Пентиум 4 что это

Отзыв: Процессор Intel Pentium 4 — И сейчас он тот ещё боец.

А вот процессор Intel Pentium IV 541 S775 с тактовой частотой 3,2 ГГц:

На нижней фотографии сокет 775 на материнской плате. Если увеличить фото, то можно увидеть, что часть ножек процессорного гнезда загнута, и в итоге само гнездо испорчено:

А вот процессор Pentium IV установлен в исправном гнезде на материнской плате:

Сравнительная фотография процессоров Pentium IV и его позднего ровесника, двухядерного процессора AMD Athlon:

Процессор AMD Athlon крупнее, чем Pentium, и в отличие от Pentium IV S775 имеет ножки, а контактные гнёзда для него расположились в процессорном гнезде.
Давайте посмотрим производительность процессора Intel Pentium IV 541 S775 в одном из тестов программы Everest:

Наш процессор выделен жирным шрифтом, и имеет оценку в 2259. Далее ниже расположились уступающие ему по производительности другие процессоры:

Следует отметить, что поздние процессоры Intel Pentium 4 имеют технологию HT (Intel® Hyper-Threading), которая при наличии поддержки со стороны материнской платы позволяет получать второе виртуальное ядро процессора. Таким образом, Windows считает, что работает на двухядерной машине. Технология HT появилась как предшественник настоящих двухядерных процессоров.
Несмотря на то, что процессоры Intel Pentium IV 541 и 631 являются процессорами 2006 года, и в настоящее время они успешно справляются с подавляющим большинством офисных и интернет задач. На компьютере с таким процессором комфортно работать в Интернете, офисных, графических приложениях, а также на таком ПК можно запустить компьютерные игры, ровесники процессора Pentium IV, и даже ряд игр, выпущенных позже. Также компьютер на процессоре Pentium IV успешно справляется с аудио- и видеокодированием, работой с аудио и видеофайлами, в том числе воспроизводит видео высокой чёткости 720p. На некотором видео 1080p компьютер на Pentium IV может подтормаживать. Как недостаток процессоров Intel Pentium IV можно отметить достаточно высокое тепловыделение. Таким процессорам требуются эффективные кулеры для охлаждения.

Процессор Intel Pentium 4: характеристики, тестирование, отзывы

На момент начала продаж процессорные решения серии Intel Pentium 4 позволяли создавать наиболее производительные настольные вычислительные системы. Спустя 8 лет это семейство чипов устарело и было снято с производства. Именно об этом легендарном модельном ряде ЦПУ и пойдет в этом материале речь.

Позиционирование процессора

На самом старте продаж данные процессоры принадлежали к наиболее быстродействующим решениям. На подобную их принадлежность указывали передовая на тот момент архитектура полупроводникового кристалла NetBurst, существенно возросшие тактовые частоты и прочие значительно улучшенные технические характеристики. Как результат, владельцы персональных компьютеров на их базе могли решать любые по уровню сложности задачи. Единственная сфера, в которой эти чипы не применялись — это серверы. В таких высокопроизводительных вычислительных машинах использовались процессорные решения серии XEON. Также не совсем оправданно применение в составе офисных ПК Intel Pentium 4. Ядра такого чипа в этом случае не до конца нагружались и с экономической точки зрения такой подход был целиком и полностью не оправдан. Для ниши “Интел” выпускала менее производительные и более доступные ЦПУ серии Celeron.

Комплектация

В двух типичных вариантах поставки можно было встретить процессор Intel Pentium 4. Один из них был нацелен на небольшие компании, которые специализировались на сборке системных блоков. Также такой вариант поставки подходил для домашних сборщиков персональных компьютеров. В прайс-листах он обозначался ВОХ, а в него производитель включал следующее:

Чип в защитной упаковке из прозрачного пластика.

Фирменную систему теплоотвода, которая состояла из специальной термопасты и кулера.

Краткое руководство по назначению и использованию процессорного решения.

Наклейка с логотипом модели чипа для передней панели системного блока.

Второй вариант поставки в каталогах компьютерных комплектующих обозначался TRAIL. В этом случае из списка поставки исключалась система охлаждения и ее необходимо было дополнительно приобретать. Подобный вид комплектации наиболее оптимально подходил для крупных сборщиков персональных компьютеров. За счет большого объема продаваемой продукции они могли позволить покупать системы охлаждения по более низким оптовым ценам и такой подход был оправдан с экономической точки зрения. Также такой вариант поставки пользовался повышенным спросом среди компьютерных энтузиастов, которые приобретали улучшенные модификации кулеров и это позволяло еще лучше разогнать такой процессор.

Процессорные разъемы

Процессор Intel Pentium 4 мог устанавливаться в один из 3-х видов процессорных разъемов:

Первый разъем появился в 2000 году и был актуальным до конца 2001 года. Затем ему на смену пришел PGA478, который вплоть до 2004 года занимал ведущие позиции в перечне продукции компании “Интел”. Последний сокет LGA775 появился на прилавках магазинов в 2004 году. В 2008 году его сменил LGA1156, который был нацелен на применение чипов с более передовой архитектурой.

Сокет 423. Семейства поддерживаемых чипов

Производители процессоров в лице компаний “Интел” и АМД в конце 1999 года — начале 2000 года постоянно расширяли перечень предлагаемых чипов. Только у второй компании была вычислительная платформа с запасом, которая базировалась на сокете PGA462. А вот “Интел” все возможное на тот момент из процессорного разъема PGA370 “выжала” и ее нужно было предлагать рынку компьютерных технологий что-то новое. Этим новым и стал рассматриваемый чип с обновленным процессорным разъемом в 2000 году. Intel Pentium 4 дебютировал одновременно с анонсом платформы PGA423. Стартовая частота процессоров в этом случае была установлена на отметке 1,3 ГГц, а наибольшее ее значение достигало 2,0 ГГц. Все ЦПУ в этом случае принадлежали к семейству Willamette, изготавливались по технологии 190 нм. Частота системной шины была равна реальным 100 МГц, а ее эффективное значение составляло 400 МГц.

