Процессор Pentium 4, ранее известный как процессор Willamette, является изделием с принципиально новой архитектурой. Он построен на основе микроархитектуры Intel NetBurst. Содержит 42 млн. транзисторов. Создан с использованием хорошо отлаженной и проверенной на процессорах предыдущего поколения технологии 0,18 мкм. Ядро получило наименование Willamette.

Использование в архитектуре Pentium 4 технологии гиперконвейерной обработки позволило значительно увеличить рабочую частоту. Линейка процессоров начинается с моделей, рассчитанных на частоты 1,3; 1,4; 1,5 ГГц и т. д.

Для обеспечения безостановочной работы конвейера большой длины (20 шагов), функционирующего на большой частоте, потребовалось значительное изменение внутренней архитектуры ядра. Например, внедренная технология Advanced Dynamic Execution Engine улучшает предсказание ветвлений, а блоки Arithmetic Logic Unit (ALU) работают на удвоенной по сравнению с ядром частоте.

Высокая производительность определяется эффективной работой кэшпамяти первого (L1 = 8 Кбайт) и второго (L2 = 256 Кбайт) уровней, интегрированных в состав кристалла ядра. Как и у процессоров предыдущей разработки Pentium III с ядром Coppermine, кэш-память L2 подключена посредством 256-разрядной шины (Advanced Transfer Cache). Она работает на частоте ядра процессора, обеспечивая высокую его производительность.

С целью оптимизации работы внутренних узлов ядра расширен набор команд. Дополнительный набор, представляющий собой дальнейшее развитие технологий ММХ и SSE, получил наименование SSE2 (Streaming SIMD Extensions 2, 144 новых инструкции).

В результате внедрения указанных нововведений Pentium 4 позиционируется как мощный процессор, ориентированный в основном на выполнение задач с минимальным количеством ветвлений, таких как Internet и мультимедиа. Как известно, доля таких задач неуклонно увеличивается.

Следует отметить, что высокая рабочая частота потребовала не только коренной переработки внутренней структуры процессора, но и внесение соответствующих изменений в архитектуру компьютера. Новая шина процессора при тактовой частоте 100 МГц осуществляет передачу данных с частотой 400 МГц (Quad-pumped — 4Х) при передаче и обработке адресной части с частотой 200 МГц (2Х). Следующий стандарт для процессора предусматривает увеличение тактовой частоты до 133 МГц, что обеспечивает передачу данных с частотой 533 МГц и потоком данных 4,3 Гбайт/с.

Процессоры Pentium 4 с ядром Willamette выполнены в двух вариантах конструктива FCPGA (Flip Chip Pin Grid Array), предусматривающих использование разъемов Socket 423 и Socket 478. Напряжение, подаваемое на ядро (Vcore) процессоров с Socket 423, составляет 1,7 и 1,75 В, для процессоров с Socket 478 - 1,75 В.

Для процессоров Pentium 4 фирма Intel разработала следующие чипсеты: П i850 — (MCH+ICH2+FWH), рассчитанный на 2 канала памяти Rambus; О i845 - SDRAM (PC133); П i845 B-step (i845D) - DDR SDRAM.

Свои чипсеты выпустили фирмы VIA и SiS: P4X266 — DDR SDRAM и S1S645 — DDR333 SDRAM.

Указанные элементы, ставшие основой соответствующих материнских плат, позволяют реализовать возможности новой архитектуры ядра и высокий потенциал технологии. При этом в архитектуры многих материнских плат заложены соответствующие средства разгона, которые совместно со схемами аппаратного мониторинга (hardware monitoring) постепенно становятся обязательным атрибутом современных материнских плат. Несмотря на традиционную, как и в случае предыдущих разработок, фиксацию частотных множителей, такие платы позволяют за счет увеличения тактовой частоты шины FSB реализовывать значительный потенциал существующих процессоров Pentium 4. Так, например, для моделей 1,7 ГГц (Socket 478) разгоном удается увеличить производительность процессоров нередко на 20%, а для некоторых моделей 1,4 ГГц (Socket 478) — на 25—30%. При этом в соответствии с теорией и практикой разгона еще больший потенциал ожидается для моделей, основанных на использовании более совершенных технологических процессов. Это, например, первые представители процессоров Pentium 4 с ядром Noithwood (Socket 478), созданные по технологии 0,13 мкм, а также последующие изделия, основанные на использовании техпроцессов 90 нм (100 нм = 0,1 мкм), 65 нм, 45 нм и т. д.

Тепловые параметры процессора Pentium 4 (Socket 423)

Тепловые параметры процессора Pentium 4 (Socket 478)

Дизайн и программирование - Joker -  2005г.