Pentium 4

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Pentium 4
Microprocessador

Pentium4 northwood.png
Pentium 4 "Northwood"

Produzido em: De 2000 a 2006
Fabricante: Intel
Frequência do Processador: 1300 MHz a 4000(modelo 580) MHz
Frequência do barramento: 400 MHz a 1066 MHz
Lisura: 65 nm a 180 nm
Conjunto de instruções: x86-64, MMX, SSE, SSE2, SSE3. (Instruções 64-bit apenas em alguns modelos)
Microarquitetura: NetBurst
Núcleos:
  • Willamette
  • Northwood
  • Gallatin
  • Prescott
  • Cedar Mill

O Pentium 4 é a quinta geração de microprocessadores com arquitetura x86 fabricados pela Intel), é o primeiro CPU totalmente redesenhado desde o Pentium Pro de 1995. Ao contrário do Pentium II, o Pentium III, e os vários Celerons, herdou muito pouco do design do Pentium Pro, tendo sido criado do zero desde o inicio. Uma das características da micro arquitetura NetBurst era seu pipeline longo, desenhado com a intenção de permitir frequências elevadas. Também foi introduzido a instrução SSE2 com um integrador SIMD mais rápido, e cálculo de pontos flutuantes em 64-bit.

O Pentium 4 original, com o nome de código "Willamette", foi introduzido em novembro de 2000 para o Socket423, sendo lançados em versões 1.3 a 2.0 GHz.

Para surpresa da maioria dos observadores da indústria, o Pentium 4 não melhorou em relação ao velho projecto do P3 em qualquer uma das duas medidas chave de desempenho normal: velocidade de processamento de inteiros ou no desempenho de pontos flutuantes: pelo contrário, sacrificou o desempenho por-ciclo a fim de ganhar duas coisas: velocidades de clock muito elevados e desempenho de SSE. Como é tradicional na Intel, o P4 vem também em uma versão Celeron de gama baixa (freqüentemente referida como Celeron 4) e uma versão topo de gama Xeon recomendada para configurações de SMP.

O Pentium 4 executa muito menos trabalho por ciclo do que outros microprocessadores (tais como o Athlon ou o velho Pentium III), mas o objetivo do projeto original foi cumprido - sacrificando as instruções por ciclo de pulsos de disparo (clock) a fim de conseguir um número maior de ciclos por segundo (isto é, uma freqüência maior ou velocidade de clock).

Willamette[editar | editar código-fonte]

Processador Pentium 4 com núcleo 'Willamette'

O primeiro modelo de Pentium 4, com núcleo Willamette, sofreu longos atrasos no processo de desenho. A maioria dos especialistas da indústria viu os primeiros lançamentos, de 1,4 GHz e 1,7 GHz, como substitutos provisórios, lançados antes de estarem prontos, já que o concorrente AMD Athlon Thunderbird estava superando o desempenho dos antigos Pentium III, aos quais não era possível, na altura, efetuar mais melhoramentos. Os Willamette são produzidos usando um processo de 0,18 micrômetros ou 180 nm.

No test-bench, ele estava desapontando um pouco os analistas: não só era incapaz de ultrapassar o Athlon e o maior clock dos P-IIIs em todas as situações de prova, não era nem sequer claramente superior ao desempenho do AMD Duron. Embora lançado a um preço de US$819 (em lotes de 1000 unidades por atacado) não vendeu muito, uma quantidade modesta mas respeitável.

Em janeiro de 2001, um modelo ainda mais lento de 1.3 GHz foi acrescentado à gama, mas durante os próximos doze meses a Intel começou a retomar a dianteira da AMD gradualmente. Abril de 2001 trouxe o P4 1.7 GHz, o primeiro a ter desempenho claramente superior ao Pentium III velho. Julho viu os modelos 1.6 e 1.8 GHz, e em agosto de 2001 a Intel libertou o P4 1.9 e 2.0 GHz.

O 2.0 foi o primeiro P4 a representar um serio desafio ao rival Athlon Thunderbird que até então tinha sido inquestionavelmente a CPU X86 mais rápida no mercado. Muitos observadores concluíram que o Thunderbird ainda era mais rápido globalmente, mas a vantagem era suficientemente estreita para que partidários de qualquer acampamento reivindicassem superioridade. Para a Intel esta era uma realização muito significante. A empresa tinha segurado a coroa de CPU de maior desempenho por quase 16 anos, com só duas exceções antes da liberação do AMD Athlon.

