Intel-Prozessor

Intel Pentium 4

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Architektur des Pentium 4

Der Pentium 4 basiert auf Intels NetBurst-Architektur und verrichtet deswegen pro Takt weniger Arbeit als andere CPU-Designs (z. B. Athlon oder Pentium III). Der Konkurrent Athlon 64 kann daher die gleiche Leistung wie der P4 bei weit weniger Takt erbringen. Ein weiterer Faktor, warum der P4 auf immer höheren Takt angewiesen ist, ist eine alte Schwäche der Intel-Gleitkommaeinheit, die dazu führt, dass spezielle Operationen wie Nulldivisionen oder Berechnungen, bei denen das Ergebnis keine sinnvolle Zahl (englisch Not a Number, NaN) oder unendlich ist, auf der FPU des Pentium 4 bis zu 950 (!) mal länger brauchen als auf dem AMD Athlon. Das Problem lässt sich zwar umgehen, indem man für Gleitkommaberechnungen konsequent die SSE-Einheit benutzt, allerdings sind viele Programme auf dem Markt nicht dafür optimiert.

[Bearbeiten] Thermische Überwachung

Mit dem Pentium 4 führte Intel einen erweiterten Überhitzungsschutz ein, genannt Thermal Throttling. Der Überhitzungsschutz des Pentium III führte bei einer ungenügenden Kühlung des Prozessors zur sofortigen Notabschaltung. Beim Pentium 4 ist diese Notabschaltung, die bei einer Chiptemperatur von etwa 125 °C greift, weiterhin vorhanden. Die zusätzliche Sicherheitsfunktion kann in zwei Betriebsarten verwendet werden. Im Automatik-Modus legt der Prozessor bei Überschreiten einer vom jeweiligen Modell abhängigen Temperatur (etwa zwischen 63 und 70 °C) Arbeitspausen ein, indem in einem ebenfalls modellabhängigen Puls-Pausenverhältnis der Arbeitstakt abgeschaltet wird. Der eigentliche Prozessortakt wird hierbei nicht reduziert. Der Pentium 4 kann aber auch in einem konfigurierbaren Modus betrieben werden, bei dem entweder vom BIOS oder vom Betriebssystem das Puls-Pausenverhältnis in acht Schritten bis auf minimal 12.5 % geändert werden kann.

Als Energiesparmechanismus ist diese Methode allerdings wenig geeignet, auch wenn mit entsprechender Software die Throttling-Schaltkreise gezielt gesteuert werden können. Der Mechanismus spart zwar einiges an Energie, dafür aber wird die Rechenleistung überproportional gedrosselt. Die Zielsetzung von Thermal Throttling ist es, den Prozessor vor dem Hitzetod zu bewahren, in solchen Fällen spielt die Performance keine Rolle. Weitaus effizientere Stromsparmechanismen wie SpeedStep senken zusätzlich zur Taktfrequenz auch die Spannung, können unbenutzte Teile des Prozessors und auch Peripheriebausteine abschalten, was einen erheblichen Teil der Energieersparnis ausmacht.

[Bearbeiten] Zukunft

Mit der Ablösung der NetBurst-Architektur ließ Intel auch den Pentium 4 auslaufen. Der sehr bekannte Markenname „Pentium“ wird derweil einzig beim Pentium Dual-Core fortgeführt, der allerdings technisch mit dem Pentium 4 nichts mehr zu tun hat.

[Bearbeiten] Modelldaten

[Bearbeiten] Willamette

Links: Northwood-Celeron (Sockel 478); rechts: Pentium 4 Willamette (Sockel 423)

L1-Cache: 8 KiB (Daten) plus 12.000 µOps (Instruktionen)
L2-Cache: 256 KiB mit Prozessortakt
MMX, SSE, SSE2
Sockel 423 und Sockel 478, AGTL+ mit 100 MHz Front Side Bus (quadpumped, FSB 400)
Betriebsspannung (VCore): 1,75 V
Verlustleistung (TDP): 48,9–75,3 Watt
Erscheinungsdatum: November 2000
Fertigungstechnik: 180 nm
Die-Größe: 217 mm² bei 42,0 Millionen Transistoren
Taktraten: 1.300–2.000 MHz
- Sockel 423: 1.300−2.000 MHz (100-MHz-Schritte)
- Sockel 478: 1.400–2.000 MHz (100-MHz-Schritte)

