Destiné à remplacer le Pentium
III, le Pentium 4 est la septième génération de processeurs
Intel. Par
rapport à son prédécesseur, il est basé sur l'architecture
Netburst,
intègre de nouvelles nouvelles instructions SSE et un pipeline
à 20 niveaux (10 pour son prédécesseur).
Sorti fin 2000, le premier Pentium 4 utilise le core
Willamette. Cette version inclus 42 millions de transistors en architecture
32 bits. Le socket utilisé est le PGA423 de 423
pins. Il sera remplacé courant 2001 par le 478. Ses principales caractéristiques sont:
144 nouvelles instructions SSE2 exploitées par DirectX 8.0,
le MMX et le SSE
sont également intégrés
Pipeline à 20 niveaux contre 10 pour les Pentium III (superpipeline)
Unité de calcul modifiée (2 ALU tournant à vitesse double de celle du
processeur et une GPU
"Virgule flottante").
La mémoire cache L2
reste à 256 K mais est amélioré.
La bande passante microprocesseur - mémoire passe de 14.9
GB /s pour
un PIII 1 GHz à 41.7 GB /s pour un Pentium 4 à 1.4 GHz.
Le cache L1 ne contient plus qu'un cache données de 8 K et une "Instruction Trace
Cache" qui stocke les instructions après leur décodage en RISC. Ce cache programme peut contenir jusque 12.000 instructions.
La fréquence de bus
externe (FSB) est de
100 Mhz , 4X (quad pumped): le transfert effectif est de 400 Mhz
La gravure est de 0,18 µ pour la première version avant de passer à 0,15 µ début 2002.
Cette première version fut décevante au niveau
performances, ils étaient moins performants que les Pentium III. Les
explications viennent d'une part de l'architecture qui nécessite une vitesse
élevée. C'est notamment le cas de l'instruction Trace Cache, en cas d'erreur
de prédiction de branchement. Le chipset associé, le i850, est probablement
également responsable des piètres performances par rapport aux Athlon
de l'époque. Utilisant la mémoire
Rambus, le prix étaient plus élevé pour les ordinateurs
à base de ce processeur.
Sorti début 2002, le Northwood est la seconde version du Pentium 4 (P4N).
Ses caractéristiques sont identiques, sauf:
Pipeline passe à 21 étages
gravure en 0,13µm
55 millions de transistors
Ce microprocesseur n'existe que sur socket 478. Trois
versions sont sorties:
A (1,3 à 2,6 GHz): Bus externe à 100 MHz (soit FSB400).
B (2,26 à 3,06 GHz): Bus externe à 133 MHz (soit FSB533). Seule la
version à 3.06 sortie début 2003 inclut l'hyperthreading
(couplé avec un chipset i845E minimum).
C (2,4 à 3,4 Ghz) avec un bus externe à 200 Mhz (soit FSB800). Tous ces
modèles intègrent l'hyperthreading.
Début novembre 2002, les processeurs peuvent
fonctionner en 1,475 V, 1,5 V ou 1,525 Volts, suivant la carte mère. Les
anciens modèles utilisaient du 1,525V. C'est également le cas pour les
Celeron équivalents.
Les premiers Pentium IV EE (Extreme Edition)
sont dérivés de cette architecture.
Avec le Prescott (février 2004) - noté E,
Intel modifie l'architecture interne. Le pipeline passe à 31 niveaux.
125 millions de transistors, gravé en 0.09µ.
amélioration de la prédiction de branchement
Unités arithmétiques tournent à la vitesse
double du processeur.
Cache L1 modifié, le cache de données passe à
16 KB, le cache L2 atteint lui 1024KB.
13 nouvelles instructions SSE3
Ces versions ont peu apporté de performances, dû
notamment à un échauffement excessif.
Le SmithField est la version Dual-Core.
Il est basé sur le prescott. Le Pentium D sorti en mai 2005 est de type
Dual-core. Contrairement au EE bi-core, ils n'intègrent pas l'hyperthreading.
La dernière version est le Cedar Mill, utilisant
le socket 775, sortie mi-2005. Première particularité, le processeur n'inclut
plus de pin. Elles sont dorénavant intégrées sur le socket. La gravure passe
à 0,65µ avec un abaissement de la température. Intel change également la
dénomination de ses processeurs en changeant d'architecture.
Série 3xx : Celeron D (bus externe de 133 Mhz, soit 533 en Quad
Pumped)
Série 5xx : cache L2 de 1 MB (anciennes versions E), vitesse entre 2,66
et 3,8 GHz
série 6xx : 2 Mo de cache L2, fréquence de 3,0 à 3,8
GHz
série 8xx : Pentium D (Dual Core) avec 2 x 1 MB de cache L2,
de 2,66 à 3,2 GHz
série 9xx : Pentium EE dual core avec 2 X 2 MB de cache L2,
de 2,8 à 3,73 GHz, FSB de 800 Mhz ou 1,066 Ghz
En 2006, l'architecture Netburst est remplacée par l'Intel
Core basé sur le Pentium III M utilisé dans les ordinateurs portables. Il
consomme moins et permet de monter plus haut en fréquence mais sans
l'hyper-threading, réintroduit avec l'I7
(mais pas dans l'I5).
Des versions spécifiques serveur
Xeon sont également développée.
Cette première version fut décevante au niveau
performances, ils étaient moins performants que les Pentium III. Les
explications viennent d'une part de l'architecture qui nécessite une vitesse
élevée. C'est notamment le cas de l'instruction Trace Cache, en cas d'erreur
de prédiction de branchement. Le chipset associé, le i850, est probablement
également responsable des piètres performances par rapport aux