Northwood[editar | editar código-fonte]

Pentium 4 com núcleo 'Northwood' (P4A)

Em outubro de 2001, o Athlon XP colocou a AMD novamente em uma clara posição de liderança. em seguida, em janeiro de 2002, a Intel lançou o Pentium 4.32 com um novo núcleo, o Northwood, funcionando a freqüências de 2 GHz e 2,2 GHz. O Northwood combinava um aumento no tamanho da memória cache secundária (de 256 KB para 512 KB) a uma transição para um processo de fabricação em 130 nm (0,13 micrômetros). Sendo construídos a partir de transistores menores, os chips podem funcionar com frequências maiores (ou à mesma velocidade) produzindo menos calor, mas seu desempenho ainda deixava a desejar, pois mesmo com uma frequencia mais baixa o Athlon XP abarrotava o concorrente.

Com Northwood, o P4 chegou perto da AMD. A batalha pela liderança de desempenho permanecia competitiva (com a AMD introduzindo versões mais rápidas do Athlon XP) mas a maioria dos observadores concordaram que o P4 Northwood era normalmente uma fração mais lento que seu rival. Particularmente assim, então no verão de 2002, a AMD ainda estava atrasada em relação a tecnologia de 0,13 micrômetros embora seu desempenho fosse superior, os P4s de 2.4GHz eram claramente piores e os que mais esquentavam além de consumir mais.

Um P4 2.4 GHz foi lançado em abril de 2002, um 2.53 GHz em maio (quando o "front side bus" foi aumentado do original 400MHz para 533MHz), 2.6 e 2.8 GHz em agosto, e um Pentium 4 de 3.06 GHz chegou em novembro, mais ainda não alcançava a AMD com os seus Athlon XP 3200+.

O processador da intel de 3.06 GHz tinha suporte a Hyper-threading (tecnologia usada inicialmente no Xeon), permitindo o processamento de diferentes tarefas simultaneamente duplicando algumas partes do processador de modo que o sistema operacional pensar que existem dois processadores, pura enganação ao OS que não era nada efetiva.

Em abril de 2003 a Intel lançou novas variantes, com clocks entre 2.4 e 3.0 GHz. A principal diferença das novas versões foi que todas suportavam Hyper-Threading e contavam com um FSB de 800 MHz. Estes processadores foram lançados para competir com a nova linha Hammer da AMD. Contudo, apenas o Opteron foi lançado e a AMD se recusou a adicionar um controlador AGP, tirando o Opteron do alcance do Pentium 4. A AMD ainda aumentou o FSB de 333 MHz para 400 MHz, e isso foi mais do que suficiente para encarar o novo Pentium 4 de 3.0 GHz e terminou massacrando a Intel pelo baixo desempenho do modelo de 3.2 GHz lançado em Junho. Uma versão final de 3.4 GHz foi lançada em meados de 2004 e nunca conseguiu se quer bater um Athlon XP de menor frequencia.

Gallatin (Extreme Edition)[editar | editar código-fonte]

Em setembro de 2003, no fórum de desenvolvimentos da Intel, o Pentium 4 Extreme Edition (EE) foi anunciado, a apenas uma semana do lançamento do Athlon 64 e Athlon 64 FX. O P4 EE era quase idêntico ao Pentium 4 anterior (até o ponto em que rodaria nas mesmas placas mãe), mas era diferente devido a adição de 2 MB de cache nível 3. Quando a Intel disse que o Extreme Edition era direcionado para usuários aficcionados por jogos, alguns disseram que seria uma tentativa de roubar a atenção do lançamento do Athlon 64.

O efeito da adição de memória cache era um tanto questionável - em aplicações de escritório, o Extreme Edition era geralmente um bocado mais lento do que o Northwood devido a uma latência mais elevada adicionada pelo cache L3. Alguns jogos beneficiados pelo aumento de cache, são particularmente aqueles baseados na engine do Quake III e Unreal, mas a área que melhorou bastante foi a da multimédia, em destaque a codificação de áudio e vídeo, que era não somente mais rápido do que o Pentium 4, mas ambos Athlon 64.

