Войти
| Общая информация | |
|---|---|
| Запущен | 20 ноября, 2000; 19 лет назад (20 ноября 2000 г.) |
| Производительность | |
| Макс. CPU тактовая частота | от 267 МГц до 3,73 ГГц |
| FSB скорости | от 400 до 1066 млн транзакций / с |
| кэш | |
| L1 кэш | от 8 КБ до 16 КБ на ядро |
| Кэш L2 | от 128 КБ до 2048 КБ. от 256 КБ до 2048 КБ (Xeon) |
| Кэш L3 | 4–16 МБ совместно |
| Архитектура и классификация | |
| Архитектура | NetBurst x86 |
| Инструкции | MMX |
| Расширения | |
| Физические характеристики | |
| Транзисторы | |
| Сердечники |
|
| Разъем (а) | |
| Продукты, модели, варианты | |
| Режим l (s) |
|
| История | |
| Предшественник | P6 |
| Преемник | Intel Core. P7 Itanium (IA-64 ) |
Микроархитектура NetBurst, называемая P68 внутри Intel, был преемником микроархитектуры P6 в семействе x86 из центральных процессоров (ЦП) производства Intel. Первым ЦП, использующим эту архитектуру, был Pentium 4 с ядром Willamette, выпущенный 20 ноября 2000 г., и первый из ЦП Pentium 4 ; все последующие варианты Pentium 4 и Pentium D также были основаны на NetBurst. В середине 2004 года Intel выпустила ядро Foster, которое также было основано на NetBurst, тем самым переключив процессоры Xeon на новую архитектуру. ЦП Celeron на базе Pentium 4 также используют архитектуру NetBurst.
NetBurst был заменен микроархитектурой Core на основе P6, выпущенной в июле 2006 года.
Микроархитектура NetBurst включает такие функции, как Hyper-threading, Hyper Pipeline Technology, Rapid Execution Engine, Execution Trace Cache и система воспроизведения, которые все были представлены впервые в этой конкретной микроархитектуре, а некоторые больше никогда не появлялись впоследствии.
Hyper-threading - это собственная реализация Intel одновременной многопоточности (SMT), используемая для улучшения распараллеливания вычислений (одновременное выполнение нескольких задач), выполняемых на микропроцессорах x86. Intel представила его с процессорами NetBurst в 2002 году. Позже Intel повторно представила его с помощью микроархитектуры Nehalem после ее отсутствия в Core 2.
" Northwood »и« Willamette »имеют внешнюю интерфейсную шину, которая работает на частоте 100 МГц и имеет ширину 64 бита, но также имеет четырехканальную прокачку, что дает пропускную способность памяти 3,2 ГБ / с. Чипсет Intel "Northwood" i850 с двухканальной RD-RAM может обеспечить пропускную способность памяти 3,2 ГБ / с. "Presler" имеет фронтальную шину 800 МГц, ширину 64 бита, способную передавать 6,4 ГБ / с, с памятью DDR2 800 МГц.
Это имя, данное 20-этапному конвейеру команд в ядре Willamette. Это значительное увеличение количества ступеней по сравнению с Pentium III, у которого в конвейере было всего 10 ступеней. Ядро Prescott имеет 31-этапный конвейер (некоторые этапы просто перемещают данные по ЦП). Хотя более глубокий конвейер имеет повышенный штраф за неправильное предсказание переходов, большее количество этапов в конвейере позволяет ЦП иметь более высокие тактовые частоты, что, как считалось, компенсирует любые потери в производительности. Меньшее значение инструкций за такт (IPC) является косвенным следствием глубины конвейера - это вопрос компромисса при проектировании (небольшое количество длинных конвейеров имеет меньший IPC, чем большее количество коротких конвейеров). Другим недостатком наличия большего количества стадий в конвейере является увеличение количества стадий, которые необходимо отследить в том случае, если предсказатель ветвления совершает ошибку, увеличивая штраф, уплачиваемый за неверное предсказание. Чтобы решить эту проблему, Intel разработала механизм Rapid Execution Engine и много вложила в свою технологию прогнозирования ветвлений, которая, по утверждению Intel, снижает ошибочные предсказания ветвей на 33% по сравнению с Pentium III.
