पेंटियम 4 (Pentium 4)
पेंटियम 4 (Pentium 4) ब्रांड का संदर्भ इंटेल की सिंगल-कोर डेस्कटॉप और लैपटॉप सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट (सीपीयू) की श्रृंखला से है जिसे 20 नवम्बर 2000 को पेश किया गया था और 8 अगस्त 2008 से भेजा जाने लगा था। इनमें 7वीं-पीढ़ी का एक्स86 (x86) माइक्रोआर्किटेक्चर मौजूद था जिसे नेटबर्स्ट (NetBurst) कहा जाता है जो 1995 में पेंटियम प्रो सीपीयू के पी6 माइक्रोआर्किटेक्चर को पेश किये जाने के बाद से कंपनी का पहला सम्पूर्ण-नया डिजाइन था। नेटबर्स्ट (NetBurst) बहुत तीव्र क्लॉक स्पीड (3.8 GHz तक) प्राप्त करने के लिए बहुत गहरी निर्देश पाइपलाइन की विशेषता के साथ पहले के पी6 (पेंटियम III, II आदि) से अलग था जो टीडीपी (TDP) की 3.4 GHz - 3.8 GHz में 115 वाट (W) प्रेस्कॉट और प्रेस्कॉट 2एम कोर तक की पहुँच द्वारा सीमित था। 2004 में "पेंटियम 4" माइक्रोप्रोसेसर के प्रारंभिक 32-बिट x86 निर्देश सेट को 64-बिट x86-64 सेट द्वारा विस्तारित किया गया था। पहले पेंटियम 4 कोर, कूट नाम "विलामेट" को 1.3 GHz से 2 GHz तक में तैयार किया गया था और पहले "विलामेट" प्रोसेसर को सॉकेट 423 का इस्तेमाल कर 20 नवम्बर 2000 को जारी किया गया था। पेंटियम 4 की उल्लेखनीय विशेषता इसका 400 मेगाहर्ट्ज एफएसबी (MHz FSB) था। यह वास्तव में 100 मेगाहर्ट्ज (MHz) पर संचालित होता था लेकिन एफएसबी क्वाड-पम्प्ड था जिसका मतलब यह है कि अधिकतम स्थानांतरण दर बस के बेस क्लॉक का चार गुना था, इसीलिये इसे 400 मेगाहर्ट्ज पर चलने वाला माना गया था। एएमडी एथलॉन का दोहरे पम्प वाला एफएसबी उस समय 200 मेगाहर्ट्ज या 266 मेगाहर्ट्ज पर चल रहा था।
पेंटियम 4 सीपीयू ने एसएसई2 (SSE2) की और प्रेस्कॉट-आधारित पेंटियम 4 में एसएसई3 (SSE3) निर्देश सेटों की शुरूआत गणना, लेनदेन, मीडिया प्रोसेसिंग, 3डी ग्राफिक्स और गेम्स में तीव्रता लाने के लिए की थी। बाद के संस्करणों में हाइपर-थ्रेडिंग टेक्नोलॉजी (एचटीटी) की विशेषता शामिल की गयी जो एक वास्तविक सीपीयू को दो सीपीयू, एक तार्किक और एक आभाषी की तरह काम करने योग्य बनाती है। इंटेल ने भी नेटबर्स्ट माइक्रोआर्किटेक्चर (जिसे अक्सर "सेलेरोन 4" के रूप में संदर्भित किया जाता है) पर आधारित अपने लो-इंड सेलेरोन प्रोसेसरों और मल्टीप्रोसेसर सर्वरों एवं वर्कस्टेशनों के लिए उपयोगी एक हाई-इंड डेरिवेटिव, जिऑन के एक संस्करण की मार्केटिंग की थी। 2005 में पेंटियम 4 को पेंटियम डी और पेंटियम एक्सट्रीम एडिशन डुअल-कोर सीपीयू द्वारा सम्पूरित किया गया था।
बेंचमार्क मूल्यांकनों में नेटबर्स्ट माइक्रोआर्किटेक्चर के फायदे स्पष्ट नहीं थे। सावधानीपूर्वक अनुकूलित एप्लिकेशन कोड के साथ पहले पेंटियम 4 ने उम्मीद के मुताबिक़ इंटेल के सबसे तेज पेंटियम III (उस समय 1.13 GHz पर निर्धारित) से बेहतर प्रदर्शन किया था। लेकिन विरासती अनुप्रयोगों में कई शाखाओं में बँटी या x87 फ्लोटिंग-प्वाइंट निर्देशों के साथ पेंटियम 4 सिर्फ अपने पूर्ववर्तियों की बराबरी पर था या यहाँ तक कि उनके पीछे रह गया था। इसकी मुख्य कमजोरी एक साझा यूनिडायरेक्शनल बस के रूप में थी। इसके अलावा नेटबर्स्ट आर्किटेक्चर किसी भी पूर्व इंटेल या एएमडी माइक्रोआर्किटेक्चर की तुलना में कहीं अधिक ताप उत्सर्जित करता था।
इसके परिणाम स्वरुप पेंटियम 4 की शुरूआत को मिश्रित समीक्षाएं मिलीं: विकासकों (डेवलपर्स) ने पेंटियम 4 को नापसंद किया क्योंकि इसने कोड अनुकूलन नियमों के एक नए सेट का रूप धारण किया था। उदाहरण के लिए, गणितीय अनुप्रयोगों में एएमडी का लोअर-क्लॉक्ड एथलॉन (उस समय सबसे तेज क्लॉक्ड मॉडल को 1.2 GHz पर क्लॉक किया गया था) ने बड़ी सरलता से पेंटियम 4 से बेहतर प्रदर्शन किया था जो सिर्फ सॉफ्टवेयर को एसएसई2 सपोर्ट के साथ पुनः-संकलित करने पर ही सक्रिय हो जाता था। "इन्फोवर्ल्ड" पत्रिका के टॉम येगर ने इसके बारे में कहा था, "सबसे तेज सीपीयू - उन प्रोग्रामों के लिए जो कैश में पूरी तरह से फिट होते हैं". कंप्यूटर के जानकार खरीदारों ने पेंटियम 4 पीसी (PCs) को उनकी अत्यधिक-कीमत (प्राइस-प्रीमियम) और संदेहास्पद फायदों के कारण नजरअंदाज कर दिया था। उत्पाद की मार्केटिंग के संदर्भ में पेंटियम 4 के क्लॉक फ्रिक्वेंसी पर एकल प्रभाव (अन्य सभी के ऊपर) ने इसे एक खरीदार का सपना बना दिया था। इसका नतीजा यह था कि पेंटियम 4 के जीवनकाल के दौरान विभिन्न कम्प्यूटिंग वेबसाइटों और प्रकाशनों द्वारा नेटबर्स्ट माइक्रोआर्किटेक्चर को अक्सर एक मार्किटेक्चर के रूप में संदर्भित किया गया था।
