Pentium 4

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Pentium 4
Central processing unit
Pentium4 northwood.png
Processore Pentium 4 northwood
Prodotto dal 2000 al 2008
Produttore Intel
Frequenza CPU 1.3 GHz / 3.8 GHz
Frequenza FSB 400 MT/s / 1066 MT/s
Processo
(l. canale MOSFET)
180 nm / 65 nm
Set di istruzioni x86 (i386), x86-64
Microarchitettura NetBurst
Nome core
  • Willamette
  • Northwood
  • Prescott
  • Cedar Mill
Socket

Il Pentium 4 è un microprocessore x86 di settima generazione prodotto dalla Intel, ed è il primo design originale di quest'ultima dai tempi del Pentium Pro, nel 1995. Il processore originale, chiamato Willamette, fu lanciato il 20 novembre del 2000 con frequenze di 1,4 GHz e 1,5 GHz.

La nuova architettura[modifica | modifica wikitesto]

A partire dal Pentium Pro, si erano succeduti processori basati sull'architettura "P6", con marginali miglioramenti (il Pentium II, il Pentium III, ed i vari Celeron); il Pentium 4 invece si basa sulla nuova architettura NetBurst. Inoltre fu introdotto un velocissimo FSB a 400 MHz, formato in realtà da quattro bus a 100 MHz; tuttavia la larghezza di banda era pari a quattro volte quelle di un bus a 100 MHz, e fu così considerato come un unico bus a 400 MHz (il competitore più veloce non andava oltre i 133 MHz effettivi).

Inefficienza in cambio di scalabilità[modifica | modifica wikitesto]

Logo del marchio Pentium 4 (con Hyper-Threading)

Per la sorpresa di molti tecnici del settore, il nuovo processore non migliorava il design P6 né nel calcolo intero, né in virgola mobile, generalmente considerati i fattori chiave nelle prestazioni di un processore. Furono sacrificate le prestazioni nel singolo ciclo di clock per guadagnare su due fronti: nella massima frequenza raggiungibile, e nelle prestazioni sfruttando le nuove librerie SSE2 che andavano ad aggiungersi alle precedenti SSE ed MMX.

Il Pentium 4 "svolge meno lavoro" in ogni ciclo di clock rispetto ad altre CPU (come ad esempio i vari AMD Athlon o i vecchi Pentium III), ma l'obiettivo iniziale di sacrificare le prestazioni sul singolo ciclo di clock era bilanciato dalla possibilità di aumentare molto velocemente la frequenza di funzionamento, caratteristica che portava comunque a ottime prestazioni. Tutto questo è andato avanti fino a quando il processore ha trovato problemi insolubili di eccessiva produzione di calore, poco prima di raggiungere i 4 GHz (fermandosi effettivamente a 3.8 GHz con il core Prescott), molto lontano dagli annunci entusiastici del lancio che parlavano di scalabilità fino a 10 GHz.

Alla metà del 2005, resasi conto che ormai la "corsa ai GHz" era finita, la casa produttrice ha spostato la sua attenzione sull'architettura del Pentium M, molto più efficiente a parità di frequenza di funzionamento, cominciando lo sviluppo di alcuni derivati dedicati al segmento desktop e piccoli server. Infatti l'architettura del Pentium M, ottimizzata anche dal punto di vista energetico, ed è basata sul design del Pentium III. Questo significa essenzialmente che Intel è tornata al Pentium III e che del Pentium 4 sopravviverà solo il sistema del FSB, oltre ovviamente ad una serie di tecnologie collaterali come Hyper-Threading, SSE2, SSE3, EM64T e XD-bit.

Stessa architettura per tutti i segmenti di mercato[modifica | modifica wikitesto]

Come ormai consuetudine dai tempi del Pentium II, Intel ricavò dai vari passi evolutivi del Pentium 4 anche versioni indirizzate ad altri ambiti del mercato: per il mercato dei pc economici arrivarono le versioni economiche del chip, che continuavano comunque a chiamarsi Celeron, mentre per il settore dei server di medio livello vennero ricavate versioni per sistemi multiprocessore che presero il semplice nome di Xeon. Successivamente arrivarono anche le versioni mobile con i Pentium 4-M prima, e i Mobile Pentium 4 poi.

