Все новости от 12 февраля 2004 г.

Восемь новинок в семействе Pentium 4

Выпуск любого высокотехнологичного изделия предваряется его долгой кропотливой разработкой и подготовкой к производству. Корпорация Intel завершила эти стадии и сегодня запускает в массовое производство пять процессоров семейства Prescott.

Микросхемы Prescott, хотя и маркируются как Pentium 4 и предназначаются для привычного 478-контактного гнезда, во многом отличаются от своих предшественников семейства Northwood.

Во-первых, изменена технология изготовления -- проектные нормы уменьшены со 130 до 90 нм. Число слоев медных межсоединений на поверхности кремниевого кристалла увеличено с шести до семи. Применен механически напряженный кремний, отличающийся повышенной подвижностью носителей, а также новый тип межслойного изолятора с низким коэффициентом диэлектрической проницаемости.

Во-вторых, в процессоре удвоен объем кэш-памяти обоих уровней, теперь он составляет 16 Кб для L1 и 1 Мб для L2. Число транзисторов увеличено с 54 до 125 млн., площадь кристалла сокращена с 145 до 112 мм2.

В-третьих, инженеры внесли изменения в ядро, хотя и оставили основные принципы его построения неизменными, т. е. процессор Prescott сохранил архитектуру NetBurst.

Были усовершенствованы схемы предсказания ветвлений и конвейер для предварительной выборки данных из памяти. Ради возможности в будущем наращивать тактовую частоту до 4--5 ГГц число ступеней в конвейере увеличено, что конечно же отрицательно сказалось на производительности. Однако удвоенная кэш-память сыграла положительную роль, и в результате на одинаковых частотах ЦП Northwood и Prescott работают примерно с равной скоростью.

В-четвертых, в системе команд появилось 13 новых инструкций набора SSE3. Они включают пять операций с комплексными числами, пять потоковых операций над числами с плавающей запятой с использованием формата AOS, две команды для синхронизации потоков и одну специальную инструкцию для применения при кодировании видео.

В-пятых, инженеры Intel модернизировали схемы управления исполнительными блоками в режиме Hyper-Threading, сделав его намного эффективнее. Введены и более тонкие усовершенствования, рассчитанные на перспективу, в частности для применения технологии аппаратной защиты La Grande.

Будущие процессоры с ядром Prescott должны отличаться значительным теплорассеянием. Для того чтобы производители системных плат могли уже сегодня выпускать платы под процессоры с частотой 3,5--4 ГГц, инженеры Intel изменили подход к схеме охлаждения.

Для эффективного теплоотвода и уменьшения шума, а также снижения температурных скачков корпорация теперь рекомендует поддерживать значительную разницу температур между поверхностью кристалла и воздушной средой внутри корпуса.

Когда температура кристалла падает ниже порогового значения, заданного в BIOS системной платы, вентилятор процессора должен снизить обороты. Для защиты стабилизатора напряжения предусмотрен специальный сигнал "не могу обеспечить нужную мощность", который заставит процессор пропускать такты, снижая эффективную частоту.

На момент написания этой статьи три предприятия Intel (одно в Ирландии и два в США) уже начали выпуск кристаллов Prescott на 300 мм кремниевых пластинах. Фирма добилась хорошей себестоимости производства, благодаря чему переход на новую полупроводниковую технологию для потребителей не будет сопровождаться существенным изменением цен.

Помимо пяти процессоров с ядром Prescott (см. таблицу) объявлены три новые модели Northwood. Одна из них отличается только высокой тактовой частотой 3,4 ГГц, а две другие (Pentium 4 Extreme Edition) снабжены кэш-памятью третьего уровня объемом 2 Мб.

Эти процессоры при площади кристалла 237 мм2 имеют 178 млн. транзисторов. Они предназначены для любителей игр на ПК, компьютерных энтузиастов и требовательных пользователей, желающих получить максимальную производительность. Pentium 4 Extreme Edition имеет смысл использовать с чипсетом i875P и двухканальной памятью DDR400.

Сегодня Intel выпускает более 20 модификаций процессора Pentium 4, разобраться в которых трудно даже специалисту, не то что обычному пользователю. Общее правило следующее: буква "С" в обозначении тактовой частоты ядра говорит о частоте шины 800 МГц, а буква "А" -- о частоте 533 МГц. Буква "E" сообщает, что процессор имеет 90 нм ядро Prescott, надпись "Extreme Edition" однозначно указывает на наличие кэш-памяти третьего уровня.