सीपीयू की कार्यक्षमता के दो परंपरागत मैट्रिक्स हैं आईपीसी (प्रति चक्र निर्देश) और क्लॉक स्पीड. जबकि आईपीसी का अंदाजा लगाना मुश्किल है (बेंचमार्क अनुप्रयोग के मिश्रित निर्देश पर निर्भरता के कारण), क्लॉक स्पीड एक सरल माप है जिसमें एक एकल निरपेक्ष संख्या स्वीकार की जाती है। अव्यावहारिक खरीदार सीधे तौर पर सबसे तेज क्लॉक स्पीड वाले प्रोसेसर को सर्वश्रेष्ठ उत्पाद मानते थे और पेंटियम 4 निर्विवाद रूप से मेगाहर्ट्ज़ चैंपियन था। चूंकि एएमडी इन नियमों से प्रतिस्पर्धा करने में असमर्थ था, इसने "मेगाहर्ट्ज़ मिथक" अभियान के साथ इंटेल की मार्केटिंग संबंधी श्रेष्ठता का मुकाबला किया। एएमडी उत्पाद की मार्केटिंग में एक "पीआर-रेटिंग" प्रणाली का इस्तेमाल किया गया जिसने एक बेसलाइन मशीन की सापेक्ष कार्यक्षमता पर आधारित एक योग्यता मान (मेरिट वैल्यू) निर्धारित किया था।
पेंटियम 4 की शुरुआत के समय इंटेल ने कहा था कि नेटबर्स्ट-आधारित प्रोसेसरों के 10 GHz के स्केल पर रहने की अपेक्षा की गयी थी (जिसे कई संरचनात्मक प्रक्रिया संबंधी उत्पादनों (फैब्रिकेशन प्रोसेस जेनरेशंस) पर हासिल किया जाना चाहिए). हालांकि नेटबर्स्ट माइक्रोआर्किटेक्चर ने आखिरकार उस उम्मीद से काफी कम की फ्रिक्वेंसी सीलिंग को हिट किया था - सबसे तेज क्लॉक किये गए नेट बर्स्ट-आधारित मॉडल एक उच्चतम क्लॉक स्पीड 3.8 GHz तक पहुँचे थे। इंटेल ने ट्रांजिस्टर पावर लीकेज की तीव्र ऊर्ध्वगामी स्केलिंग की अपेक्षा नहीं की थी जो डाई के 90 एनएम लिथोग्राफी और इससे कम के स्तर पर पहुँचते ही शुरू हो जाती थी। स्टैण्डर्ड थर्मल आउटपुट के साथ पावर लीकेज का यह नया सिद्धांत क्लॉक स्पीड के बढ़ाते ही कूलिंग और क्लॉक स्केलिंग की समस्याएं पैदा कर देता था। इन अप्रत्याशित बाधाओं की प्रतिक्रिया में इंटेल ने कई नए कोर डिजाइनों (सबसे उल्लेखनीय "प्रेस्कॉट") को दुबारा तैयार करने की कोशिश की और नई निर्माण संबंधी तकनीकों को विकसित किया, जैसे कि कई कोर का इस्तेमाल कर, एफएसबी की गति बढ़ाकर, कैश का आकार बढ़ाकर और कम क्लॉक गति के साथ एक छोटे, अधिक सक्षम निर्देश पाइपलाइन का इस्तेमाल कर. हालांकि उनकी समस्या का कोई भी समाधान नहीं निकला और 2003-05 में इंटेल ने अपने विकास का ध्यान नेटबर्स्ट से हटाकर कूलर-रनिंग पेंटियम एम माइक्रोआर्किटेक्चर पर केंद्रित कर लिया। 5 जनवरी 2006 को इंटेल ने कोर प्रोसेसरों की शुरुआत की जिसने ऊर्जा क्षमता और प्रति क्लॉक कार्यक्षमता पर बहुत अधिक जोर डाला। नेटबर्स्ट से निकले अंतिम उत्पाद 2007 में जारी किये गए थे और बाद के सभी उत्पाद परिवार विशेष रूप से कोर माइक्रोआर्किटेक्चर को अपना रहे थे। नेटबर्स्ट आर्किटेक्चर को अक्सर प्यार से नेटबस्ट कहकर संदर्भित किया जाता था।
पेंटियम 4 में एक एकीकृत ताप विस्तारक (इंटिग्रेटेड हीट स्प्रेडर) (आईएचएस) मौजूद है जो कूलिंग समाधानों को सक्रिय और निष्क्रिय करते समय (कूलिंग और माउन्टिंग के समय) डाई को गलती से क्षतिग्रस्त होने से बचाता है। आईएचएस से पहले सीपीयू शिम का इस्तेमाल अक्सर उन लोगों द्वारा किया जाता था जो कोर के क्षतिग्रस्त होने को लेकर आशंकित रहते थे। ओवरक्लॉकर कभी-कभी अधिक प्रत्यक्ष ताप स्थानांतरण में मदद के लिए सॉकेट 423 और सॉकेट 478 चिप्स पर आईएचएस को हटा देते थे। हालांकि सॉकेट एलजीए 775 (सॉकेट टी) इंटरफेस का इस्तेमाल करने वाले प्रोसेसरों पर आईएचएस को सीधे तौर पर डाई (यों) जोड़ दिया जाता है जिसका मतलब यह है कि आईएचएस को आसानी से हटाया जा सकता है। ! !कॉल्सपैन="8"|