Prescott[editar | editar código-fonte]

Em Fevereiro de 2004 a Intel introduziu um novo núcleo de codinome "Prescott." Pela primeira vez um núcleo trazia a tecnologia de 90 nm (nanômetros) e "um maior rearranjo na arquitetura da linha Pentium 4 - maior ainda foi a surpresa dos analistas quando a Intel optou por não chamar este processador de Pentium 5." [1] e junto com o Pentium 4 "Prescott" a intel lança o "Socket T" que é compativel em alguns modelos do processador. O Prescott tem um pipeline muito longo, de 31 estágios. O pipeline longo foi uma tentativa da Intel de conseguir frequencias mais altas do que as que tinha conseguido com a arquitetura Northwood mas acabou se revelando um dos calcanhares de Aquiles do Prescott. A Intel dobrou o cache L2 e melhorou sensivelmente o branch prediction na esperança de melhorar o desempenho, mas ainda assim um Precott era mais lento do que um Notrthwood de mesmo clock na maioria das aplicações. A arquitetura Prescott permite alcançar com maior facilidade frequências mais elevadas. (Veja Overclocking.) O processador mais rápido baseado na arquitetura Prescott tem 4.0 GHz de processamento, mas tinha problemas tão sérios de superaquecimento que chegou a ser pouco comercializado. A microarquitetura do Prescott é uma das maiores falhas de engenharia da história da Intel, que esperava frequencias de até 8ghz.

Cedar Mill[editar | editar código-fonte]

A Revisão final do Pentium 4 foi o núcleo "Cedar Mill" lançado em 2006. A tecnologia de 65 nm foi incorporada ao Pentium 4 o que traz menor consumo de energia e menor nível de aquecimento. O Pentium 4 "Cedar Mill" está totalmente no Soquete T (LGA 775), tem instruções de 64-bit, FSB 800MHz e Cache L2 de 2 MB, com processadores de 3.0 GHz até 3.8 GHz. Foi a última revisão a ser lançada pela Intel, abandonando o projecto da arquitetura NetBurst.

Destaques técnicos[editar | editar código-fonte]

A seguir temos uma lista das revisões atuais do Pentium 4 da Intel, e suas diferentes características.