С помощью этой технологии два арифметических логических блока (ALU) в ядре ЦП работают с двойной подкачкой, что означает, что они фактически работают с удвоенной тактовой частотой ядра. Например, в процессоре с частотой 3,8 ГГц ALU эффективно работают на частоте 7,6 ГГц. Причина этого в том, чтобы обычно компенсировать низкое количество IPC; кроме того, это значительно увеличивает целочисленную производительность процессора. Intel также заменила высокоскоростной механизм переключения цилиндров исполнительным блоком сдвига / поворота, который работает на той же частоте, что и ядро ЦП. Обратной стороной является то, что некоторые инструкции теперь намного медленнее (относительно и абсолютно), чем раньше, что затрудняет оптимизацию для нескольких целевых процессоров. Примером могут служить операции сдвига и поворота, которые страдают из-за отсутствия механизма сдвига цилиндра, который присутствовал на каждом процессоре x86, начиная с i386, включая основной процессор конкурента, Athlon.
В кэш L1 ЦП Intel включила кэш трассировки выполнения. В нем хранятся декодированные микрооперации, так что при выполнении новой инструкции, вместо повторной выборки и декодирования инструкции, ЦП напрямую обращается к декодированным микрооперациям из кэша трассировки, тем самым значительно экономя время. Более того, микрооперации кэшируются в соответствии с их прогнозируемым путем выполнения, что означает, что, когда ЦП выбирает инструкции из кеша, они уже присутствуют в правильном порядке выполнения. Позже Intel представила аналогичную, но более простую концепцию с Sandy Bridge под названием кэш микроопераций (кэш UOP).
Система воспроизведения это подсистема в процессоре Intel Pentium 4 для перехвата операций, которые были ошибочно отправлены для выполнения планировщиком процессора. Операции, обнаруженные системой воспроизведения, затем повторно выполняются в цикле до тех пор, пока не будут выполнены условия, необходимые для их правильного выполнения.
Архитектура Intel NetBurst позволяет вставлять в код подсказки прогнозирования переходов, чтобы определить, следует ли выполнять статическое прогнозирование или нет, в то время как это функция была оставлена в более поздних процессорах Intel. Согласно Intel, алгоритм прогнозирования ветвлений NetBurst на 33% лучше, чем алгоритм в P6.
Несмотря на эти улучшения, архитектура NetBurst создала препятствия для инженеров, пытающихся увеличить масштаб спектакль. С помощью этой микроархитектуры Intel стремилась достичь тактовой частоты 10 ГГц, но из-за увеличения тактовой частоты Intel столкнулась с возрастающими проблемами с удержанием рассеиваемой мощности в приемлемых пределах. Intel достигла скоростного барьера в 3,8 ГГц в ноябре 2004 года, но столкнулась с проблемами при попытке достичь даже этого. Intel отказалась от NetBurst в 2006 году после того, как проблемы с перегревом достигли уровня серьезности, и затем разработала микроархитектуру Core, вдохновленную ядром P6 в Pentium Pro, на Tualatin Pentium III -S и, самое прямое, Pentium M.
| Редакция | Марка (и) процессора | Этапы конвейера |
|---|---|---|
| Willamette (180 нм) | Celeron, Pentium 4 | 20 |
| Northwood (130 нм) | Celeron, Pentium 4, Pentium 4 HT | 20 |
| Gallatin (130 нм) | Pentium 4 HT Extreme Edition, Xeon | 20 |
| Prescott (90 нм) | Celeron D, Pentium 4, Pentium 4 HT,. Pentium 4 Extreme Edition | 31 |
| Cedar Mill (65 нм) | Celeron D, Pentium 4 | 31 |
| Smithfield (90 нм) | Pentium D | 31 |
| Presler (65 нм) | Pentium D | 31 |
Intel заменила исходное ядро Willamette на обновленную версию микроархитектуры NetBurst позвонил в Нортвуд в январе 2002 года. дизайн объединил увеличенный размер кеша, меньший процесс изготовления 130 нм и Hyper-threading (хотя изначально во всех моделях, кроме модели 3,06 ГГц, эта функция была отключена) для создания более современной, высокопроизводительной версии микроархитектура NetBurst.
