Pentium IV (+ heaper trading) porownanie ze starszymi wersjami

Procesor (CPU - Central Processing Unit) możemy nazwać "mózgiem" komputera. Jest to centralna jednostka obliczeniowa odpowiedzialna za wykonywanie instrukcji uruchomionych programów. Procesor jest odpowiedzialny za nadzór i synchronizację pracy urządzeń w komputerze. Centralny procesor składa się z 3 głównych części: jednostki arytmetyczno-logicznej (ang. ALU - Arithmetic and Logic Unit) odpowiedzialnej za obliczenia, rejestrów oraz jednostki sterującej. Rejestr składa się z małych komórek pamięci, w których przechowywane są adresy danych miejsc pamięci operacyjnej oraz wyniki obliczeń. Jednostka sterująca dostarcza arytmometrowi dane do obliczeń z pamięci operacyjnej i z powrotem, oraz jest odpowiedzialna za właściwą kolejność przetwarzania danych.

Jest kilka cech odróżniających procesory od siebie. Najważniejsze z nich to:
1) architektura (CISC, RISC),
2) liczba bitów przetwarzanych w jednym cyklu (np. procesory 16-bitowe, 32-bitowe),
3) częstotliwość taktowania podawana w MHz lub GHz.

Różnice między architekturami:
Architektura CISC (ang. Complex Instruction Set Computing - obliczenia z rozbudowanym zestawem instrukcji). Według tej architektury były robione pierwsze procesory, które zostały wyposażone w pełny zestaw instrukcji mający im zapewnić wykonanie każdego polecenia użytkownika (a konkretnie programu). Okazało się jednak, że w większości wypadków większość instrukcji nie było w ogóle wykorzystywanych. Na tej architekturze bazują procesory Intel Pentium czy K6.
Architektura RISC (ang. Reduced Instruction Set Computing - obliczenia ze zredukowanym zestawem instrukcji). Na tej architekturze bazują najnowocześniejsze i najbardziej wydajne procesory, takie jak Alpha (z 1992 roku 64-bitowe) oraz PowerPC (np. dla Macintosh). Są to głównie procesory tworzone pod procesory.



Różne typy gniazd:
Slot 1 - ten typ gniazda wprowadzono wraz z pojawieniem się procesorów Pentium II. Jest następcą gniazd Socket 7 i Socket 8. Procesor umieszczony w Slocie 1 jest prostopadle przyległy do płyty głównej. Procesory pod Slot 1 obudowywane są w kasetki typu SEP (ang. Single Egde Package - opakowanie z pojedynczą krawędzią) - np. dla Celeronów 266 do 433 MHz lub SEC (ang. Single Edge Contact - kontakt przez jedną krawędź) - Pentium II, Pentium III. Slot 1 jest dla procesorów wyposażonych w 242 piny.
Slot 2 - rozbudowana wersja Slotu 1 dla procesorów wyposażonych w złącze 330-pinowe. Pasuje do niego procesor Xeon w wersji Pentium II oraz Pentium III.
Socket 370 - jest to typ gniazda ZIF Socket (procesor jest równolegle przymocowany do płyty głównej, gniazdo charakteryzuje się białym kolorem, do wyjmowania procesora służy specjalna nóżka umieszczona obok). Posiada 370 otworów na piny procesora i pasuje do procesorów Pentium III oraz Celeron (wersje PPGA lub FCPGA). Ma wymiary 50x50 mm.
Socket 423 - to kolejne gniazdo typu ZIF Socket. Ma 423 otwory na piny procesora. Pasuje do niego procesor Pentium IV (pierwsze wersje). Ma wymiary 61x73 mm.
Socket 478 - także typu ZIF Socket. Posiada 478 otworów na piny procesora. Pasuje do niego procesor Pentium IV oraz Celeron. Ma wymiary 37x33 mm.
Socket 7 - nieco starsze gniazdo typu ZIF Socket. Pasują do niego procesory piątej generacji, tj. Pentium czy AMD K-6/K-6-2. Posiada 321 otworów na piny procka i ma wymiary 50x50 mm.
Socket 8 - gniazdo typu ZIF Socket dla procesorów Pentium Pro (wersja Pentium dla serwerów wprowadzona w 1995 roku). Posiada 387 otworów na piny procesora.