Процессорный разъем PGA478. Модели ЦПУ

Через год в 2001 году вышли обновленные процессоры Intel Pentium 4. Socket 478 — это разъем для их установки. Как было уже отмечено ранее, этот сокет был актуальным вплоть до 2004 года. Первым семейством процессоров, которые в него могли быть установлены, стал Willamette. Наивысшее значение частоты для них было установлено на 2,0 ГГц, а начальное — 1,3 ГГц. Техпроцесс у них соответствовал 190 нм. Затем появилось в продаже семейство ЦПУ Northwood. Эффективное значение частоты в некоторых моделях в этом случае было увеличено с 400 МГц до 533 МГц. Частота чипов могла находиться в пределах от 2,6 ГГц до 3,4 ГГц. Ключевое же нововведение чипов этого модельного ряда — это появление поддержки технологии виртуальной многозадачности HyperTraiding. Именно с ее помощью на одном физическом ядре обрабатывалось сразу два потока программного кода. По результатам тестов получался 15-процентный прирост быстродействия. Следующее поколение чипов “Пентиум 4” получило кодовое название Prescott. Ключевые от предшественников в этом случае заключались в улучшенном технологическом процессе, увеличении кеш-памяти второго уровня и повышение тактовой частоты до 800 МГц. При этом сохранилась поддержка HyperTraiding и не увеличилось максимальное значение тактовой частоты — 3,4 ГГц. Напоследок необходимо отметить то, что платформа PGA478 была последней вычислительной платформой, которая не поддерживала 64-битные решения и могла выполнять лишь только 32-разрядный программный код. Причем это касается и системных плат, и процессорных решений Intel Pentium 4. Характеристики компьютеров на базе таких комплектующих являются целиком и полностью устаревшими.

Завершающий этап платформы Pentium 4. Сокет для установки чипов LGA775

В 2006 году производители процессоров начали активно переходить на 64-разрядные вычисления. Именно по этой причине Intel Pentium 4 перешел на новую платформу на основе разъема LGA775. Первым поколением процессорных устройств для нее называлось точно также, как и для PGA478 — Prescott. Технические спецификации у них были идентичны предыдущим моделям чипов. Ключевое отличие — это повышение максимальной тактовой частоты, которая в этом случае могла уже достигать 3,8 ГГц. Завершающим же поколением ЦПУ стало Cedar Mill. В этом случае максимальная частота понизилась до 3,6 ГГц, но при этом техпроцесс улучшился и энергоэффективность улучшилась. В отличие от предшествующих платформ, в рамках LGA775 “Пентиум 4” плавно перешел из сегмента решений среднего и премиального уровня в нишу процессорных устройств бюджетного класса. На его место пришли чипы серии Pentium 2, которые уже могли похвастаться двумя физическими ядрами.

Тесты. Сравнение с конкурентами

В некоторых случаях достаточно неплохие результаты может показать Intel Pentium 4. Processor этот отлично подходит для выполнения программного кода, который оптимизирован под один поток. В этом случае результаты будут сопоставимы даже с нынешними ЦПУ среднего уровня. Конечно, сейчас таких программ не так уж и много, но они все еще встречаются. Также этот процессор способен составить конкуренцию нынешним флагманам в офисных приложениях. В остальных случаях этот чип не может показать приемлемый уровень производительности. Результаты тестов будут приведены для одного из последних представителей данного семейства “Пентиум 4 631”. Конкурентами для него будут процессоры Pentium D 805, Celeron Е1400, Е3200 и G460 от “Интел”. Продукция же АМД будет представлена Е-350. Количество ОЗУ стандарта DDR3 равно 8 Гб. Также данная вычислительная система доукомплектована адаптером GeForce GTX 570 с 1 Гб видеопамяти. В трехмерных пакетах Maya, Creo Elements и Solid Works в актуальных версиях 2011 года рассматриваемая модель “Пентиум 4” показывает достаточно неплохие результаты. По результатам тестов в этих 3-х программных пакетах была выведена средняя оценка по сто балльной шкале и силы распределились следующим образом:

Горячий Pentium 4 и народная любовь

Мне всегда казалось, что Pentium 4 никто не любит. По разным причинам. Тупиковая архитектура, высокое тепловыделение, проприетарная и дорогая оперативная память для процессоров первого поколения. Сейчас этот процессор находится где-то посередине между категориями «старый хлам» и «теплое ностальгическое ретро». Но и находится запросто, повсеместно и за копейки, если не считать раритетов и топчика. Если из компьютеров на базе следующей десктопной архитектуры Intel Core 2 еще что-то можно выжать в современном софте, то на «четвертом пне» без шансов, не взлетит. В общем, надо брать, решил я, и уже на следующий день стал владельцем двух материнских плат, трех процессоров, колоды планок оперативной памяти, кулеров, блоков питания: это действительно было легко.

Собирать компьютер на базе Pentium 4 по лучшим рекомендациям 15-летней давности я буду чуть позже (советы по правильной сборке в духе времени приветствуются). Эта статья — попытка расставить в эпохе Pentium 4 временные метки, определить, что с этим процессором было не так, а что — так. Плюс результаты экспериментов с реальным железом, немного впечатлений из современности и воспоминаний из прошлого. И бенчмарки конечно, куда же без них.

Дневник коллекционера старых железок я веду в Телеграмме.

Willamette и RDRAM
— Анонс: Ноябрь 2000, 20 лет назад
— Техпроцесс: 180 нанометров
— Частота: 1,3-2,0 Ггц
— TDP: 50-75 Ватт
— Объем кэш-памяти L2: 256 кБ
— Частота системной шины: 100 Мгц, 3200 МБ/c

Выношу особую благодарность сайту IXBT за сохранение архива статей с оригинальными ссылками. Незадолго до официального анонса там опубликовано (в двух частях) подробное описание новой архитектуры NetBurst, основе Pentium 4, и сравнение с предыдущими процессорами Pentium III на базе архитектуры P6. Важные нововведения в NetBurst — это «длинный» вычислительный конвейер из 20 уровней, поддержка нового набора команд SSE2, системная шина, выполняющая четыре транзакции за такт, работа арифметико-логических блоков на удвоенной частоте. 20 ноября 2000 года выпускаются процессоры с частотой 1,4 и 1,5 Ггц. Для сравнения, максимальная частота процессора Pentium 3 Coppermine на тот момент — 1,13 Ггц. В тот же день IXBT публикует фотографии процессора и результаты тестов с общим вердиктом: ¯\_(ツ)_/¯.