Caratteristiche principali delle varie evoluzioni del Pentium 4[modifica | modifica wikitesto]

Willamette[modifica | modifica wikitesto]

Il primo Pentium 4 aveva core Willamette ed operava ad una frequenza di 1,5 GHz. Inizialmente la sua architettura lo rendeva più lento dei propri antagonisti, Pentium III ed Athlon, ma poi l'enorme scalabilità gli consentì di arrivare in meno di un anno alla barriera "storica" dei 2 GHz, soglia a cui dovette cedere il passo al suo successore Northwood.

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Willamette.

Northwood[modifica | modifica wikitesto]

Per abbattere la barriera dei 2 GHz, arrivò Northwood, i cui miglioramenti consistevano in un ampliamento della memoria cache L2, che passava da 256 KB a 512 KB, e il passaggio ad un nuovo processo di produzione a 130 nm. Cambiò anche il socket che divenne il 478, e col tempo arrivarono anche aggiornamenti alla frequenza di BUS che passò dagli iniziali 400 MHz, a 533 MHz e poi addirittura a 800 MHz. Dal modello a 3,06 GHz (l'ultimo a 533 MHz di bus) venne introdotta anche la tecnologia Hyper-Threading che venne estesa a tutta l'ultima gamma con bus a 800 MHz da 2,4 GHz fino all'ultimo Northwood arrivato sul mercato a 3,4 GHz.

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Northwood (hardware).

Extreme Edition[modifica | modifica wikitesto]

Nel settembre del 2003 fu annunciato all'Intel Developer Forum il Pentium 4 Extreme Edition (P4EE), poco più di una settimana prima del lancio dell'Athlon 64 e dell'Athlon 64 FX (anche se la sua commercializzazione, per la verità molto scarsa, iniziò solo il 3 novembre). Il design rimaneva pressoché invariato rispetto al Northwood (per farlo funzionare sulle stesse schede madri), ma possedeva ulteriori 2 MB di cache L3 ereditati dal progetto dello Xeon Gallatin. Un anno più tardi, il 15 novembre 2004 fu aumentata la velocità di bus da 800 MHz a 1066 MHz, con un piccolo miglioramento delle prestazioni, ma fu rilasciato solo un chip che utilizzava tale frequenza di bus, il modello a 3,46 GHz. Successivamente anche il Pentium 4 Extreme Edition passò al core Prescott. Il nuovo EE a 3,73 GHz aveva le stesse caratteristiche di un Prescott della serie 6x0, ma con un bus a 1066 MHz.

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Pentium 4 EE.

Prescott[modifica | modifica wikitesto]

Il 2 febbraio 2004 Intel lanciò un nuovo core, chiamato Prescott. Questo era prodotto con un processo a 90 nm, mai usato prima, ed era una revisione profonda del processore, tanto che alcuni si stupirono del fatto che non fu chiamato "Pentium 5". Le sue caratteristiche dovevano consentirgli di ricominciare la "corsa ai GHz", ma non fu propriamente così; essa effettivamente ripartì ma si arrestò velocemente a 3,8 GHz senza nemmeno raggiungere la soglia "psicologica" dei 4 GHz originariamente previsti. Considerando che Intel prevedeva di poter portare il Pentium 4 fino a 10 GHz, questo resta l'insuccesso più pubblicizzato, se non più grave, nella storia del marchio. Intel ha rilasciato il 21 febbraio 2005 un nuovo processore Prescott, chiamato "6xx", con tecnologie EM64T, XD-bit e SpeedStep oltre ad una cache L2 di 2 MB. Il vantaggio di quest'ultima è tuttavia pressoché annichilito dall'alta latenza di questa e dalla doppia dimensione delle parole in modalità EM64T: risulta quindi un tentativo di mantenere le performance anche in modalità 64 bit.

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Prescott.