विलामेट जो पहले नेटबर्स्ट माइक्रोआर्किटेक्चर प्रयोग का प्रोजेक्ट कोड नाम है, इसकी डिजाइन प्रक्रिया के पूरा होने में काफी विलंब देखा गया। यह प्रोजेक्ट 1998 में शुरू हुआ था जब इंटेल ने पेंटियम II को अपनी स्थायी श्रृंखला के रूप में देखा था। उस समय विलामेट कोर के अधिकतम 1 गीगाहर्ट्ज़ (1 GHz) के आस-पास की आवृत्तियों पर संचालित होने की अपेक्षा की गयी थी। हालांकि विलामेट की रिलीज में देरी के कारण इसके पूरा होने से पहले पेंटियम III को पेश किया गया। पी6 और नेटबर्स्ट आर्किटेक्चर में मौलिक भिन्नताओं के कारण इंटेल विलामेट की मार्केटिंग पेंटियम III के रूप में नहीं कर पायी, इसीलिये इसकी मार्केटिंग पेंटियम 4 के रूप में की गयी।
20 नवम्बर 2000 को इंटेल ने 1.4 और 1.5 GHz (गीगाहर्ट्ज़) पर क्लॉक किये गए विलामेट-आधारित पेंटियम 4 को जारी किया। इंडस्ट्री के ज्यादातर विशेषज्ञों ने इसकी शुरुआती रिलीज को एक कामचलाऊ उत्पाद माना जिसे इसके वास्तविक रूप से तैयार होने से पहले पेश किया गया था। इन विशेषज्ञों के अनुसार पेंटियम 4 को इसलिए जारी जिया गया था क्योंकि प्रतिस्पर्धी थंडरबर्ड-आधारित एएमडी एथलॉन पुराने हो चले पेंटियम III से बेहतर प्रदर्शन कर रहा था और पेंटियम III से आगे के संशोधन अभी तक संभव नहीं हो पाए थे। इस पेंटियम 4 को 180 एनएम की एक प्रक्रिया का इस्तेमाल कर बनाया गया था और शुरुआत में इसमें सॉकेट 423 ("विलामेट" के लिए, ए.के.ए. सॉकेट डब्ल्यू) का प्रयोग किया गया था, जबकि बाद के संशोधनों में सॉकेट 478 ("नॉर्थवुड" के लिए, सॉकेट एन) को अपनाया गया था। इन भिन्नताओं की पहचान क्रमशः इंटेल उत्पाद कोड 80528 और 80531 द्वारा की गई थी।
परीक्षण बेंच पर विलामेट इस मामले में विश्लेषकों के लिए कुछ हद तक निराशाजनक था कि यह ना केवल परीक्षण संबंधी सभी परिस्थितियों में एथलॉन और सर्वोच्च-क्लॉक्ड पेंटियम III से बेहतर प्रदर्शन कर पाने में अक्षम था बल्कि यह यहाँ तक कि सस्ती श्रेणी के एएमडी ड्युरॉन से भी स्पष्ट रूप से बेहतर नहीं था। हालांकि इन्हें ओईएम पीसी निर्माताओं को 1000 की संख्याओं के लिए 644 डॉलर (1.4 GHz) और 819 डॉलर (1.5 GHz) की कीमतों (उपभोक्ता बाज़ार के लिए मॉडलों की कीमतों में खुदरा विक्रेताओं के अनुसार भिन्नता थी) में पेश किया गया था, इन्हें एक कम लेकिन सम्मानजनक दर पर बेचा गया था जो कुछ हद तक अपेक्षाकृत तेज और अभी तक महंगे रैम्बस डायनामिक रैम (आरडीआरएएम) की आवश्यकताओं द्वारा बाधित मूल्य था। पेंटियम III इंटेल की सर्वाधिक बिकने वाली प्रोसेसर श्रृंखला बनी रही जबकि एथलॉन भी पेंटियम 4 की तुलना में कुछ बेहतर बेची जा रही थी। जबकि इंटेल ने आरडीआरएएम के दो मॉड्यूलों को प्रत्येक में पेंटियम 4 के बक्से के साथ बाँध दिया था, इससे पेंटियम 4 की बिक्री को कोई फ़ायदा नहीं हुआ और इसे आनंदटेक (AnandTech) के आनंद लाल शिम्पी द्वारा सही समाधान नहीं माना गया जिन्होंने अपनी समीक्षा में कहा था कि पेंटियम 4 को एक ऐसे चिपसेट की जरूरत थी जिसमें एक मेमरी कंट्रोलर का इस्तेमाल किया गया हो और जो डीडीआर एसडीआरएएम का समर्थन कर सके।
जनवरी 2001 में एक अभी तक धीमे 1.3 GHz (1.3 गीगाहर्ट्ज़) मॉडल को इस श्रृंखला में जोड़ा गया था, लेकिन अगले बारह महीनों में इंटेल ने कार्यक्षमता में एएमडी के नेतृत्व को धीरे-धीरे कम करना शुरू कर दिया। अप्रैल 2001 में एक 1.7 गीगाहर्ट्ज़ (1.7 GHz) पेंटियम 4 को पेश किया गया जो पुराने पेंटियम III की तुलना में स्पष्ट रूप से बेहतर कार्यक्षमता प्रदान करने वाला पहला मॉडल था। जुलाई में 1.6 और 1.8 GHz मॉडलों को पेश किया गया और अगस्त 2001 में इंटेल 1.9 और 2 गीगाहर्ट्ज़ (2 GHz) पेंटियम 4 की श्रृंखला को जारी किया। उसी महीने में उन्होंने 845 चिपसेट को जारी किया जिसने आरडीरैम (RDRAM) की बजाय कहीं अधिक सस्ते पीसी133 एसडीरैम (SDRAM) का समर्थन किया था। हालांकि एसडीरैम (SDRAM) आरडीरैम (RDRAM) की तुलना में काफी धीमा था और इसने बैंडविथ के भूखे पेंटियम 4 को गंभीर रूप से प्रभावित किया था, असल में यह इतना अधिक सस्ता था कि इसके कारण पेंटियम 4 की बिक्री काफी बढ़ने लगी थी। नए चिपसेट ने पेंटियम 4 को वास्तव में रातों-रात पेंटियम III की जगह लेने में मदद की और यह बाजार में सबसे अधिक बिकने वाला मुख्यधारा का प्रोसेसर बन गया।