В феврале 2004 года Intel представила Prescott, более радикальную версию микроархитектуры. Ядро Prescott было произведено по 90-нм техпроцессу и включало несколько серьезных изменений конструкции, в том числе добавление еще большего размера кеш-памяти (с 512 КБ в Northwood до 1 МБ и 2 МБ в Prescott 2M), гораздо более глубокого конвейер команд (31 этап по сравнению с 20 в Northwood), значительно улучшенный предсказатель ветвления , введение инструкций SSE3, а затем реализация Intel 64, брендинг Intel для их совместимой реализации x86-64 64-разрядной версии x86 микроархитектуры (как и в случае с гиперпоточностью, все чипы Prescott под маркой Pentium 4 HT имеют оборудование для поддерживают эту функцию, но первоначально она была включена только на высокопроизводительных процессорах Xeon, а затем была официально представлена в процессорах с торговой маркой Pentium ). Энергопотребление и рассеивание тепла также стали серьезными проблемами для Prescott, который быстро стал самым быстродействующим и самым энергоемким среди одноядерных процессоров Intel x86 и x86-64. Проблемы с питанием и перегревом помешали Intel выпустить Prescott с тактовой частотой выше 3,8 ГГц вместе с мобильной версией ядра с тактовой частотой выше 3,46 ГГц.
Intel также выпустила двухъядерный процессор на базе микроархитектуры NetBurst под маркой Pentium D. Первое ядро Pentium D получило кодовое название Smithfield, что на самом деле представляет собой два ядра Prescott на одном кристалле, а позднее - Presler, которое состоит из два сердечника Cedar Mill на двух отдельных фильерах (Cedar Mill представляет собой усадочную матрицу Prescott 65 нм).
.
У Intel в разработке были преемники на основе Netburst под названием Tejas и Jayhawk с 40-50 стадиями конвейера, но в конечном итоге решила заменить NetBurst на Основная микроархитектура, выпущена в июле 2006 г.; эти преемники были непосредственно унаследованы от Pentium Pro 1995 года (микроархитектура P6 ). 8 августа 2008 г. закончился выпуск процессоров на базе Intel NetBurst. Причиной отказа от NetBurst стали серьезные проблемы с нагревом, вызванные высокими тактовыми частотами. Хотя некоторые процессоры на базе Core и Nehalem имеют более высокий TDP, большинство процессоров многоядерные, поэтому каждое ядро дает лишь часть максимального TDP, а одноядерные процессоры на базе Core с максимальной тактовой частотой выделяют максимум 27 Вт тепла. Процессоры Pentium 4 (одноядерные) для настольных ПК с самой быстрой тактовой частотой имели TDP 115 Вт по сравнению с 88 Вт для мобильных версий с самой быстрой тактовой частотой. Хотя с введением новых степпингов TDP для некоторых моделей в конечном итоге был снижен.
Микроархитектура Nehalem, преемница микроархитектуры Core, на самом деле должна была быть развитием NetBurst в соответствии с дорожными картами Intel, датируемыми 2000 годом. Но из-за отказа от NetBurst Nehalem теперь представляет собой совершенно другой проект, но имеет некоторое сходство с NetBurst. Nehalem заново реализует технологию Hyper-threading, впервые представленную в ядре Northwood 3,06 ГГц Pentium 4. Nehalem также реализует кэш L3 в процессорах на его основе. Для реализации потребительского процессора кэш L3 был впервые использован в ядре Gallatin Pentium 4 Extreme Edition, но, как ни странно, отсутствовал в ядре Prescott 2M той же марки.