Cedar Mill[modifica | modifica wikitesto]

Ad inizio 2006 è stato rilasciato il nuovo core Cedar Mill, un Prescott costruito con processo produttivo a 65 nm. L'architettura è la stessa di Prescott, e anche le tecnologie implementate sono le stesse presenti nelle ultime evoluzioni del predecessore. Monta una pipeline a 31 livelli (come Prescott) e, sempre come Prescott, ha 2 MiB di cache L2. La gamma di frequenze va da 2.8 GHz a 3.6 GHz. Cedar Mill risolve i problemi di temperatura del predecessore con una tolleranza fino a 86 W e implementa le nuove tecnologie di virtualizzazione Vanderpool.

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Cedar Mill (hardware).

Modelli arrivati sul mercato[modifica | modifica wikitesto]

La tabella seguente mostra tutti i modelli di Pentium 4 arrivati sul mercato. Molti di questi condividono caratteristiche comuni pur essendo basati su core diversi; per questo motivo, allo scopo di rendere maggiormente evidente tali affinità e "alleggerire" la visualizzazione alcune colonne mostrano un valore comune a più righe. Di seguito anche una legenda dei termini (alcuni abbreviati) usati per l'intestazione delle colonne:

  • Nome Commerciale: si intende il nome con cui è stato immesso in commercio quel particolare esemplare.
  • Data: si intende la data di immissione sul mercato di quel particolare esemplare.
  • Socket: lo zoccolo della scheda madre in cui viene inserito il processore. In questo caso il numero rappresenta oltre al nome anche il numero dei pin di contatto.
  • Clock: la frequenza di funzionamento del processore.
  • Molt.: sta per "Moltiplicatore" ovvero il fattore di moltiplicazione per il quale bisogna moltiplicare la frequenza di bus per ottenere la frequenza del processore.
  • Pr.Prod.: sta per "Processo produttivo" e indica tipicamente la dimensione dei gate dei transistors (180 nm, 130 nm, 90 nm) e il numero di transistor integrati nel processore espresso in milioni.
  • Voltag.: sta per "Voltaggio" e indica la tensione di alimentazione del processore.
  • Watt: si intende il consumo massimo di quel particolare esemplare.
  • Bus: frequenza del bus di sistema.
  • Cache: dimensione delle cache di 1º e 2º livello.
  • XD: sta per "XD-bit" e indica l'implementazione della tecnologia di sicurezza che evita l'esecuzione di codice malevolo sul computer.
  • 64: sta per "EM64T" e indica l'implementazione della tecnologia a 64 bit di Intel.
  • HT: sta per "Hyper-Threading" e indica l'implementazione della esclusiva tecnologia Intel che consente al sistema operativo di vedere 2 core logici.
  • ST: sta per "SpeedStep Tecnology" ovvero la tecnologia di risparmio energetico sviluppata da Intel e inserita negli ultimi Pentium 4 Prescott serie 6xx per contenere il consumo massimo.
  • VT: sta per "Vanderpool Tecnology", la tecnologia di virtualizzazione che rende possibile l'esecuzione simultanea di più sistemi operativi differenti contemporaneamente.
  • Core: si intende il nome in codice del progetto alla base di quel particolare esemplare.
Nome Commerciale Data Socket Clock Molt. Pr.Prod. Voltag. Watt Bus Cache XD 64 HT ST VT Core
Pentium 4 1,3 GHz 3/gen/2001 423 1,3 GHz 13x 180 nm
42 mil.
1,75 V 50 W 400
MHz
L1=8KB
L2=256KB
L3=0KB
No No No No No Willamette
Pentium 4 1,4 GHz 20/nov/2000 1,4 GHz 14x 53 W