Pentium 4 1.4 сравнивается с Pentium 3 1Ггц и эти две системы показывают примерно одинаковый результат — в одном бенчмарке немного вырывается вперед старый процессор, в другом — небольшое преимущество у нового. В общем, было не очень понятно, где прорыв. Очевидно быстрее Pentium 4 оказался только в тесте на сжатие аудиоданных. В первый год своей жизни новый флагман компании Intel был сомнительным выбором, тем более что третий пентиум в 2001 году перевыпустили на новом техпроцессе 130нм и довели частоту до 1.4 Ггц. Особенностью архитектуры Netburst и того самого «сверхдлинного» конвейера стал потенциал по дальнейшему увеличению частоты. В августе 2001 года частота процессоров Pentium 4 доведена до 2 гигагерц. Что касается преимущества в бенчмарках и реальном софте, то как правило все зависело от желания разработчиков оптимизировать ПО под новую архитектуру.

В том же августе 2001 года я покупаю компьютер на базе Pentium III, имея достаточно смутное представление о том, что вообще происходит на рынке персональных систем. Ориентируюсь по рекламным плакатам (ватман, фломастеры) на Савеловском рынке, что как бы не является объективным источником информации. Понятно одно: «четвертый пентиум» я не могу себе позволить при всем желании — слишком дорого. Мой предыдущий ПК — 386-й, и по сравнению с ним любое новое железо оказывается лучше. Смущает непонятная память RDRAM, с которой P4 годом ранее поступает в продажу: в прессе пишут о чрезмерном нагреве и малых преимуществах по сравнению с памятью SDRAM. В 2020 году комбинация процессора на «тупиковой» архитектуре с тупиковым же стандартом памяти — достойный повод для строительства ретроПК, но у меня другие приоритеты.

Northwood
— Анонс: Январь 2002, 18 лет назад
— Техпроцесс: 130 нанометров
— Частота: 1,6-3,4 Ггц
— TDP: 38-80 Ватт
— Объем кэш-памяти L2: 512 кБ
— Частота системной шины: 100-200 Мгц, 3200-6400 МБ/c

С частотами 2 и более гигагерц Pentium 4 второго поколения нужно сравнивать уже не с устаревающими Pentium 3, а с конкурентом от компании AMD, процессором Athlon XP. AMD стабильно отставала от Intel по максимальной частоте своих процессоров, что не мешало им показывать достойные результаты в бенчмарках. Убедить обычного потребителя, привыкшего оценивать компьютеры по частоте процессора, что все несколько сложнее, было сложно. AMD активно использует Performance Rating — это когда процессор с частотой 2100 Мгц называется «Ahtlon XP 3000+». Этот рейтинг намекал на частоту процессора Pentium 4 с похожей производительностью, хотя официально AMD никогда не признавала эту связь.

С процессорами Northwood компания Intel отказывается от памяти Rambus DRAM. Новые чипсеты работают с DDR SDRAM. Растет частота системной шины, а с ней и скорость работы с оперативной памятью: в мае 2002 года выпускаются процессоры с частотой FSB 133 Мгц, годом позже — 200 Мгц. В ноябре 2002 года появляется еще одно нововведение: технология Hyper-Threading, позволяющая дополнительно загрузить вычислительный конвейер за счет виртуального второго процессорного ядра. В моей компьютерной реальности того же года я на какое-то время вообще остаюсь без компьютера, а потом собираю из чего попало устаревший, но вполне пригодный для любых задач десктоп на базе Pentium II.

В декабре 2020 года я покупаю набор из системной платы Asus P4PE, процессора Pentium 4 Northwood 2,4 Ггц (SL6EU, частота FSB 133 Мгц) и гигабайта оперативной памяти DDR.

Это не самая бюджетная материнская плата, но и не «премиум». Чипсет i845, встроенный звук и 100-мегабитный сетевой интерфейс. На плате предусмотрено место под контроллер SATA, но он не распаян, поэтому я подключаю к плате жесткий диск IDE на 320 гигабайт.

Слот для видеокарты — стандарта AGP 4x, и таких в моей коллекции пока нет. Зато есть странное, но работающее решение: GeForce 6200 512 МБ с разъемом PCI и пассивным охлаждением. Синий слот на плате — место для установки WiFi-модуля, который Asus продает в нагрузку к плате.

Я не ставил перед собой задачу проводить научное исследование производительности старого процессора: для этого пришлось бы добывать много вариантов матплат и CPU. Но впечатление составить хотелось, поэтому выберу относительно современный бенчмарк Geekbench 4. Вот результаты:

Процессор еще не поддерживает Hyper-Threading, результаты в многозадачном тесте чуть хуже, чем в однозадачном. Пока запомним эти цифры, а заодно отметим временные рамки: середина 2002 года. В любом случае это неплохой прогресс за два года: начали с 1,7 Ггц, а в конце 2002-го уже перешагнули рубеж в 3 гигагерца. Уже в 2000 году технические издания пишут о достижении частоты в 10 гигагерц к 2005 году. Я не нашел официальных заявлений Intel с такой цифрой, судя по всему прогноз озвучивался кулуарно. Но скорее всего план такой и был: если техпроцесс в 130 нанометров позволяет 3 гигагерца, значит на 90нм сделаем шесть, и так далее. Простая и понятная схема повышения производительности.

