Pentium 4

Pentium 4 on Inteli mikroprotsessorite seeria, mida toodeti 2000–2008.

Selles protsessoris kasutati läbinisti uut x86 arhitektuuri 7. põlvkonda kuuluvat NetBursti mikroarhitektuuri, mis oli esimene suur edasiarendus pärast Pentium Pro's kasutatud P6 mikroarhitektuuri (Pentium II, III jne. aastast 1995). Tänu väga sügavale käsukonveierile (instruction pipeline) võimaldas NetBurst saavutada kõrgeid taktsagedusi (kuni 3,8 GHz). Kiirust piiras vaid kõrge soojuseraldus, mille tingis protsessori suurenenud võimsus (Prescotti seerial kuni 115 W).

Esimesed Pentium 4 tuumad koodnimega "Willamette" anti välja 2000. aasta novembris ja nad töötasid taktsagedustel vahemikus 1,3–2,0 GHz. Tähelepanuväärne oli esisiini (FSB) taktsagedus 400 MHz. See tähendab, et sagedusel 100 MHz sooritati ühes taktis 4 mäluoperatsiooni. Samal ajal oli AMD Athloni esisiini kiirus 200 või 266 MHz. Hiljem toodi turule NetBurstil põhinev versioon algtaseme Celeroni protsessorist (mida tihti nimetati Celeron 4-ks) ning kõrgtaseme Xeon protsessor tööjaamadele ja SMP konfiguratsioonidele. Kahetuumaline versioon sai nimeks Pentium D.

Pentium 4 kasutas esmakordselt SSE2 ja Prescotti seeria ka SSE3 käsustikku, mis võimaldas kiirendada arvutusi, multimeediarakendusi ja mänge. Hiljem võeti kasutusele Hyper-Threading ehk ühe füüsilise protsessori kasutamine kahe loogilise protsessorina. Aastal 2004 laiendati 32-bitist käsustikku 64-bitiste käskudega (x86-64).

Pentium 4 järeltulijaks sai Intel Core 2, mis kasutab Core mikroarhitektuuril põhinevat Conroe tuuma. See anti välja 27. juulil 2006.

Arhitektuur

Testides ei olnud NetBrust arhitektuuri eelised selged. Hoolikalt optimeeritud koodiga oli P4 sooritus tõepoolest parem kui Inteli kiireimal Pentium III-l, nagu oligi oodatud. Kuid vananenud ja paljude hargnemis- või x87 ujukomakäskudega rakendustes oli P4 vaid samaväärne eelkäijaga või sellest isegi aeglasem. Peale selle eraldas NetBursti arhitektuur rohkem soojust kui ükski varasem Inteli või AMD protsessor.

Tulemuseks oli see, et Pentium 4 võeti vastu vastakate arvamustega: arendajad põlgasid uut protsessorit, sest tekkis hulk uusi koodi optimeerimise reegleid. Näiteks matemaatilistes rakendustes saavutas palju madalama taktsagedusega Athlon kergelt ülekaalu. Pentium 4 jõudnuks järele ainult siis, kui tarkvara oleks rekompileeritud SSE2 toetusega. Kogenud arvutikasutajatest tarbijad vältisid Pentium 4-ga varustatud arvuteid kõrge hinna ja küsitava kasu pärast. Tooteturustamise seisukohast oli Pentium 4 ainsuslik rõhk taktsagedusele (üle kõige muu) justkui turustaja unelm.

Kaks klassikalist protsessori suutlikkuse mõõdustikku on IPC (instructions per cycle ehk instruktsioone tsükli kohta) ja taktsagedus. IPC-d on koguseliselt keeruline mõõta (testimisprogrammi instruktsioonisegu pärast), samas on taktsagedus lihtne absoluutarvuline suurus. Kogenematud ostjad seostasid lihtsalt kõrgeima taktsageduse parima tootega ja Pentium 4 oli kõigutamatu megahertsitšempion. Kuna AMD oli selliste reeglite järgi võimetu konkureerima, loodi Inteli turunduseelisele vastukaaluks "Megahertsi müüdi" kampaania. AMD tooteturundus kasutas PR-reitingu süsteemi määrates väärtusarvu, mis näitas selle suutlikkust võrreldes reamasinaga.

Pentium 4 käikulaskmisel teatas Intel, et NetBurst jõuab eeldatavasti 10 GHz-ni (üle mitme tootmisprotsessi põlvkonna), ent NetBursti arhitektuur jõudis sageduslaeni kõvasti allpool oodatud taset: tippkiiruseks jäi vaid 3,8 GHz. Intel ei näinud ette transistori energialekke järsku tõusu. Leke hakkas toimuma, kui kiip jõudis 90 nm ja väiksemate tootmisprotsessideni. See uus võimsuslekke fenomen koos tavalise soojuseraldusega lõi jahutuse ja taktsageduse suurendamise probleeme sedamööda, kuidas taktsagedused suurenesid. Nendele ootamatutele takistustele reageerides üritas Intel mitut edasiarendust (eriti just Prescotti) ja uuris uusi tootmismeetodeid, mitut tuuma, kõrgemat FSB kiirust, vahemälu suurendamist ning lühemat ja tõhusamat käsukonveierit madalama taktsageduse juures. Miski nende probleeme ei lahendanud ja ajavahemikus 2003–2005 nihutas Intel arenduse Netburstilt eemale, et keskenduda jahedamalt töötavale Pentium M arhitektuurile. 2006. aasta alguses kuulutas Intel välja Core arhitektuuri, mis pani suuremat rõhku energiatõhususele ja jõudlusele taktsageduse kohta. Viimased NetBurstil põhinevad tooted anti välja 2007 ja kõik järgnevad tootepered läksid üle üksnes Intel Core'i arhitektuurile.

Vaata ka
Protsessori vahemälu

Inteli mikroprotsessorid