Pentium 4 1,5 GHz 1,5 GHz 15x 56 W
Pentium 4 1,6 GHz 2/lug/2001 1,6 GHz 16x 61 W
Pentium 4 1,7 GHz 23/apr/2001 1,7 GHz 17x 64 W
Pentium 4 1,8 GHz 2/lug/2001 1,8 GHz 18x 67 W
Pentium 4 1,9 GHz 27/ago/2001 1,9 GHz 19x 69 W
Pentium 4 2,0 GHz 2,0 GHz 20x 72 W
Pentium 4 1,4 GHz set/2001 478 1,4 GHz 14x 55 W
Pentium 4 1,5 GHz ago/2001 1,5 GHz 15x 58 W
Pentium 4 1,6 GHz 1,6 GHz 16x 61 W
Pentium 4 1,7 GHz 1,7 GHz 17x 63 W
Pentium 4 1,8 GHz 1,8 GHz 18x 66 W
Pentium 4 1,9 GHz 1,9 GHz 19x 73 W
Pentium 4 2,0 GHz 2,0 GHz 20x 75 W
Pentium 4 1,6 GHz A 27/ago/2001 1,6 GHz 16x 130 nm
55 mil.
1,525 V 47 W L1=8KB
L2=512KB
L3=0KB
Northwood
Pentium 4 1,8 GHz A 1,8 GHz 18x 50 W
Pentium 4 2,0 GHz A 2,0 GHz 20x 54 W
Pentium 4 2,2 GHz 7/gen/2002 2,2 GHz 22x 57 W
Pentium 4 2,4 GHz 2/apr/2002 2,4 GHz 24x 60 W
Pentium 4 2,5 GHz 26/ago/2002 2,5 GHz 25x 61 W
Pentium 4 2,6 GHz 2,6 GHz 26x 63 W
Pentium 4 2,267 GHz 6/mag/2002 2,267 GHz 17x 58 W 533
MHz
Pentium 4 2,4 GHz B 2,4 GHz 18x 60 W
Pentium 4 2,533 GHz 2,533 GHz 19x 61 W
Pentium 4 2,667 GHz 26/ago/2002 2,667 GHz 20x 66 W
Pentium 4 2,8 GHz 2,8 GHz 21x 68 W
Pentium 4 3,06 GHz 14/nov/2002 3,06 GHz 23x 1,55 V 82 W
Pentium 4 2,4 GHz C 21/mag/2003 2,4 GHz 12x 1,525 V 66 W 800
MHz
Pentium 4 2,6 GHz C 2,6 GHz 13x 69 W
Pentium 4 2,8 GHz C 2,8 GHz 14x 70 W
Pentium 4 3,0 GHz 14/apr/2003 3,0 GHz 15x 1,55 V 82 W
Pentium 4 3,2 GHz 23/giu/2003 3,2 GHz 16x
Pentium 4 3,4 GHz 2/feb/2004 3,4 GHz 17x 84 W
Pentium 4 2,267 GHz A 2,267 GHz 17x 90 nm
125 mil.
1,4 V 89 W 533
MHz
L1=16KB
L2=512KB
L3=0KB
No Prescott
Pentium 4 2,4 GHz A 2,4 GHz 18x L1=16KB
L2=1MB
L3=0KB
Pentium 4 2,667 GHz A 2,667 GHz 20x
Pentium 4 2,8 GHz A 2,8 GHz 21x
Pentium 4 2,8 GHz E 2,8 GHz 14x 800
MHz
Si
Pentium 4 3,0 GHz E 3,0 GHz 15x
Pentium 4 3,2 GHz E 3,2 GHz 16x
Pentium 4 3,4 GHz E 3,4 GHz 17x
Pentium 4 3,2 GHz EE 3/nov/2003 3,2 GHz 16x 130 nm
178 mil.
1,55 V 92 W L1=8KB
L2=512KB
L3=2MB
Gallatin
Pentium 4 3,4 GHz EE 2/feb/2004 3,4 GHz 17x 1,6 V 103 W
Pentium 4 505 21/giu/2004 775 2,667 GHz 20x 90 nm
125 mil.
1,4 V 84 W 533
MHz
L1=16KB
L2=1MB
L3=0KB
Prescott
Pentium 4 515 2,933 GHz 22x
Pentium 4 520 2,8 GHz 14x 800
MHz
Pentium 4 530 3,0 GHz 15x
Pentium 4 540 3,2 GHz 16x
Pentium 4 550 3,4 GHz 17x
Pentium 4 560 3,6 GHz 18x 115 W
Pentium 4 520 J 15/nov/2004 2,8 GHz 14x 84 W
Pentium 4 530 J 3,0 GHz 15x
Pentium 4 540 J 3,2 GHz 16x
Pentium 4 550 J 3,4 GHz 17x
Pentium 4 560 J 3,6 GHz 18x 115 W
Pentium 4 570 J 3,8 GHz 19x
Pentium 4 521 28/giu/2005 2,8 GHz 14x 84 W
Pentium 4 531 3,0 GHz 15x
Pentium 4 541 3,2 GHz 16x
Pentium 4 551 3,4 GHz 17x
Pentium 4 561 3,6 GHz 18x 115 W
Pentium 4 571 3,8 GHz 19x
Pentium 4 524 11/mag/2006 3,06 GHz 23x 84 W 533
MHz
Pentium 4 3,4 GHz EE 21/giu/2004 3,4 GHz 17x 130 nm
178 mil.
1,6 V 110 W 800
MHz
L1=8KB
L2=512KB
L3=2MB
No No Gallatin
Pentium 4 3,46 GHz EE 15/nov/2004 3,46 GHz 13x 111 W 1066
MHz
Pentium 4 630 21/feb/2005 3,0 GHz 15x 90 nm
168 mil.
1,4 V 84 W 800
MHz
L1=16KB
L2=2MB
L3=0KB
Prescott
Pentium 4 640 3,2 GHz 16x
Pentium 4 650 3,4 GHz 17x
Pentium 4 660 3,6 GHz 18x 115 W
Pentium 4 3,73 GHz EE 3,73 GHz 14x 1066
MHz
Pentium 4 670 27/mag/2005 3,8 GHz 19x 800
MHz
Pentium 4 662 15/nov/2005 3,6 GHz 18x
Pentium 4 672 3,8 GHz 19x
Pentium 4 631 16/gen/2006 3,0 GHz 15x 65 nm
168 mil.
1,3 V 86 W No Cedar Mill
Pentium 4 641 3,2 GHz 16x
Pentium 4 651 3,4 GHz 17x
Pentium 4 661 3,6 GHz 18x