Горячий Prescott
— Анонс: Февраль 2004, 16 лет назад
— Техпроцесс: 90 нанометров
— Частота: 2,4-3,8 Ггц
— TDP: 84-115 Ватт
— Объем кэш-памяти L2: 1024-2048 кБ
— Частота системной шины: 133-200 Мгц, 4256-6400 МБ/c (редкие модели до 266 Мгц)

Просто так взять и поменять процессор Intel на новый в начале нулевых у вас не получится. Сначала Socket 423 меняется на Socket 478. В этом конструктиве выпускаются как процессоры Northwood, так и Prescott, но в моей плате Asus P4PE ранней ревизии Prescott не работает, хотя она поддерживает частоту системной шины в 200 Мгц. У AMD с обратной совместимостью дела обстоят получше. В феврале 2004 года IXBT разбирает нововведения в Pentium 4 Prescott: тут не только новый техпроцесс. Увеличена длина конвейера, с 20 до 31 ступени, в попытке найти потенциал для разгона. Увеличен до одного мегабайта кэш второго уровня, позднее появятся процессоры с двумя мегабайтами кэш-памяти. Внедрены новые инструкции SSE3. Добавляется технология EM64T — на процессоры теперь можно устанавливать 64-битные ОС. AMD переходит на 64 разряда раньше, а потом она первой выпустит потребительские двуядерные CPU. В той же статье процессор сравнивается с Northwood аналогичной частоты и AMD Ahtlon 64 3400+. Результаты такие же, как в 2000 году: где-то лучше предшественника, где-то хуже. Общий вердикт: «ядро Prescott в целом медленнее Northwood«.

Если бы повторилась ситуация 2000-2002 годов, то это бы не стало проблемой: быстро выходим на рубеж в 4-5 гигагерц, и оставляем старые процессоры и конкурентов далеко позади. Но нет: даже по официальным спецификациям Prescott получились очень горячие. А частота в конце 2004 года была доведена до 3,8 гигагерц: этот рекорд задержится на несколько лет. Имевшийся в планах Pentium 4 580 с частотой 4 гигагерца был отменен. Никаких 10 гигагерц и близко не случилось. Хочется сказать: уперлись в физические ограничения, но это не совсем так. До начала 2010-х Pentium 4 — любимая игрушка оверклокеров. На сайте HWBot основанный на архитектуре NetBurst Intel Celeron D 352 до сих пор на 5 месте по максимальной частоте — 8543 мегагерца. Полноценный Pentium 4 смогли разогнать до 8179 мегагерц. Но разгон и способность решать задачи пользователя — это совершенно разные вещи. Пользователю не нужно охлаждение жидким азотом, он не хочет изучать, как снимать с процессора крышку-термораспределитель. А ведь такой простой был план.

В конце 2004 года произошло еще одно событие: процессоры Intel перешли на новый Socket 775. Впервые процессоры были лишены ног, они переехали на ответную часть сокета на материнской плате. Socket 775 на удивление долго продержался на рынке, и сейчас скорее ассоциируется с платформой Intel Core 2. Я покупаю еще один набор: материнскую плату Asus P5GD1, процессор Pentium 4 и три гигабайта оперативной памяти четырьмя модулями DDR1. Это почти современность: слот PCI Express для видеокарты, встроенный звук с возможностью подключения многоканальной акустики (в середине нулевых это было модно), чуть более удобный кулер с четырьмя креплениями. Плата снова бюджетная, но уже есть SATA, дополнительный контроллер IDE, разъемы для портов USB и звука на передней панели. Нет возможностей разгона, никаких. Но нам пока и не надо.

Вместе с платой шел процессор Intel Pentium 4 поколения Cedar Mill 2006 года. Это «последнее прости» архитектуры NetBurst АКА «Prescott нормального человека»: техпроцесс 65 нанометров, 2 мегабайта кэш-памяти, TDP в пределах разумного, частоты от 3 до 3,6 Ггц. Но я добываю настоящий, тот самый огненный Prescott с частотой 3,4 гигагерц. Заодно поменяю видеокарту на «нормальную» GeForce 6800. У нее ужасно злобный мелкий кулер, который хочется сразу поменять на что-то более приличное.

Посмотрим, что процессоры покажут в бенчмарках:

Собирая Pentium 4 как ретросистему хочется изобразить что-то этакое, и найти если не самый мощный, то какой-то редкий процессор этой модели. Выбор большой. Во-первых, можно упомянуть Intel Pentium D: позднейшее развитие Prescott в двуядерном исполнении. На нем можно построить самый горячий Pentium 4 с официальным TDP в 130 Ватт для моделей с частотой 3,2-3,6 гигагерц. Он же будет максимально приближен к компьютерам соврменности, а заодно неплохо обогреет ваш кабинет зимой. Во-вторых, это тот самый Pentium 4 с исторически максимальной частотой 3,8 гигагерц. Наконец, это Pentium 4 серии Extreme Edition: они появлялись каждый раз, когда AMD готова была представить очередного флагмана, и Intel хоть на полсантиметра, но пыталась обогнать конкурента. Ранние P4EE вовсе были основаны на ядре Gallatin с техпроцессом 130нм, позаимствованном из Intel Xeon. Особый интерес представляют Pentium 4 EE с частотой системной шины в 266 Мгц — таких было только два. Найти любой экстремальный Pentium достаточно нелегко, в розницу они шли по

1300 долларов по сравнению с

500 за «обычный топчик». Желающих поменять деньги на тепло было немного. Доказательством тому служит данный лот на eBay:

Я пожалуй не буду гнаться за редкими модификациями — все равно это не имеет особого смысла. Планирую остановиться на поздних Pentium 4 с нормальным тепловыделением, и возможно даже попробовать умеренный разгон — так скорее всего получится достичь тех самых 3,8 Ггц (или высокой пропускной способности FSB) гораздо проще и дешевле. Но это не точно, возможно придется пострадать.

Все повторяется
Я долго думал, с чем бы сравнить производительность Pentium 4. Когда я исследовал сабноутбук Sony VAIO TZ 2007 года, у меня было предположение, что его производительность соответствует таковой у Pentium 4. Так и вышло: экономичный, легкий и тонкий ноутбук показывает в Geekbench 4 778 баллов в однопоточном тесте и 1241 балл в «многоядерном». Первый результат — чуть лучше, чем у Pentium 4 2.4 2002 года. Второй — выше, чем у Prescott 3.4, при несравнимом энергопотреблении. Еще один интересный вариант для сравнения из моей коллекции — ноутбук IBM ThinkPad T40 с процессором Pentium M 755 2Ггц 2004 года. Его результат в Geekbench — 876 баллов, что примерно соответствует Pentium 4 того же года выпуска с частотой 2,8-3 Ггц. Именно тогда стало окончательно понятно, что дело не только в частоте процессора: было бы здорово и дальше ее бесконечно увеличивать, это понятно для покупателей. Но не вышло.