विलामेट कोड नाम ओरेगन के विलामेट वैली क्षेत्र से लिया गया है जहाँ बड़ी संख्या में इंटेल की उत्पादन इकाइयां स्थित हैं।
अक्टूबर 2001 में एथलॉन एक्सपी ने एएमडी के लिए फिर से एक स्पष्ट बढ़त कायम कर लिया था, लेकिन जनवरी 2002 में इंटेल ने 1.6 GHz, 1.8 GHz, 2 GHz और 2.2 GHz पर अपने नए नॉर्थवुड कोर के साथ पेंटियम 4 की श्रृंखला को जारी किया। "नॉर्थवुड" (उत्पाद कोड 80532) ने एक नयी 130 एनएम की संरचनात्मक प्रक्रिया में एक बदलाव के साथ एल2 कैश साइज में 256 केबी से लेकर 512 केबी की बढ़त (ट्रांजिस्टर की गिनती को 42 मिलियन से बढ़ाकर 55 मिलियन करते हुए) को शामिल किया। छोटे ट्रांजिस्टरों से प्रोसेसर को तैयार कर, प्रोसेसरों को उच्चतम क्लॉक गति या कम ताप उत्पन्न करते हुए उसी के समान गति से संचालित किया जा सकता था। उसी महीने में डीडीआर एसडीरैम (DDR SDRAM) के लिए समर्थन के साथ 845 चिपसेट का एक संस्करण जारी किया गया था जिसने पीसी133 एसडीरैम की बैंडविड्थ का दोगुना स्तर प्रदान किया।
2 अप्रैल 2002 को एक 2.4 GHz पेंटियम 4 को जारी किया गया और मई के महीने में 2.26 GHz, 2.4 GHz और 2.53 GHz मॉडलों, अगस्त में 2.66 GHz और 2.8 GHz मॉडलों और नवंबर में 3.06 GHz मॉडल के लिए बस की गति को 400 मेगाहर्ट्ज से बढ़ाकर 533 मेगाहर्ट्ज कर दिया गया। नॉर्थवुड के साथ पेंटियम 4 विकास के चरम पर पहुँच गया था। कार्यक्षमता के नेतृत्व की लड़ाई प्रतिस्पर्धी बनी रही (क्योंकि एएमडी ने एथलॉन एक्सपी के तीव्र संस्करणों को पेश किया था) लेकिन ज्यादातर पर्यवेक्षक इससे सहमत थे कि सर्वाधिक-तेजी से क्लॉक किया गया नॉर्थवुड-आधारित पेंटियम 4 आम तौर पर अपने प्रतिद्वंद्वी से कहीं आगे था। विशेष रूप से ऐसा उस स्थिति में था जब 2002 की गर्मियों में एएमडी के 130 एनएम उत्पादन प्रक्रिया में बदलाव ने थॉरोब्रेड-आधारित एथलॉन एक्सपी सीपीयू क्लॉक को उस हद तक तीव्र होने में मदद नहीं किया कि यह 2.4 से 2.8 GHz की श्रेणी में पेंटियम 4 की श्रेष्ठता से आगे निकल सके।
3.06 GHz पेंटियम 4 ने पहली बार फॉस्टर-आधारित जिऑन में दिखाई दिए हाइपर-थ्रेडिंग टेक्नोलॉजी को हासिल कर लिया था, जो इसे कई थ्रेडों को निर्देश पाइपलाइन में अन्यथा अप्रयुक्त स्पॉट्स के अंदर फिट कर एक ही समय में संचालित करने में सक्षम बनाता था। प्रोसेसर को पेंटियम 4 एचटी के रूप में ब्रांड नहीं बनाया गया था जिसे बाद में जारी किया जाना था।
14 अप्रैल 2003 को इंटेल ने नए पेंटियम 4 एचटी प्रोसेसर को पेश किया। इस प्रोसेसर में एक 800 मेगाहर्ट्ज एफएसबी का इस्तेमाल किया गया था, इसे 3 गीगाहर्ट्ज़ पर क्लॉक किया गया था और इसमें हाइपर-थ्रेडिंग टेक्नोलॉजी (यही वह चीज थी जो एचटी उपनाम का प्रतिनिधित्व करती है) मौजूद थी। इसका मकसद एएमडी के प्रोसेसरों की ओप्टेरॉन श्रृंखला के साथ बेहतर  प्रतिस्पर्धा में पेंटियम 4 की मदद करना था। हालांकि जब ऑप्टेरॉन को पेश किया गया था, इसके सर्वर-उन्मुख स्थिति वाले मदरबोर्ड के कारण निर्माताओं ने शुरुआत में एजीपी नियंत्रकों के साथ मदरबोर्डों का निर्माण नहीं किया था। क्योंकि उस समय एजीपी प्राथमिक ग्राफिक्स विस्तार पोर्ट था, इस छूटी हुई विशेषता ने ऑप्टेरॉन को पेंटियम 4 के मार्केट सेगमेंट में घुसपैठ करने से वंचित कर दिया। एथलॉन एक्सपी 3200+ की शुरुआत के साथ एएमडी ने एथलॉन एक्सपी की एफएसबी गति को 333 मेगाहर्ट्ज़ से बढ़ाकर 400 मेगाहर्ट्ज़ कर दिया था लेकिन यह नए 3 GHz पेंटियम 4 एचटी की पकड़ को कमजोर करने के लिए काफी नहीं था। पेंटियम 4 एचटी के बैंडविड्थ स्तर एथलॉन की पहुँच से काफी दूर थे जो इस बैंडविड्थ को उस स्थिति में हासिल कर सकता था अगर इसकी ईवी6 एफएसबी को उस समय पहुँच से बाहर रही गति पर क्लॉक किया गया होता। 2.4 GHz, 2.6 GHz और 2.8 GHz संस्करण 21 मई 2003 को जारी किए गए। 23 जून 2003 को एक 3.2 GHz संस्करण पेश किया गया और अंतिम 3.4 GHz संस्करण 2 फ़रवरी 2004 को आया।