[Bearbeiten] Northwood

Pentium 4 mit 2,8 GHz (Northwood) - Oberseite

Pentium 4 mit 2,8 GHz (Northwood) - Unterseite

L1-Cache: 8 KiB (Daten) plus 12.000 µOps (Instruktionen)
L2-Cache: 512 KiB mit Prozessortakt
MMX, SSE, SSE2, teilweise Hyper-Threading (3.066 MHz und C-Modelle)
Sockel 478, AGTL+ mit 100, 133 und 200 MHz Front Side Bus (quadpumped, FSB 400/533/800)
Betriebsspannung (VCore): 1,53 V
Verlustleistung (TDP): bis 89 Watt
Erscheinungsdatum: Januar 2002
Fertigungstechnik: 130 nm
Die-Größe: 146 mm² / 131 mm² bei 55,0 Millionen Transistoren
Taktraten: 1.600–3.400 MHz
- 100 MHz FSB: 1.600, 1.800, 2.000, 2.200, 2.400, 2.500 und 2.600 MHz
- 133 MHz FSB (B-Modelle): 2.266, 2.400, 2.533, 2.667, 2.800 und 3.066 MHz
- 200 MHz FSB (C-Modelle): 2.400, 2.600, 2.800, 3.000, 3.200 und 3.400 MHz

[Bearbeiten] Prescott

L1-Cache: 16 KiB (Daten) plus 12.000 µOps (Instruktionen)
L2-Cache: 1.024 KiB mit Prozessortakt
MMX, SSE, SSE2, SSE3, Intel 64 (F- und 5x1-Modelle), XD-Bit (F- und J-Modelle), Hyper-Threading (Sockel-478-CPUs und 5x0/5x1-Modelle)
Sockel 478 und LGA775, AGTL+ mit 133 und 200 MHz Front Side Bus (quadpumped, FSB 533/800)
Betriebsspannung (VCore): 1,25–1,4 V
Verlustleistung (TDP): 89 bzw 115 Watt
Erscheinungsdatum: 2. Februar 2004 (Sockel 478), 21. Juni 2004 (Sockel 775)
Fertigungstechnik: 90 nm
Die-Größe: 112 mm² bei 125,0 Millionen Transistoren
Taktraten: 2,26–3,80 GHz
- Taktraten für Sockel 478:
  - 133 MHz FSB:
    - 2,26 GHz (nur 512 KiB L2-Cache)
    - 2,40 GHz
    - 2,80 GHz (kein HTT)
  - 200 MHz FSB:
    - 2,80 GHz
    - 3,00 GHz
    - 3,20 GHz
    - 3,40 GHz
- Modellnummern für Sockel 775: Die Liste der unterstützten Funktionen weicht für die Prozessorgruppe mit 133 MHz FSB von der üblichen Nomenklatur ab. Für Details siehe hier.
  - 133 MHz FSB:
    - 505(J), 506: 2,66 GHz
    - 511: 2,80 GHz
    - 515(J), 516, 517: 2,93 GHz
    - 519(F), 524: 3,06 GHz
  - 200 MHz FSB:
    - 520(J), 521: 2,80 GHz
    - 530(J), 531: 3,00 GHz
    - 540(J)(F), 541: 3,20 GHz
    - 550(J)(F), 551: 3,40 GHz
    - 560(J)(F), 561: 3,60 GHz
    - 570J, 571: 3,80 GHz

[Bearbeiten] Prescott 2M

L1-Cache: 16 KiB (Daten) plus 12.000 µOps (Instruktionen)
L2-Cache: 2048 KiB mit Prozessortakt
MMX, SSE, SSE2, SSE3, Intel 64, EIST, XD-Bit, IVT (nur 6x2-Modelle), Hyper-Threading
LGA775, AGTL+ mit 200 MHz Front Side Bus (quadpumped, FSB 800)
Betriebsspannung (VCore):
Verlustleistung (TDP): 84 Watt (bis 662) 115 Watt (ab 662)
Erscheinungsdatum: Februar 2005
Fertigungstechnik: 90 nm
Die-Größe: 135 mm² bei 169,0 Millionen Transistoren
Taktraten: 2,80–3,80 GHz
Modellnummern:
- 620: 2,8 GHz
- 630: 3,0 GHz
- 640: 3,2 GHz
- 650: 3,4 GHz
- 660: 3,6 GHz
- 662: 3,6 GHz
- 670: 3,8 GHz
- 672: 3,8 GHz