Pentium to szereg 32-bitowych procesorów stworzonych przez firmę Intel. Pierwsze procesory pentium zostały wprowadzone w 1993 roku. Były taktowane zegarem o częstotliwości od 75 MHz do 200 MHz, w późniejszym okresie zaczęto stosować w nich technologię MMX. Kontynuacją procesorów Pentium są procesory Pentium II oraz ich słabsza wersja Celeron o częstotliwości taktowania 233 do 500 MHz. Natomiast następcą Pentium II jest procesor Pentium III taktowany z częstotliwością od 450 do 733 MHz .
Na przełomie 2000 i 2001 roku pojawił się na rynku Pentium 4 (nazwa kodowa Willamette, Northwood, Presscott) to opracowany przez firmę Intel, procesor siódmej generacji stanowiący kontynuacje rodziny układów Pentium. Jednostka w odróżnieniu od swego poprzednika - Pentium III, posiada szereg innowacji technologicznych, z których najbardziej spektakularne polega na wydłużeniu potoków wykonawczych, przy jednoczesnym zmniejszeniu liczby tranzystorów potrzebnych do realizowania poszczególnych etapów obliczeń. Dzięki temu możliwe było zwiększenie częstotliwości zegara zachowując jednocześnie tę samą technologię wytwarzania. Inne przełomowe rozwiązania konstrukcyjne to mechanizm podwójnego wspomagania jednostki stałoprzecinkowej (Double Pumped Integer ALU) umożliwiający taktowanie procesora z podwójną prędkością (np. z 1,5 GHz do 3 GHz) czy rozszerzone o dodatkowe 144 rozkazy instrukcje SIMD (SSE2), dzięki którym wzbogacono możliwości procesora, np. w zakresie kompresji/dekompresji obrazu w czasie rzeczywistym lub szyfrowania danych. Willamette korzysta ponadto z magistrali systemowej o częstotliwości aż 533 MHz, dzięki czemu osiąga maksymalną przepustowość nawet do 3,2 GB/s. Procesor wytwarzany jest w technologii 0,18 lub 0,13 mikrometra (zależnie od wersji) i posiada zintegrowaną z jądrem procesora pamięć podręczną L1 i L2. Jednostka umieszczona została w nowym typie obudowy wymagającym również odpowiedniej podstawki (Socket 423 Socket 423. Jednak jak ogłosił Intel do nowszych procesorów o kodowej nazwie Northwood jest stworzona podstawka Socket 478)-.po tym zwiększona tez mnożnik 14 na 15
Produkowane przez firmę wersje taktowane są zegarami: 1,3 do 3,06GHz Ostatnio Intel(R) wprowadził do sprzedaży procesory Pentium® 4 z zegarem 3,73 GHz. Kolejna nowość to technologia

Hyper-Threading.
Technologia hiperwątkowości sprawia, że oprogramowanie, systemy operacyjne „widzą” dwa procesory zamiast jednego. Umożliwia budowanie wydajnych komputerów stacjonarnych nowego typu, które szybko pracują z kilkoma aplikacjami jednocześnie lub zapewniają dodatkową moc pojedynczym programom przystosowanym do pracy wielowątkowej.
Hiperwątkowość zwiększa wydajność komputera nawet o 25 procent (bez zwiększania częstotliwości zegara).
Z doświadczeń użytkowników wynika, że niebagatelne znaczenie mają flagi stosowane przy kompilacji, i to w zależności od konkretnego jądra: seria 2.6 najwięcej zyskuje przy opcji -march=pentium4, z kolei dotychczasowa 2.4 lepiej ma się dzięki użyciu -march=i686 -- przynajmniej w Fedorze. Różnice wydajności między tymi opcjami sięgają 33%, a więc warto przy kompilacji jądra z HT zwrócić uwagę na ten drobiazg.
Oprócz tego Intel przekroczył jeszcze jedną barierę w historii komputerów PC, ogłaszając premierę procesora Pentium 4 taktowanego zegarem 3,06 GHz. To pierwszy powszechnie dostępny w sprzedaży mikroprocesor, który działa z szybkością 3 miliardów cykli na sekundę. Taki wynik jest możliwy dzięki wykorzystaniu najbardziej zaawansowanej technologii wytwarzania półprzewodników - procesu 0,13 mikrona. Pentium 4 to najwydajniejszy na świecie procesor dla komputerów biurkowych


Rozwój poszczególnych wersji jest bardzo burzliwy. Każda nowa wersja posiada pewne unowocześnienia.
Pentium IV 1,6 GHz jest tak naprawdę procesorem 1,5 GHz ze zwiększonym mnożnikiem z 15 na 16. Natomiast Pentium IV ma zwiększony mnożnik z 16 na 17. I tak było aż do procesorów Pentium IV 2,0 GHz Dopiero w procesorze Pentium IV 2,2 GHz zaszły pewne zmiany. Przede wszystkim zmieniono rdzeń. Willamette zmieniono na Northwood ( 0,13 mikrona). Mnożnik zwiększono do 22. Zmiany zaszły również w pamięci podręcznej. Zwiększono Cache L2 z 256 na 512 kb, Cache L1 pozostało bez zmian. Dopiero w procesorze Pentium IV 2,2 GHz zaszły pewne zmiany


Następnie Intel wypuścił procesor taktowany 2,53 GHz. Również na rdzeniu Northwood, ale ze zwiększoną magistralą ze 100 na 133 MHz. Efektywna magistrala wynosi więc 533 MHz co przy mnożniku 18 daje 2,53 GHz. Obniżono także napięcie rdzenia na 1,5V



W tym samym czasie wypuszczono także procesor o kodowej nazwie Prescott (0.09) Częstotliwość taktowania procesora wynosiła 2,4 GHz częstotliwość taktowania magistrali wynosiła 533 MHz mnożnik ustawiono na 18, a pamięć Cache L2 zwiększono do 1024 kb
oraz dodano jedną instrukcję do procesora, SSE3

Intel dużo zmienił w tych procesorach. Zmniejszył początkowo nieco taktowania na 2,4 GHz. Zwiększono jednak magistralę na 200 MHz, efektywną magistralę na 800 MHz. Aby wszystko działało sprawnie zmiejszono mnożnik na 12.