शुरुआती कदम रखने वाले ओवरक्लॉकिंग नॉर्थवुड कोर एक चौंकाने वाली घटना के रूप में सामने आए। जब कोर वोल्टेज को वी 1.7 वोल्ट से आगे बढ़ाया गया तो प्रोसेसर मृत होने और पूरी तरह से अनुपयोगी हो जाने से पहले, बदलते समय के साथ धीरे-धीरे अधिक अस्थिर हो जाता था। इसे सडेन नॉर्थवुड डेथ सिंड्रोम (एसएनडीएस) के रूप में जाना गया, जो इलेक्ट्रोमाइग्रेशन के कारण होता था।
इसके अलावा नॉर्थवुड कोर पर आधारित "मोबाइल इंटेल पेंटियम 4 प्रोसेसर - एम" को 23 अप्रैल 2002 को जारी किया गया था और इसमें इंटेल के स्पीडस्टेप और डीपर स्लीप टेक्नोलॉजी को शामिल किया गया था। इंटेल के नामकरण परंपराओं ने प्रोसेसर की रिलीज के समय प्रोसेसर मॉडल की पहचान करना मुश्किल बना दिया। पेंटियम III मोबाइल चिप, मोबाइल पेंटियम 4-एम, मोबाइल पेंटियम 4 और उसके बाद सिर्फ पेंटियम एम स्वयं पेंटियम III पर आधारित था और पहले तीन से काफी तेज था। ज्यादातर अनुप्रयोगों इसकी टीडीपी लगभग 35 वाट है। यह कम बिजली की खपत कम कोर वोल्टेज और पहले उल्लेख की गयी अन्य विशेषताओं की वजह से थी।
डेस्कटॉप पेंटियम 4 के विपरीत पेंटियम 4-एम में एक एकीकृत ताप विस्तारक (इंटिग्रेटेड हीट स्प्रेडर) (आईएचएस) की सुविधा नहीं थी क्योंकि इसमें वोल्टेज कम है। कम वोल्टेज का मतलब एक कम प्रतिरोध (रेसिस्टेंस) भी है और बदले में कम ताप उत्पन्न होता है। हालांकि इंटेल के विनिर्देशों के अनुसार पेंटियम 4-एम में 100 डिग्री का एक थर्मल जंक्शन तापमान मौजूद था, दूसरे शब्दों में यह डेस्कटॉप पेंटियम 4 से लगभग 40 डिग्री अधिक था। यह इस तथ्य के कारण है कि इसमें एक आईएचएस मौजूद नहीं है लेकिन साथ ही साथ बहुत सी कूलिंग प्रणालियाँ सीपीयू को काफी कम तापमानों पर संचालित करने में सक्षम थीं।
"मोबाइल इंटेल पेंटियम 4 प्रोसेसर" को, एक संपूर्ण डेस्कटॉप पेंटियम 4 प्रोसेसर को एक लैपटॉप में डालने की समस्या से निबटने के लिए जारी किया गया था जैसा कि कुछ निर्माता कर रहे थे। मोबाइल पेंटियम 4 में डेस्कटॉप पेंटियम 4 के विकास के बाद एक 533 मेगाहर्ट्ज एफएसबी का इस्तेमाल किया गया था। अजीब तरह से बस की गति को 133 मेगाहर्ट्ज (33 मेगाहर्ट्ज कोर) तक बढ़ा देने के कारण टीडीपी में एक भारी वृद्धि हो गयी क्योंकि मोबाइल पेंटियम 4 प्रोसेसरों ने 59.8 वाट - 70 वाट और हाइपर-थ्रेडिंग संस्करणों ने 66.1 वाट - 88 वाट ताप उत्पन्न किया। इसने मोबाइल पेंटियम 4 को डेस्कटॉप पेंटियम 4 (अधिकतम 115 वाट उत्पन्न कर) और पेंटियम 4-एम (अधिकतम 35 वाट उत्पन्न कर) के बीच के अंतर को भरने की अनुमति दे दी।
सितम्बर 2003 में इंटेल डेवलपर फोरम में, एथलॉन64 और एथलॉन64 एफ़एक्स को जारी करने से महज़ एक सप्ताह पहले पेंटियम 4 चरम संस्करण (पी4ईई) की घोषणा की गयी। इसका डिजाइन काफी हद तक पेंटियम4 के समान ही था (इस हद तक कि यह एक जैसे मदरबोर्डों में काम कर सके), लेकिन यह एक अतिरिक्त स्तर 3 की 2 एमबी कैश द्वारा विभेदित थी। इसमें ज़िऑन एमपी के समान ही गैलाटिन कोर प्रयुक्त की गयी थी, हालांकि यह सॉकेट 478 फॉर्म फैक्टर में (ज़िऑन एमपी के सॉकेट 603 के विपरीत) और 800 मेगा हर्ट्ज़ बस के साथ थी, यह ज़िऑन एमपी के मुकाबले दो गुना तेज़ थी। इसका एलजीए 775 (एलजीए 775) संस्करण भी उपलब्ध है।
हालांकि इंटेल का कहना था कि चरम संस्करण (एक्सट्रीम एडिशन) का लक्ष्य गेम खेलने वाले हैं, लेकिन आलोचकों ने इसे एथलॉन64 को जारी करने के धमाके की गूँज को समाप्त करने की कोशिश के रूप में देखा और इसे "आपातकालीन संस्करण" ("इमरजेंसी एडिशन") का उपनाम दिया। 999 डॉलर की कीमत के साथ इसे "महंगा संस्करण" ("एक्सपेंसिव एडिशन") या "अत्यंत महंगा"("एक्स्ट्रीमली एक्सपेंसिव") के रूप में भी निर्दिष्ट किया गया।
अतिरिक्त कैश के परिणामस्वरुप आमतौर पर अधिकांश प्रोसेसर गहन अनुप्रयोगों (प्रोसेसर इंटेंसिव एप्लीकेशंस) की कार्य निष्पादन क्षमता में उल्लेखनीय बढ़ोत्तरी हुई। चरम संस्करण के पेंटियम 4 और यहाँ तक कि एथलॉन64 के दो रूपों से कार्य निष्पादन में आगे निकल जाने के कारण मल्टीमीडिया एन्कोडिंग और कुछ कम्प्यूटर गेम सबसे ज्यादा लाभान्वित हुए, हालांकि एथलॉन64 (विशेष रूप से गैर-एफएक्स संस्करण) की कम कीमत और संतुलित कार्य निष्पादन के कारण इसको अधिक बेहतर मूल्य प्रस्ताव के रूप में देखा जा रहा है। फिर भी चरम संस्करण ने इंटेल के स्पष्ट लक्ष्य को हासिल कर लिया, जो कि एथलॉन64 को मौजूदा पेंटियम4 से हर प्रमुख मानदंड (बेंचमार्क) पर बेहतर साबित होने से रोकना था, अन्यथा उसने ऐसा कर दिया होता।