Processadores Pentium 4, Designações e Características
Designação Pública Núcleo (Codinome na Intel) Freqüência da CPU Freqüência do Barramento Frontal / Largura Teórica da Banda Cache Características Adicionais
(revisão do lançamento original) Willamette 1.3 GHz - 2.0 GHz 400 mHz/ 3.2 GB/s 8 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 256 KB L2 20 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2
P4A Northwood 1.6 GHz - 2.6 GHz 400 MHz / 3.2 GB/s 8 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 512 KB L2 Improved branch prediction and other microcodes tweaks; these are carried over into subsequent revisions, 21 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2
P4B Northwood 2.0 GHz - 3.06 GHz 533 MHz / 4.2 GB/s 8 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 512 KB L2 FSB melhorado, Hyperthreading suportado no modelo de 3.06 GHz, 21 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2
P4C Northwood 2.4 GHz - 3.4 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 8 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 512 KB L2 FSB melhorado, Hyperthreading, 21 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2
P4E/5x0 series Prescott 2.8 GHz - 4.0 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 1 MB L2 Hyperthreading, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
P4A*/5x5/5x9 series Prescott 2.4 GHz - 3.06 GHz 533 MHz / 4.2 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 1 MB L2 Sem Hyperthreading, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
P4 Extreme Edition Gallatin 3.2 GHz - 3.4 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 8 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 512 KB L2 / 2 MB L3 Hyperthreading, adição de um on-die L3 cache, 21 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2
5x0J series Prescott 2.8 GHz - 3.8 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 1 MB L2 Hyperthreading, eXecute Disable bit (equivalente ao No eXecute bit da AMD), 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
5x5J/5x9J series Prescott 2.67 GHz - 3.06 GHz 533 MHz / 4.2 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 1 MB L2 Sem Hyperthreading, eXecute Disable bit (equivalente ao No eXecute bit da AMD), 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
P4F/5x1 series Prescott 2.8 GHz - 3.8 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 1 MB L2 Hyperthreading, suporte ao EM64T (incluindo eXecute Disable bit, (equivalente ao No eXecute bit da AMD), 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
6x0 series Prescott 2M** 3.0 GHz - 3.8 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 2 MB L2 Hyperthreading, 2 MB L2 cache, suporte ao EM64T (incluindo eXecute Disable bit), Speedstep e Monitoração Térmica 2, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
6x2 series Prescott 2M** 3.6 GHz - 3.8 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 2 MB L2 Hyperthreading, 2 MB L2 cache, suporte ao EM64T (incluindo eXecute Disable bit), Speedstep and Monitoração Térmica 2, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3, Virtualization Technology
6x1 series Cedar Mill 3.0 GHz - 3.8 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 2 MB L2 Hyperthreading, 2 MB L2 cache, suporte ao EM64T (incluindo eXecute Disable bit), Speedstep and Monitoração Térmica 2, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3, Virtualization Technology
P4 Extreme Edition Gallatin 3.46 GHz 1066 MHz / 8.5 GB/s 8 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 512 KB L2 / 2 MB L3 Hyperthreading, adição de um on-die L3 cache, 21 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2
P4 Extreme Edition Prescott 2M** 3.73 GHz 1066 MHz / 8.5 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 2 MB L2 Cache Hyperthreading, bus frontal melhorado, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
5x6 series Prescott 2.67 GHz - 2.93 GHz 533 MHz / 4.2 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction / 1 MB L2 Sem Hyperthreading, suporte ao EM64T (including eXecute Disable bit, equivalente ao No eXecute bit da AMD), 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
Pentium D# Smithfield [*] 2.8 GHz - 3.2 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction Por Núcleo / 1 MB L2 Por Núcleo Sem Hyperthreading, suporte ao EM64T e eXecute Disable bit (equivalent equivalente ao No eXecute bit da AMD), Processador com Núcleo Duplo, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
Pentium Extreme Edition# Smithfield [*] 3.2 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction Por Núcleo / 1 MB L2 Por Núcleo Hyperthreading, suporte ao EM64T e eXecute Disable bit (equivalente ao No eXecute bit da AMD), Processador com Núcleo Duplo, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
Pentium D# Presler [*] 2.8 GHz - 3.4 GHz 800 MHz / 6.4 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction Per Core / 2 MB L2 Per Core Sem Hyperthreading, suporte ao EM64T e eXecute Disable bit (equivalente ao No eXecute bit da AMD), Processador com Núcleo Duplo, Speedstep e Monitoração Térmica 2 (exceto a versão com clock de 2.8GHz), 31 estágios pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
Pentium Extreme Edition# Presler [*] 3.46 GHz 1066 MHz / 8.5 GB/s 16 KB L1 data + 12 KB L1 instruction Por Núcleo / 2 MB L2 Por Núcleo Hyperthreading, suporte ao EM64T e eXecute Disable bit (equivalente ao No eXecute bit da AMD), Processador com Núcleo Duplo, 31 stages pipeline, instruções MMX / SSE / SSE2 / SSE3
Anexos:
Os processadores Pentium 4 usam um frontside bus que transfere informações pelos quatro cantos da onda quadrada (subindo, pico, decaindo e baixa), ao contrário dos processadores antigos que o faziam por um canto, então, as ondas que controlam os circuitos paralelos de transmissão de informações correm a um quarto da frequência FSB. Os circuitos indicando frequências de 400, 533, 800, e 1066 MHz são baseados nas frequências quadradas de operando a 100, 133, 200, e 266 MHz.
* - no caso da linha de baixo preço dos processadores Prescott, a Intel duplicou a designação "P4A" que o vendedores deveriam usar para identificar o processador ao cliente; nenhuma razão foi dada pela Intel sobre essa decisão.
** - os nomes oficiais da série 600, apesar dos núcleos serem iguais, algumas vezes são chamadas de Xeon, Irwindale, para serem distingüido dos Prescott originais.
# - o Smithfield consiste em dois núcleos Prescott em 1(um) encapsulamento, e o Presler consiste de dois Cedar Mill encapsulados em um conjunto único.

Ligações externas[editar | editar código-fonte]