Przepływ danych - dwa strumienie danych w procesorze z technologią Hyper-Threading zaznaczono kolorem jasnym i ciemnym. W miejscach zaznaczonych I trapezami oba wątki są rozdzielane i kierowane do odpowiednich jednostek


Następnie Intel zwiększał tylko zmnożnik, aby uzyskać więcej mega herców i lepszą wydajność. Doszedł tak do częstotliwości 3,20 GHz.
Intel Pentium 4 (S478) 3.20E GHz HT jest osadzony na Prescott, z mnożnikem 16 na magistrali 800 MHz z 1024 kb pamięci Cache L2 oraz z rozszerzeniami instrukcji MMX SSE, SSE2, SSE3.

Najnowsza wersja Pentiuma zostala wprowadzona 21. 02. 2005. Jak oczekiwano, Intel przedstawił oficjalnie nową rodzinę procesorów, które obsługują aplikacje 64-bitowe, cechują się technologią oszczędzającą energię, jak również posiadają zwiększony do 2 MB cache L2. W sumie zostało zaprezentowanych 5 układów: 4 z rodziny Pentium 4 600 i 1 z rodziny Pentium 4 Extreme Edition. Obsługuje on magistralę 1 066 MHz, taktowany jest zegarem 3.73 GHz i kosztuje 999 USD. (cena prawdopodobnie hurtowa;)Pentium 4 600 bazują na rdzeniu Presscott 2M i obsługują technologie Intel Extended Memory 64, Enhanced Intel SpeedStep oraz Execute Disable Bit, jak również magistralę 800 MHz. Nowa rodzina składa się zatem z następujących modeli:
· Pentium 4 630 (3.0 GHz)
· Pentium 4 640 (3.2 GHz)
· Pentium 4 650 (3.4 GHz)
· Pentium 4 660 (3.6 GHz)
Modele 630, 640 i 650 są zgodne z płytami głównymi zawartymi w publikacji Platform Compatibility Guide 04A i wytwarzają ciepło rzędu 84W, natomiast model 660 będzie pracował z płytami głównymi, jakie można znaleźć w publikacji Platform Compatibility Guide 04B - wytwarza wobec tego ciepło rzędu 115W. W przyszłym kwartale pojawi się prawdopodobnie model 670, który taktowany będzie zegarem 3.8 GHz.(21.2.2005)

Wszystkie nowe procesory wspierają 64-bitowe adresowanie pamięci dzięki zastosowaniu Extended Memory 64 Technology (EM64T). Intel planuje implementację EM64T we wszystkich nowych procesorach desktopowych wprowadzanych na rynek w tym roku, wliczając w to układy z rodziny Intel Celeron D.
Nowe procesory będą obsługiwały system operacyjny Microsoft WindowsR XP Professional x64 Edition, umożliwiając użytkownikom czerpanie korzyści z pracy w środowisku 64-bitowym.

Procesor Intel Pentium 4 Extreme Edition 3,73 GHz z technologią HT wykorzystuje magistralę systemową 1066 MHz. Szybka magistrala w połączeniu z 2 MB pamięci podręcznej drugiego poziomu (L2 cache) zapewnia doskonałą wydajność w najbardziej wymagających aplikacjach, takich jak wideo i gry.

Procesory Intel Pentium 4 6xx z technologią HT są taktowane zegarami o częstotliwościach od 3,00 do 3,60 GHz. Dodatkowe cechy układów to: magistrala systemowa 800 MHz, podwojona w stosunku do poprzedników pamięć podręczna drugiego poziomu (L2 cache) oraz Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST). Obsługę EIST umożliwia Windows XP Service Pack 2. Dodatkowe korzyści płynące z powiększonej pamięci podręcznej mogą być zauważalne podczas korzystania z technologii antywirusowej Execute Disable Bit obsługiwanej przez Windows XP Service Pack 2.(22.2.2005-data wejścia na rynek21.2.2005)
W Pentium 4 potok został znacznie wydłużony, pozwalając na wyższe taktowanie procesora. Z drugiej jednak strony, poszczególne etapy zostały uproszczone, co spowodowało, że np. instrukcja mnożenia potrzebuje aż 7 cykli zegara, czyli o 2 więcej niż w Pentium III. Podobnie jest z instrukcją dodawania - tylko 3 cykle zegara w Pentium III i aż 5 cykli w Pentium IV. Ponieważ nie zostało to uwzględnione podczas optymalizacji, procesor nie będzie wykonywał żadnych innych operacji podczas nadmiarowych cykli zegara. W ten sposób traci praktycznie całą przewagę wynikającą z wyższego taktowania.


Literatura:

http://www.dhost.info/sprzet
http://procesory.za.pl
http://www.hardware.hoga.pl
http://hedera.linuxnews.pl
http://www.wikipedia.pl