Еще одна «дичь» — это переходник с Socket 479 (мобильные Pentium M) на Socket 478 (десктопные матплаты). Разгон такого полустационарного ПК показывал отличные результаты. Мой потихоньку устаревающий, но еще современный ноутбук ThinkPad T480 с Core i7 восьмого поколения выдает в Geekbench 4 больше 5000 баллов, при максимальной частоте в 4 Ггц. Правильно будет сравнивать с результатами хороших десктопных процессоров, и а это примерно 10 тысяч баллов. Рост производительности в 10 раз (на ядро, а их теперь много) за c 2005 по 2020 год. Сравните это с приростом в 300 раз (по моим собственным измерениям) с 1992 по 2001.

В 2005 году у Intel «были проблемы»: что-то не задалось с архитектурой NetBurst, конкуренты наступают, как внешние, так и внутренние — в виде того самого мобильного Pentium M, наследника процессоров Pentium Pro из девяностых. В июле 2006 года компания выпускает процессоры Intel Core 2, также имеющие в родственниках древнюю архитектуру P6. Стартовая частота по меркам Netburst смешная — 1,87-2,67 Ггц, но производительность выше, энергопотребление заметно ниже. В 2007 году выходят первые четырехядерные процессоры. Я же в 2005 году покупаю-таки свой компьютер на базе Pentium 4, за что меня критикуют подкованные в технике знакомые — зря купил, поздновато. И они, конечно, были правы.

Хотя Pentium 4 стали тупиковой ветвью процессоростроения, обеспечивали сомнительный прирост производительности от поколения к поколению, именно в это время компьютеры окончательно приобрели современные черты. Стали по-настоящему мультимедийными, расправляясь с видео и музыкальным контентом без всяких проблем. Выросли с единиц до сотен гигабайт объемы жестких дисков, появились первые твердотельные накопители. Наконец, в эпоху моей ретровидеокарты GeForce 6800 выпущены знаковые игры, в которые лично я до сих пор играю: Half-Life 2, Far Cry, GTA San Andreas. Важны не только возможности процессора, но и производительность всей периферии, доступность скоростного интернета. Бурное развитие всей компьютерной экосистемы, пока еще вращавшейся вокруг персонального компьютера, чаще настольного, чем портативного, пришлось как раз на начало нулевых. Это интересная эпоха.

О любви. В своем телеграм-канале я провел опрос о субъективном отношении к Pentium 4. И большинство все же отнесло его к категории «приятное ретро». Время идет, скоро и системы на базе Core 2 перейдут в эту категорию, а ведь на них даже работает современный веб. И еще: «проблемы» у Intel наблюдаются и сейчас. И с переходом на новый техпроцесс, и ростом производительности по сравнению с предыдущими поколениями. Все это уже было 15 лет назад, и тогда Intel справилась. Правда тогда традиционным для x86 рынкам десктопов и серверов не угрожала архитектура ARM.

У меня же начинается приятное строительство ретрокомпьютера из ретрокомплектующих. В следующей статье: чуть более элитная конфигурация Pentium 4, больше бенчмарков и попытка вернуть мой 2005 год.

Pentium 4

Pentium 4 (произносится: Пентиум четыре) — x86-совместимый процессор, разработанный Intel. Микроархитектура процессора была полностью изменена, по сравнению с предыдущими поколениями процессоров. Новая микроархитектура получила новое название — NetBurst. Оригинальный Pentium 4 носил кодовое имя «Willamette», работал на частотах 1,4 и 1,5 ГГц и был анонсирован 20 ноября 2000 года (изначально анонс был запланирован на октябрь, однако дата анонса была перенесена) и предназначался для установки в разъём Socket 423. Первые процессоры, основанные на новой архитектуре, вызвали множество нареканий. Во-первых — это производительность, производительность Pentium 4 была ниже чем у Pentium III, работающего на частоте в 1,5 раза меньшей. Во-вторых, для работы нового процессора требовалась материнская плата, основанная на чипсете i850, которая стоили весьма недёшево. В-третьих, все материнские платы предназначались для работы с дорогой памятью Rambus (RDRAM). В-четвертых, для работы материнской платы требовалась замена блока питания, а иногда и корпуса.

Содержание

Модели [ править | править код ]

За более чем 5 лет было выпущено множество ядер и моделей Pentium 4, основанных на них. Причем с выходом новой модели к названию процессора добавлялись либо новая буква, либо еще какие-нибудь цифры, а иногда и то, и другое; всё это существенно запутывает идентификацию конкретной модели.

Процессор Pentium 4 построен на совершенной новой архитектуре — NetBurst. Ниже приведены некоторые отличительные особенности оригинальной архитектуры NetBurst (некоторые из них в последующем были изменены).