2004 के अंतिम महीनों में बस की गति को 800 मेगाहर्ट्ज से 1006 मेगाहर्ट्ज तक बढ़ाकर कार्य निष्पादन क्षमता में मामूली वृद्धि हासिल की गयी, जिसका परिणाम 3.46 गीगाहर्ट्ज़ पेंटियम4 चरम संस्करण के रूप में सामने आया। अधिकांश मात्रिकों (मेट्रिक्स) के अनुसार यह प्रति-सेकेण्ड आधार पर कभी भी उत्पादित किया गया तीव्रतम सिंगल कोर नेट बर्स्ट प्रोसेसर था यहाँ तक कि यह कार्य निष्पादन में अपनी कई उत्तराधिकारी चिपों (डुअल-कोर पेंटियम डी के आलावा) से भी आगे निकल गया। बाद में पेंटियम4 चरम संस्करण को प्रेस्कॉट कोर में स्थानांतरित कर दिया गया। नए 3.73 गीगाहर्ट्ज़ चरम संस्करण में 1066 मेगाहर्ट्ज बस के अतिरिक्त 6x0 सीक्वेंस 2एम प्रेस्कॉट के समान ही विशेषताएँ थीं। हालांकि व्यवहार में 3.73 गीगाहर्ट्ज़ पेंटियम 4 चरम संस्करण लगभग हमेशा 3.46 गीगाहर्ट्ज़ पेंटियम 4 चरम संस्करण से धीमा साबित हुआ, जो कि संभवतः एक एल3 कैश की कमी और ज्यादा लम्बी निर्देश पाइपलाइन के कारण है। 3.73 गीगाहर्ट्ज़ पेंटियम 4 चरम संस्करण, 3.46 गीगाहर्ट्ज़ पेंटियम 4 चरम संस्करण से केवल 64 बिट अनुप्रयोगों को चलाने की क्षमता के मामले में ही श्रेष्ठ था हालांकि सभी गैलाटिन आधारित पेंटियम 4 चरम संस्करण वाले प्रोसेसरों में इंटेल 64 अनुदेश समुच्चय का अभाव था।
हालांकि इसकी विशेष रूप से अच्छी बिक्री कभी नहीं हुई, ख़ास तौर पर इसलिए कि इसे ऐसे समय में जारी किया गया था जब एएमडी प्रोसेसरों के कार्य निष्पादन की दौड़ में लगभग पूर्ण प्रभुत्व का अधिकार जता रहा था, फिर भी पेंटियम 4 चरम संस्करण ने इंटेल की उत्पाद पंक्ति के अन्दर एक नई प्रतिष्ठा स्थापित की, यह प्रतिष्ठा इंटेल द्वारा पेश की गई सर्वोत्कृष्ट विशिष्टताओं के साथ एक उत्साही उन्मुख चिप के रूप में थी जिसमें आसान ओवरक्लॉकिंग के लिए खुले मल्टीप्लायर की सुविधा साथ थी। तब से इस भूमिका में इसके बाद वाले पेंटियम के चरम संस्करण (डुअल कोर पेंटियम डी के चरम संस्करण) कोर 2 एक्सट्रीम और सबसे हाल में कोर आई7 ने सफलतापूर्वक इसकी जगह ली है।
1 फ़रवरी 2004 को इंटेल ने एक नए कोर कोडनाम वाले "प्रेस्कॉट" को पेश किया। कोर में पहली बार एक 90 एनएम प्रोसेस का इस्तेमाल किया गया था जिसके बारे में एक विश्लेषक ने इस प्रकार उल्लेख किया "पेंटियम 4 के माइक्रोआर्किटेक्चर का एक बड़ा संशोधन - इतना बड़ा कि मुझे आश्चर्य है कि इंटेल ने इस प्रोसेसर को पेंटियम 5 कहने का विकल्प नहीं चुना." इस कायाकल्प के बावजूद कार्यक्षमता में वृद्धि असंगत थी। कुछ प्रोग्रामों को प्रेस्कॉट के दोहरे (डबल्ड) कैश और एसएसई3 निर्देशों से फ़ायदा हुआ जबकि अन्य पर इसके लम्बे पाइपलाइन का नकारात्मक प्रभाव पडॉ॰ प्रेस्कॉट के माइक्रोआर्किटेक्चर ने प्रेस्कॉट को कुछ ऊँची दरों पर क्लॉक किये जाने की अनुमति दी लेकिन यह इंटेल की अपेक्षा के आस-पास के स्तर तक ऊँची नहीं थी। ("देखें)" ओवरक्लॉकिंग). बड़े पैमाने पर निर्मित सबसे तेज प्रेस्कॉट-आधारित पेंटियम 4 को 3.8 गीगाहर्ट्ज़ पर क्लॉक किया गया था। हालांकि नॉर्थवुड ने अंततः विलामेट से 70% अधिक क्लॉक गति हासिल की थी, प्रेस्कॉट को अंततः नॉर्थवुड से सिर्फ 12% अधिक के स्तर पर मापा गया।
"प्रेस्कॉट" पेंटियम 4 में 125 मिलियन ट्रांजिस्टर शामिल हैं और इसका डाई क्षेत्र 122 वर्ग मीटर (122 nm) है। इसे 90 एनएम प्रोसेस में तैयार किया गया था जिसमें कॉपर इंटरकनेक्ट के सात स्तर शामिल थे। इस प्रोसेस में स्ट्रेंड सिलिकन ट्रांजिस्टर और लो-के कार्बन-डोप्ड सिलिकन ऑक्साइड (सीडीओ) डाइइलेक्ट्रिक जैसी विशेषताएं मौजूद हैं जिसे ऑर्गेनोसिलिकेट ग्लास (ओएसजी) के रूप में भी जाना जाता है। प्रेस्कॉट को सबसे पहले डी1सी डेवलपमेंट फैब में बनाया गया था और बाद में इसे एफ11एक्स प्रोडक्शन फैब में बदल दिया गया था।