Successori[modifica | modifica wikitesto]

Con i problemi incontrati dal core Prescott Intel ha deciso di fermare lo sviluppo del successore di questo core, Tejas e anche di quello dedicato agli Xeon, Jayhawk nel maggio 2004.

Processori Dual Core[modifica | modifica wikitesto]

Con l'arrivo dei primi processori dual core, Intel ha deciso di abbandonare il nome "Pentium 4" per passare a Pentium D, anche se il primo processore dual core Smithfield è formato essenzialmente da due core Prescott uniti nello stesso package e l'imminente Presler da due core Cedar Mill.

La sospensione del Pentium 4[modifica | modifica wikitesto]

Intel a febbraio 2007 ha sospeso la produzione dei modelli 524, 630, 640, 650, 660 e 670 mentre nell'aprile dello stesso anno ha sospeso la produzione dei Pentium 4 modelli 521 e 541.

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]

Elenco dei processori Intel
Famiglia 4 bit/8 bit: 4004 | 4040 | 8008 | 8080 | 8085     Famiglia 16 bit: 8086 | 8088 | 80186 | 80188 | 80286 Intel-logo.svg
Famiglia IA-32: 80386 | 80486 | RapidCAD | OverDrive
Gamma Pentium: Pentium | Pentium Pro | Pentium II | Celeron | Pentium III | Pentium III-M | Pentium 4 | Pentium 4-M | Mobile Pentium 4 | Pentium 4 EE | Celeron D | Pentium D | Pentium EE
Processori Mobile: Pentium M | Celeron M | Core Duo | Core Solo | Core M
Gamma Core: Core 2 Duo | Core 2 Quad | Core 2 Extreme
Gamma Nehalem: Core i3 | Core i5 | Core i7 | Core i7 Extreme
Processori per Server: Xeon

Famiglia IA-64: Itanium | Itanium 2
Non x86 compatibili: Intel iAPX 432 | Intel i860 | Intel i960

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