. Длина конвейера была увеличена до 20 шагов, то есть для завершения одной команды процессору требовалось 20 циклов. Данный шаг позволял значительно легче наращивать тактовую частоту, кроме того, в перспективе это позволяло значительно повысить быстродействие, но производительность в расчете на 1 МГц была меньше, чем у предыдущих процессоров. Отчасти этим объясняется низкая производительность Pentium 4, работающего на низких частотах. Так же в результате такого нововведения увеличилось и время ожидания.
• Модуль предсказания переходов (ветвлений). Чтобы компенсировать недостатки применения длинного конвейера инженеры Intel улучшили схему предсказания ветвлений, в результате правильность перехода предсказывалась с вероятностью до 95 %.
• Системная шина. В Pentium 4 используется совершенно новая 128-битная системная шина с двумя 64-битными линиями. Частота новой шины(FSB) составляет 100 МГц (у последних, тогда, моделей Pentium III она составляла 133 МГц), однако за счет передачи за 1 такт одновременно 4 пакетов (QPB — Quad Pumped Bus), эффективная частота шины составляла 400 МГц, а пропускная способность шины составляла 3200 Мб/с.
• Арифметико-логическое устройство (АЛУ или ALU). В АЛУ обрабатываются целочисленные команды. В новом процессоре АЛУ работает на удвоенной частоте ядра (у Pentium 4 1,5ГГц АЛУ работает на частоте 3 ГГц за счет использования обоих фронтов сигнала). Таким образом, некоторые инструкции выполняются за половину такта. В Pentium 4 используются два АЛУ. первого уровня (L1). Как и прежде кэш L1 разделен на две части: для команд и для данных. В кэше теперь хранятся декодированные команды и располагаются в порядке их выполнения (технология Trace Cache), что увеличивает производительность.
• Математический Сопроцессор (FPU). Математический сопроцессор содержит два модуля для операций с плавающей запятой. Но реальную вычислительную работу выполняет лишь один модуль — это операции сложения (FADD) и умножения (FMUL), второй модуль выполняет операции обмена между регистрами и памятью (FSTORE). Для процессора Pentium 4 1,4 ГГц сопроцессор обеспечивает производительность в 1,4 GFLOPS. К примеру, в процессорах Athlon используется сопроцессор, состоящий из трех модулей (один для операций типа FSTORE, два других для операций типа FADD и FMUL) и обеспечивающий производительность в 2 GFLOPS (для процессора Athlon 1 ГГц). -расширения. В процессор Pentium 4 был добавлен новый набор SIMD-расширений (SSE2), который добавил 144 новые инструкции (68 целочисленных инструкций и 76 инструкций для вычислений с плавающей запятой).

В целом, архитектура была нацелена для работы на высоких частотах, где в полную силу смог бы заработать длинный конвейер.

Willamette [ править | править код ]

Впервые это ядро «засветилось» в роадмэпе (roadmap) Intel еще в 1998 году. Предполагалось, что оно должно прийти на смену Pentium II и покорить частоту 1 ГГц. Но процессоры на этом ядре были анонсированы только в 2000 году как Pentium 4. Выпущенные 20 ноября 2000 года, процессоры устанавливались в разъём Socket 423 и выпускались в корпусе тип FC-PGA2. Процессоры для Socket 423 не пользовались популярностью, так как Intel сразу заявила, что этот разъем является переходным, кроме того системы на базе Pentium 4 стоили очень дорого (сами процессоры в момент анонса стоили $644 и $819 за Pentium 4 1,4 и 1,5 ГГц соответственно). Так как процессор изготавливался с использованием 180 нм техпроцесса, то на кристалле удалось разместить лишь 256 Кбайт кэша L2. Большинство экспертов расценило 1,4 и 1,5 ГГц версии промежуточными — процессор Athlon набирал всё большую популярность, и превосходил по быстродействию Pentium III, а дальнейшее усовершенствование архитектуры Pentium III тогда было ещё не возможно. Терять свою долю рынка Intel не была намерена, поэтому она и выпустила эти процессоры («сырая» технология производства не позволила тогда выпустить более быстрые модели). Несмотря на непопулярность 1,4 и 1,5 ГГц версий, Intel 3 января 2001 года анонсирует 1,3 ГГц версию Pentium 4, которая стоила $409. В различных тестовых испытаниях эти процессоры проигрывали как Pentium III, так и Athlon`ам (а в некоторых случаях и Duron`ам), работавшим на более низких частотах. Однако уже в апреле 2001 года выходит Pentium 4 с частотой 1,7 ГГц, а в августе этого года выходит 2 ГГц версия, а так же «новые—старые» процессоры для Socket 478, который просуществовал более чем 2 года, в этом же месяце выходит новый чипсет от Intel (i845). Новый чипсет теперь поддерживал память стандарта PC133 SDRAM, что позволило значительно снизить цены на системы на базе Intel Pentium 4, однако использование данного типа памяти несколько уменьшало быстродействие (иногда весьма существенно) системы. Intel для увеличения продаж активно продвигала данный процессор — его рекламу можно было увидеть как по телевизору, так и в газетах/журналах. Продажи Pentium 4 увеличивались, процессор начинал пользоваться всё большей популярностью. Вскоре многие производители системной логики представили свои чипсеты для Pentium 4 с поддержкой памяти DDR SDRAM, а в начале 2002 года Intel выпускает свои чипсеты с поддержкой данного типа памяти. Процессор начинает замещать собой Pentium III, а по производительности он фактически сравнялся с Athlon`ом. Intel, державшая пальму первенстве в течение 16 лет, а затем довольно быстро потерявшая её, сейчас вновь начинает отвоёвывать своё. А начавшиеся проблемы с отсутствием производственных мощностей у AMD и выпуск Pentium 4 на ядре Northwood закрепили лидирующие позиции Intel, правда, ненадолго.

Процессоры Pentium 4 на ядре Willamette

Тактовая частота ядра (ГГц)	Дата анонса процессора для Socket 423	Начальная стоимость процессора ($)	Дата анонса процессора для Socket 478	Начальная стоимость процессора ($)
1,3	3 января 2001	409	—	?
1,4	20 ноября 2000	644	27 сентября 2001
1,5		819	27 августа 2001
1,6	2 июля 2001	294
1,7	23 апреля 2001	352
1,8	2 июля 2001	562
1,9	27 августа 2001	375		375
2,0		562		562

Northwood [ править | править код ]

Первые процессоры на данном ядре анонсированы 7 августа 2001 года. Ядро мало чем отличается от своего предшественника, разве что использованием более совершенного тех процесса — 130 нм, что позволило разместить на кристалле 512Кб кэша L2 и снизить тепловыделение процессора. Переход на новый техпроцесс позволил ещё больше наращивать тактовую частоту (до 3,4ГГц). Чтобы отличать процессоры на ядре Northwood от аналогичных моделей на ядре Willamette, было решено в конце названия новых процессоров приписывать букву «A» (например Pentium 4 2,0A построен на ядре Northwood).