मूलतः प्रेस्कॉट की दो श्रृंखलाएं जारी की गयी थीं: 800 मेगाहर्ट्ज एफएसबी एवं हाइपर-थ्रेडिंग सपोर्ट के साथ ई-सीरीज और 533 मेगाहर्ट्ज़ एफएसबी एवं निष्क्रिय हाइपर-थ्रेडिंग के साथ लो-इंड ए-सीरीज. अंततः इंटेल ने प्रेस्कॉट में एक्सडी बिट (एग्जिक्यूट निष्क्रिय) (eXecute disabled) और इंटेल 64 की कार्यक्षमता शामिल कर दी।
एलजीए 775 प्रेस्कॉट एक रेटिंग प्रणाली का उपयोग करता है जो उसे 5xx श्रृंखला के स्तर पर ला देता है (सेलरॉन डी 3xx श्रृंखलाएं रही हैं जबकि पेंटियम एम 7xx श्रृंखलाएं हैं). ई-श्रृंखला के एलजीए 775 संस्करण में मॉडल संख्याएं 5x0 (520-560) और ए-श्रृंखला के एलजीए 775 संस्करण में मॉडल संख्याएं और 5x5 और 5x9 (505-519) इस्तेमाल की जाती हैं। सबसे तेज 570जे और 571 को 3.8 GHz पर क्लॉक किया गया है। 4 गीगाहर्ट्ज़ पेंटियम 4 के बड़े पैमाने पर उत्पादन की योजनाओं को डुअल कोर प्रोसेसरों के पक्ष में इंटेल द्वारा रद्द कर दिया गया था, हालांकि कुछ यूरोपीय खुदरा विक्रेताओं ने  4 GHz पर क्लॉक किये गए पेंटियम 4 580 को बेचने का दावा किया है।
5x0जे श्रृंखला (और इसके निम्न-सिरे के समकक्ष, 5x5जे और 5x9जे श्रृंखला) ने इंटेल के प्रोसेसरों की श्रृंखलाओं में एक्सडी बिट (एग्जिक्यूट निष्क्रिय) (eXecute Disable) या एग्जिक्यूट निष्क्रिय (Execute Disable) बिट  को पेश किया था। एएमडी द्वारा एक्स86 पंक्ति में पेश की गयी यह टेक्नोलॉजी जिसे एनएक्स (नो एग्जिक्यूट) (NO eXecute) कहा गया, यह कुछ ख़ास तरह के मैलिसियस कोड के बफर ओवरफ्लो में घुसपैठ कर निष्पादित किये जाने से बचाने में मदद कर सकता है। इंटेल ने प्रेस्कॉट समर्थक इंटेल 64 की एक श्रृंखला भी जारी की थी जो x86-64 64-बिट से x86 आर्किटेक्चर में विस्तार का इंटेल का कार्यान्वयन था। इन्हें मूलतः एफ-सीरीज के रूप में जारी किया गया था और केवल ओईएम को बेचा गया था लेकिन बाद में इनका नया नाम 5x1 सीरीज दिया गया और इन्हें आम जनता को बेचा गया। मल्टीथ्रेडेड सॉफ्टवेयर जैसे कि वीडिओ एडिटिंग का इस्तेमाल करने वाले कुछ प्रोसेसरों में तीव्रता लाने के क्रम में मॉडल संख्याएं 506 और 516. 5x0, 5x0जे और 5x1 श्रृंखलाओं के प्रेस्कॉट के साथ हाइपर-थ्रेडिंग को शामिल कर 5x5/5x9 सीरीज पर आधारित दो लो-इंड इंटेल64-सक्रिय प्रेस्कॉट भी जारी किये गए थे। 5x1 श्रृंखला 64 बिट कंप्यूटिंग का भी समर्थन करती है।
प्रेस्कॉट अंततः नेटबर्स्ट माइक्रोआर्किटेक्चर के अंदर कुल मिलाकर अंतिम कोड नाम था। इसके उत्तराधिकारी पेंटियम एम ने विस्तृत सीपीयू माइक्रोआर्किटेक्चर की ओर रुझान दिखाया और इसमें क्षमता को घटाने एवं कार्यकुशलता को बढ़ाने के लिए धीमे क्लॉक स्पीड को उनके प्रोसेस रोडमैप के साथ संरेखित किया गया। पेंटियम एम कोर को बनाने वाली निम्न स्तर पर वित्त पोषित इजरायली डिजाइन टीम ने इस अगली माइक्रोआर्किटेक्चर पुनरावृत्ति की जिम्मेदारी ले ली। पेंटियम एम को पेंटियम 4 और पेंटियम 4-एम की कार्यकुशलता और ताप उत्पादन संबंधी मुद्दों का समाधान करने के लिए पेश किया गया था। हालांकि इसे मोबाइल पेंटियम 4 की तुलना में बहुत कम गति पर क्लॉक किया गया था, यह क्लॉक दर क्लॉक के हिसाब से काफी तेज था। उदाहरण के लिए, एक 1.6 गीगाहर्ट्ज़ पेंटियम एम की कार्यकुशलता एक 2.4 गीगाहर्ट्ज़ मोबाइल पेंटियम 4 के लगभग बराबर थी। हालांकि इसे केवल लैपटॉप में इस्तेमाल के इरादे से तैयार किया गया था, कुछ निर्माताओं ने पेंटियम एम समर्थित सॉकेट का इस्तेमाल करने वाले डेस्कटॉप मदरबोर्डों का निर्माण कर लिया था।
(एक्सट्रीम एडिशन) ==== 2005 की पहली तिमाही तक इंटेल ने 6x0 क्रमांकन, कोडनाम ""प्रेस्कॉट 2एम" " के साथ एक नए प्रेस्कॉट कोर को जारी कर दिया था। "प्रेस्कॉट 2एम" को भी कभी-कभी इसके जिऑन से उत्पन्न ""इरविंडेल" " के नाम से जाना जाता है। इसमें इंटेल 64, एक्सडी बिट, ईआईएसटी (एनहांस्ड इंटेल स्पीडस्टेप टेक्नोलॉजी), टीएम2 (Tm2) (3.6 GHz और उससे अधिक के प्रोसेसरों के लिए) और 2 एमबी एल2 कैश की विशेषताएं मौजूद हैं। हालांकि अतिरिक्त कैश द्वारा शामिल की गयी किसी भी श्रेष्ठता को उच्चतम कैश विलंबता और इंटेल 64 मोड पर इस्तेमाल करने की स्थिति में दुगुने आकार के शब्दों के कारण ज्यादातर नकार दिया गया। गति में एक लक्षित तीव्रता देने की बजाय दुगुने आकार के कैश को उतनी ही जगह (स्पेस) देने और इसीलिये 64-बिट मोड ऑपरेशनों के लिए कार्यकुशलता प्रदान करने के इरादे से तैयार किया गया था।
