрема, на виконання однієї інструкції типу add Pentium 4 1.4 ГГц витрачає всього 0.35 нс, в той час як виконання цієї команди у Pentium III 1 ГГц займає 1 нс.
* '''SSE2'''
Реалізувавши у своєму процесорі Athlon новий конвеєрний FPU, AMD дуже сильно обігнала інтеловський Pentium III в продуктивності при операціях з речовими числами. Однак, Intel у своєму Pentium 4 не став зосереджуватися на вдосконалення свого FPU, а просто збільшив можливості блоку SSE. В результаті, в Pentium 4 має місце розширений набір команд SSE2, в якому до наявного набору з 70 інструкцій було додано ще 144. Таке рішення – результат NetBurst ідеології, основною метою якої є збільшення швидкості роботи з (contracted; show full)у команд викликано тим, що тепер операції з 128-бітними регістрами можуть виконуватися не тільки як з четвірками дійсних чисел подвійної точності, але і як з парами дійсних чисел подвійної точності, з шістнадцятьма однобайтовыми цілими, з вісьмома короткими двобайтовими цілими, з чотирма четырехбайтовыми цілими, з двома восьмибайтовыми цілими або з 16 байтовими цілими. Тобто, тепер SSE2 представляючи собою симбіоз MMX і SSE і дозволяє працювати з будь-якими типами даних, влезающими в 128-бітові регістри.


== Використання кешу ==
* '''L1 кеш'''
Що стосується кеша першого рівня в Pentium 4, оскільки тепер команди зберігаються в [[Trace Cache]], він призначений тільки для зберігання даних. Однак, його розмір в Pentium 4, заснованому на ядрі Willamette складає всього 8 Кбайт. Це виглядає досить невеликий цифрою навіть на тлі 16-килобайтной області даних в кеші L1 Pentium III. Однак, Intel був змушений скоротити обсяг кеша першого рівня в Pentium 4, так як ядро цього процесора і без того виходило занадто великим. Тим не менш, архітектура цього процесора може підтримувати L1-кеш і більшого розміру, тому, швидше за все, при переході на технологічний процес 0.13 мкм і нове ядро Northwood, цей кеш буде збільшено.

Однак, для збільшення продуктивності, Intel застосував для доступу до L1-кешу новий алгоритм, чим зменшив в Pentium 4 латентність цього кеша до двох процесорних тактів замість трьох тактів в Pentium III. Таким чином, враховуючи більшу тактову частоту Pentium 4, час реакції його L1 кешу складає всього 1.4 нс для 1.4 ГГц моделі проти 3нс у L1 кешу Pentium III 1 ГГц. Також як і у Pentium III, L1 кеш Pentium 4 є write through і асоціативним з 4 областями асоціативності. При цьому довжина одного рядка кеша L1 дорівнює 64 байтам.
* '''L2 Advanced Transfer Cache'''
Процесор Pentium 4 має Advanced Transfer Cache другого рівня об'ємом 256 Кбайт. Також, як і у Pentium III, L2-кеш має широку 256-бітну шину, завдяки якій процесори від Intel мають більш високу пропускну здатність кеша, ніж їх конкуренти від AMD, використовують 64-бітну шину кеша. Однак, на відміну від Athlon, в Pentium 4 (втім, також як і у Pentium III) L2 кеш не є ексклюзивним, тобто він дублює дані, що знаходяться в кеші L1. Так як Pentium 4 розрахований на обробку потокових даних, швидкість роботи L2-кеша для нього є одним з ключових моментів. Тому, Intel збільшив пропускну здатність кеша другого рівня в Pentium 4 в два рази. Це вдосконалення було зроблено завдяки передачі даних з L2-кеша на кожен процесорний такт, в той час, як дані з L2-кеша Pentium III передаються тільки на кожен другий такт. Таким чином, пропускна здатність L2-кеша Pentium 4, що працює, наприклад, з частотою 1.4 ГГц, має тепер значну величину 44.8 Гбайт/с. Для порівняння – пропускна здатність Advanced Transfer Cache у Pentium III 1 ГГц становить 16 Гбайт/с. Також як і у Pentium III, L2 кеш має вісім областей асоціативності та рядка довжиною 128 байт. Однак, на відміну від Pentium III, кожен рядок може бути вилучено не цілком, а 64-байтовим половинкам. Говорячи про систему кешування в Pentium 4, не можна обійти стороною і той факт, що архітектура NetBurst підтримує і кеш третього рівня розміром до 4 Мбайт. Однак, в Pentium 4 поки ця можливість використовуватися не буде. Вона зарезервована для майбутнього застосування в серверних процесорах.⏎
⏎
==Northwood==
Intel Pentium 4 1800 на ядрі Northwood

7 січня 2002 компанією Intel були анонсовані процесори Pentium 4 на новому ядрі Northwood на основі ядра ​​Willamette із збільшеним до ½ Мбайт об'ємом кеш-пам'яті другого рівня. Процесори на ядрі Northwood містили 55 млн транзисторів і вироблялися за новою 130 нм КМОП-технологією з мідними з'єднаннями. За рахунок використання нової технології виробництва вдалося значно скоротити площу кристала: кристал процесорів на ядрі Northwood ревізії (contracted; show full)
* {{Cite web|url=http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/processors/11103|title=Pentium 4: от Willamette до Prescott|archiveurl=http://www.webcitation.org/61BZPlSXH|archivedate=2011-08-25}}{{ref-en}}
* {{Cite web|url=http://www.hardwaresecrets.com/article/235|title=Inside P4 Architecture|archiveurl=http://www.webcitation.org/61BZRGf1l|archivedate=2011-08-25}}{{ref-en}}

== Див. також ==
* [[Pentium]]
* [[Intel]]

{{Intel CPU}}