5 мая 2002 года Intel выпускает процессоры с ядром Northwood, в которых частота FSB составляла 133МГц (эффективная частота 533МГц), чтобы отличать от использующих шину 400МГц в конце названия новых процессоров приписывалась буква «B» (например, Pentium 4 2,4B построен на ядре Northwood, а частота FSB составляет 533МГц).

14 ноября 2002 года был выпущен процессор Pentium 4 3,06ГГц, который приобрёл поддержку Hyper-Threading (впервые используется в процессорах Xeon). Эта технология подразумевает под собой наличие двух логических (эмулированных) процессоров.

14 апреля 2003 года Intel выпускает процессоры с ядром Northwood, в которых частота FSB составляла 200МГц (эффективная частота 800МГц), чтобы отличать их от процессоров использующих шину 533 и 400 МГц в конце названия новых процессоров приписывалась буква «C» (например, Pentium 4 2,4C построен на ядре Northwood, а частота FSB составляет 800МГц). Все процессоры, использующие 800МГц шину, поддерживают технологию Hyper-Threading (вообще оказалось, что все процессоры на ядре Northwood поддерживают Hyper-Threading, однако, в первых моделях она была отключена).

Оверклокинг (разгон) ядра Northwood примечателен одной интересной деталью. Когда напряжение ядра повышалось до 1,7 В — процессор умирал. Это явление получило название «NDS» (Northwood Death Syndrome — смертельный синдром Northwood).

Prescott [ править | править код ]

2 февраля 2004 года был анонсирован ряд процессоров, построенных на новом ядре, носившее имя Prescott и так же построенное на архитектуре NetBurst. По сравнению с оригинальной архитектурой NetBurst в данном ядре были сделаны некоторые изменения:

• Конвейер. В новом ядре был в 1,5 раза удлинен конвейер, теперь его глубина составляла 31 ступень (против 20 ступеней у Northwood). Сделано это было с целью дальнейшего увеличения частоты процессора.
• Модуль предсказания переходов (ветвлений). Увеличение числа ступеней конвейера потребовало улучшение модуля предсказания переходов, так как в случае неправильного предсказания перехода конвейер обнулялся, и обработка данных начиналась сначала.
• Кэш-память L1. В новом ядре был увеличен размер кэша L1 хранящего данные до 16 Кбайт. Размер кэша инструкций (Trace cache) остался прежним — 12 тысяч микроопераций.
• SIMD-расширения. В ядро Prescott был добавлен новый набор инструкций (SSE3), состоящий из 13 новых инструкций.
• Hyper-Threading. Технология Hyper-Threading также претерпела незначительные изменения. Было увеличено количество эксклюзивных ресурсов для каждого потока, и улучшилась поддержка HT с точки зрения набора процессорных инструкций.
• В Prescott заложена поддержка набора команд аналогичного AMDx86-64, этот набор команд в Intel назвали EM64T. Правда, в первых процессорах на ядре Prescott модуль, отвечающий за эти команды, был отключен.
• Дизайн ядра Prescott впервые был полностью автоматизирован. Компьютер сам выбирал как оптимальнее разместить тот или иной блок и как эти блоки соединить. Теоретически это должно сократить время на передачу данных между отдельными блоками.

Кроме всего прочего, новое ядро построено с использованием 90 нм техпроцесса, что позволило уменьшить TDP процессора и увеличить частотный потенциал нового ядра. А так же был увеличен объем кэша L2 до 1024 Кбайт (1 Мбайт).

После того как мир узнал, какой модернизации подверглась архитектура NetBurst, предполагалось, что новый процессор получит новое имя, вероятнее всего — Pentium 5. Однако, вопреки многим ожиданиям и прогнозам, этого не произошло.

2 февраля 2004 года были анонсированы модели с тактовыми частотами 2,8; 3,0; 3,2; 3,4 ГГц, у которых частота системной шины составляла 800 МГц. Чтобы отличать их от процессоров на ядре Northwood в конце названия этих процессоров была буква «E» (например, Pentium 4 3,0E — ядро Prescott, частота FSB — 800 МГц). В этот же день был выпущен процессор, тактовая частота которого составляла 2,8 ГГц, но он имел частоту FSB равной 533 МГц, также он не поддерживал Hyper-Threading. Чтобы отличить этот процессор от других, в конце названия этого процессора писали букву «A» (Pentium 4 2,8A). Все процессоры предназначались для Socket 478.

21 июня 2004 года были выпущены новые процессоры, основанные на ядре Prescott, продолжающие линейку процессоров E-серии. Эти процессоры выпускались в новом типе корпуса — FC-LGA4, он отличался от предыдущего поколения корпусов тем, что был лишен контактных ножек. Также новые процессоры устанавливаются в новый разъём — LGA775 (другие названия Socket T или Socket 775). Кроме того, новые процессоры использовали новую систему нумерации. Все выпущенные процессоры были отнесены к семейству Pentium 5×0. Были выпущены модели c номерами 520, 530, 540, 550, 560.

В августе 2004 были выпущены процессоры F-серии, у которых была активирована поддержка EM64T, ничем другим от своих предшественников они не отличались. Первоначально были доступны модели с частотами 3,2; 3,4; 3,6 ГГц. В них, почему-то, Intel использует старую систему обозначений (например, Pentium 4 3,4F).

В октябре 2004 были выпущены процессоры серии Pentium 5x0J, которые отличались от своих предшественников (процессоров серии 5×0) тем, что имели поддержку технологии под названием EDB (Execute Disabled Bit), иногда называемой XD Bit (eXecute Disable Bit).

В декабре 2004 года вышли процессоры серии 5×5, 5x5J и 5x9J. Процессоры продолжали линию процессоров A-серии (частота FSB 133МГц) для Socket 775, но процессоры с индексом «J» имели поддержку технологии EDB.

В мае—июне 2005 года вышли процессоры серии 5×1 и 5×6. Первые объединили в себе серии 5×0 и 5x0J, а вторые серии 5×5 и 5x5J.