6xx श्रृंखला के प्रेस्कॉट 2एम में मल्टीथ्रेडेड सॉफ्टवेयर का इस्तेमाल करने वाली कुछ प्रक्रियाओं जैसे कि वीडियो एडिटिंग को तीव्रता देने के क्रम में हाइपर-थ्रेडिंग को शामिल किया गया था।
14 नवम्बर 2005 को इंटेल ने वीटी (वर्चुअलाइजेशन टेक्नोलॉजी, कोडनाम "वेंडरपूल") की सक्रियता के साथ प्रेस्कॉट 2एम प्रोसेसरों को जारी किया। इंटेल ने इस प्रेस्कॉट 2एम श्रेणी के केवल दो मॉडलों को जारी किया: 662 और  672 जो क्रमशः 3.6 GHz और 3.8 GHz पर चलते हैं।
पेंटियम 4 का अंतिम संशोधन "सीडर मिल" था जिसे 5 जनवरी 2006 को जारी किया गया। सामान्य रूप से यह तो प्रेस्कॉट आधारित 600 श्रंखला कोर का 65 एनएम में सीधा डाई-श्रिंक था जिसमें कोई भी वास्तविक विशिष्टता नहीं जोड़ी गयी थी। सीडर मिल में 86 वॉट की टीडीपी के साथ प्रेस्कॉट की तुलना में कम ताप पैदा होता था। 2006 के अंत में डी0 की कोर स्टेपिंग ने इसको घटाकर 65 वॉट कर दिया। इसमें एक 65 एनएम कोर मौजूद है और 31-चरण वाली पाइपलाइन (ठीक प्रेस्कॉट की तरह), 800 मेगाहर्ट्ज एफ़एसबी, इंटेल 64, हाइपर-थ्रेडिंग और वर्चुअलाइज़ेशन तकनीक इसकी विशिष्टताएँ हैं। प्रेस्कॉट 2एम की तरह ही सीडर मिल में भी 2एमबी एल2 कैश है। इसे 3 गीगाहर्ट्ज़ से 3.6 गीगाहर्ट्ज़ तक की आवृत्तियों पर पेंटियम 6x1 और 6x3 के रूप में जारी किया गया (उत्पाद कोड 80552). ओवरक्लॉक करने वाले द्रव नाइट्रोजन प्रशीतन (लिक्विड नाइट्रोजन कूलिंग) का प्रयोग कर इसे 8 गीगाहर्ट्ज़ तक बढ़ाने में सफल हुए. किसी भी 6x1 श्रेणी (631, 641, 651 और 661) को वर्चुअलाइज़ेशन तकनीक का समर्थन प्राप्त नहीं था। 6x3 को हासिल करना संभव नहीं हो सका है और न ही इंटेल की वेबसाइट पर इस उत्पाद श्रृंखला का कोई आंकड़ा है।
सीडर मिल कोरों को इन्ही के समान खासियत वाले प्रेस्कॉट कोरों से अलग करने के लिए इंटेल ने उनके मॉडल नंबर में 1 जोड़ दिया। इस प्रकार पेंटियम 4, 631, 641, 651 और 661, 65 एमएम प्रोसेसर हैं जबकि पेंटियम 630, 640, 650 और 660 क्रमशः उनके 90 एनएम समकक्ष हैं।
"सीडर मिल" नाम ओरेगोन के सीडर मिल से संबंधित है जो कि ओरेगोन के हिल्सबोरो में स्थित इंटेल के केंद्र के निकट एक पड़ोस का स्थान है।
पेंटियम4 का मूल उत्तराधिकारी (कूटनाम) तेजस था जिसे जारी करने के लिए 2005 की शुरुआत-मध्य का समय निर्धारित किया गया था। हालांकि इसे प्रेस्कॉट को जारी किये जाने के बाद कुछ महीनों के लिए रद्द करना पड़ा, जिसकी वजह थी अत्यंत ऊंची टीडीपी (एक 2.8 गीगाहर्ट्ज़ तेजस इसी गति के नॉर्थवुड के 80 वॉट और तुलनात्मक रूप से क्लॉक किये गए प्रेस्कॉट के 100 वॉट की तुलना में 150 वॉट की ऊष्मा देता था) और डुअल कोर पेंटियम डी और पेंटियम चरम संस्करण और सीडर मिल आधारित पेंटियम 4एचटी के अपवाद के आलावा नेटबर्स्ट माइक्रोआर्किटेक्चर पर विकास को पूरी तरह छोड़ दिया गया।
मई 2005 के बाद से इंटेल ने पेंटियम 4 पर आधारित डुअल-कोर प्रोसेसरों को पेंटियम डी और पेंटियम एक्सट्रीम एडिशन के नाम से जारी किया है। वे इंटेल के समानांतरवाद की ओर झुकाव का प्रतिनिधित्त्व करते हैं और उनकी मंशा अंततः अपने प्रोसेसरों की श्रृंखला के अधिकांश उत्पाद को मल्टिपल-कोर बनाना है। ये 90 एनएम और 65 एनएम भागों के लिए क्रमशः स्मिथफील्ड और प्रेसलर के कोड नामों के अंतर्गत आ गए।
पेंटियम 4 के परम (अल्टीमेट) उत्तराधिकारी इंटेल कोर 2 प्रोसेसर हैं जो 27 जुलाई 2006 को जारी कोर माइक्रोआर्किटेक्चर पर आधारित "कोनरो" कोर का प्रयोग करते हैं। इंटेल कोर 2 प्रोसेसरों को सिंगल, डुअल और क्वैड कोर प्रोसेसरों के रूप में जारी किया गया है। इंटेल कोर 2 श्रंखला में सिंगल कोर के समकक्ष मुख्य रूप से ओईएम बाज़ारों के लिए मौजूद हैं, जबकि डुअल और क्वैड कोर प्रोसेसर खुदरा विक्रेता और ओईएम दोनों को बेचे जा सकते हैं।