Сводная таблица процессоров Pentium 4 на ядре Prescott

Серия	Частота ядра (ГГц)	Частота FSB (МГц)	Платформа	Используемые технологии	Дата выпуска
A	2,26—2,8	533	Socket 478	SSE3	2 февраля 2004
E	2,4—3,4	800		SSE3, HT
F	3,2—3,8		Socket 775	SSE3, HT, EM64T	август 2004
5×0	2,8(520)—3,6(560)			SSE3, HT	21 июня 2004
5x0J	2,8(520J)—3,8(570J)			SSE3, HT, EDB	октябрь 2004
5×5	2,67(505); 2,93(515)	533		SSE3	декабрь 2004
5x5J	2,67(505J); 2,93(515J)			SSE3, EDB
5x9J	3,06(519J)
5×6	2,67(506); 2,93(516)			SSE3, EDB, EM64T	июнь 2005
5×1	2,8(511)—3,8(571)	800		SSE3, HT, EDB, EM64T	21 мая 2005

Mobile Pentium 4 [ править | править код ]

Первые версии Pentium 4 для ноутбуков и лэптопов были анонсированы 23 апреля 2002 года, были построены на ядре Northwood и носили имя Mobile Pentium 4-M. От настольных версий эти процессоры отличались заниженным напряжением питания (1,2—1,3 В) и поддержкой технологии SpeedStep. Частота системной шины у всех процессоров составляла 400 МГц. Были выпущены модели с частотами 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0; 2,2; 2,4; 2,5; 2,6, TDP у последней модели составляет 35 Вт.

В июне 2003 года были анонсированы процессоры Mobile Pentium 4, также построенные на ядре Northwood. Частота системной шины у этих процессоров составляла 533 МГц. Напряжение питания изменялось от 1,2 до 1,55 В. Были выпущены модели с частотами 2,4; 2,66; 2,8; 3,06; 3,2 ГГц, TDP у последней модели составлял 76 Вт (довольно много для мобильного процессора).

В июне 2004 года анонсированы процессоры Mobile Pentium 4, построенные на ядре Prescott. Это модификация ядра Prescott не поддерживала EDB и EM64T, но зато теперь мобильные процессоры обрели поддержку технологии HT. Частота системной шины составляла 533 МГц, а напряжение питания изменялось от 1,15 до 1,4 В. Как и прежде эти процессоры поддерживали технологию SpeedStep. Были выпущены модели Mobile Pentium 4 518, 532, 538, 548 и 552, TDP последнего составляет 88 Вт.

Prescott 2M [ править | править код ]

Первые слухи о новом ядре Prescott 2 появились в начале 2005 года. Предполагалось, что оно будет иметь 2 Мбайт кэша L2 и частоту FSB равную 266 МГц (эффективная частота 1066 МГц). Процессоры на основе этого ядра были анонсированы 21 февраля 2005. От ядра Prescott это ядро отличается только наличием 2 Мбайт кэш-памяти L2. Новые процессоры получили и новую маркировку: 6×0. 21 февраля 2005 года были анонсированы модели Pentium 4 630, 640, 650, 660 с частотами 3,0; 3,2; 3,4; 3,6 ГГц, позднее была представлена модель 670, работающая на частоте 3,8 ГГц.

14 ноября 2005 года вышла новая ревизия ядра (R0, предыдущая была N0). Процессоры, построенные на обновлённом ядре Prescott 2M, поддерживают технологию виртуализации Vanderpool (VT) и имеют индексы 662 (3,6 ГГц) и 672 (3,8 ГГц).

Cedar Mill [ править | править код ]

Анонс процессоров, построенных на новом ядре, запланирован на вторую половину января 2006. Ядро Cedar Mill представляет собой одноядерную модификацию ядра известного под кодовым именем Presler. Cedar Mill изготовлен с использованием новейшей 65 нм технологии. По сути, ядро представляет собой ядро Prescott 2M, даже не изменилась серия процессора: процессоры имеют маркировку вида 6×1, и не поддерживают технологию Vanderpool. Процессоры первоначально будут иметь частоту от 3,0 ГГц до 3,6 ГГц. Более подробно о причине выхода Cedar Mill рекомендуется читать здесь [1].

Ядро Cedar Mill является последним в линейке Pentium 4. Следующие поколения процессоров, в частности Conroe, будут продвигаться под новым брэндом, Intel Core.

Tejas, Jayhawk и другие [ править | править код ]

Intel возлагала на архитектуру NetBurst большие надежды. В 2001—2003 в роадмэпах Intel встречались такие ядра, как Tejas, который должен был использовать шину 1066 МГц и работать на частотах от 4,4 до 9,2 ГГц и должен был бы быть поступить в продажу во второй половине 2004 года и называться Pentium 6. Nehalem, как предполагалось, этот процессор должен был использовать системную шину 1200 МГц и работать на частотах свыше 10 ГГц, и должен был поступить в продажу в 2005 году. Jayhawk, процессор серии Xeon, который должен был иметь кэш L1 для данных объемом 24 Кб и для 16 тысяч микроопераций. Однако все эти процессоры в 2004 году были отменены.

Intel предполагала с помощью процессоров основанных на архитектуре NetBurst достичь частоты в 10ГГц, но, не дойдя и до 4 ГГц, эта архитектура столкнулась с неразрешимыми до сих пор (и похоже уже никогда) тепловыми проблемами. Данная проблема подтолкнула Intel к разработке новой архитектуры и к закрытию всех проектов по разработке ядер на архитектуре NetBurst.

При взгляде назад Pentium 4 оставляет двойственное впечатление. С одной стороны это были одни из самых популярных процессоров, его продвижение в СМИ, и, как следствие, огромная популярность у покупателей, позволили Intel надолго занять большую часть рынка. С другой стороны Pentium 4 имел не самую удачную архитектуру. Он так ни разу и не закрепил своё лидирующее положение в плане производительности, по уровню TDP (тепловыделение) он практически всегда проигрывал конкурентным процессорам AMD Athlon, впрочем также, как и по стоимости. А архитектура Pentium III, которую когда-то Intel посчитала менее перспективной, чем NetBurst вновь появилась в процессорах Pentium M.