Intel Pentium 4
Willamette

Ensimmäisen sukupolven Pentium 4 -suoritin, koodinimeltään Willamette, oli valmistettu 0,18 µm:n valmistustekniikalla, ja siinä oli 256 kilotavua L2-välimuistia. Se julkaistiin marraskuussa 2000. Willamettessa oli pitkä 28-vaiheinen liukuhihna; 8 liukuhihnavaihetta käskyjen purkamiseen ennen L1-käskyvälimuistia, joka tallensi valmiiksi purettuja käskyjä, ja 20 liukuhihnavaihetta L1-välimuistin jälkeen. Tyypillisissä prosessoreissa L1-käskyvälimuisti tallentaa alkuperäisessä muodossa olevia käskyjä ja on liukuhihnan alussa. Willamette oli ensimmäinen kokonaan uusiksi suunniteltu suoritinydin Pentium Pro:n jälkeen.
Arkkitehtuurin suunnittelu viivästyi useaan kertaan, mutta jo vuonna 1998 se koki päivänvalon, kun suorittimen suunnittelu aloitettiin. Tuohon aikaan Intelin uusin suoritinarkkitehtuuri perustui Pentium II -suorittimiin, ja silloin ajateltiin suorittimien tulevan toimimaan enimmillään vain gigahertsin kellotaajuudella. Suorittimen suunnittelun loppumetreillä koettiin jälleen useita viivästyksiä, ja koska suoritinarkkitehtuuri oli muuttunut Pentium 3:een verrattuna huomattavasti, Intel päätti siirtyä käyttämään uutta nimeä, Pentium 4:ä.
Marraskuussa 2000 suorittimia alettiin markkinoida 1,4–1,5 gigahertsin kellotaajuuksilla. Tietotekniikan asiantuntijat pitivät suorittimia hätäratkaisuna, joka oli otettu käyttöön keskeneräisenä. Olivathan AMD Athlon- ja Thunderbird-suorittimet Pentium 3:a paljon nopeampia, ja Pentium 3 -arkkitehtuuriin nähden merkittäviä parannuksia ei juurikaan ollut. Alun perin suorittimet laitettiin Socket 423 -kantaan, myöhemmin Intel siirtyi Socket 478 -kantaan.
Willamette-pohjaisia P4-suorittimia oli saatavilla 1,3–2 gigahertsin taajuuksilla, ja se kilpaili lähinnä AMD:n Athlonia ja Athlon XP:tä vastaan, häviten niille yleisessä suorituskyvyssä, mutta voittaen signaalinkäsittelynopeudessa.
Willamette-suorittimien kanssa käytettiin tyypillisesti kallista RDRAM-tyyppistä muistia, koska Intelin ensimmäinen Pentium 4 -piirisarja i850 tuki vain tätä muistia, ja ensimmäiset Intelin seuraavaa, SDRAM- ja DDR-muistia tukevaa i845-piirisarjaa käyttävät emolevyt eivät tukeneet DDR-muistia.
Käytännössä Willamette oli pienoinen pettymys, sillä se ei voittanut AMD Athlon ja Pentium 3 -suorittimia kaikissa käyttötilanteissa.
Willametteä myytiin kohtalaisen vähän, sillä se käytti kallista RAMBUS-muistia. Näin ollen Intel Pentium 3 ja AMD Athlon -suorittimet pysyivät suositumpina.
Tammikuussa 2001 intel lisäsi valikoimaan selvästi hitaamman 1,3 GHz:n mallin. Seuraavan vuoden aikana Intel vähitellen supisti AMD:n johtoasemaa nopeuskilpailussa. Huhtikuussa 2001 markkinoille tuotiin 1,7 GHz:n kellotaajuudella toimiva Pentium 4 -suoritin, joka tarjosi selvästi parempaa suorituskykyä, kuin vanha Pentium 3 -suoritin.
Elokuussa 2001 Intel siirtyi Rambusin muisteista tavalliseen DDR-SDRAM -muistiin samalla, kuin se julkaisi markkinoille 845-piirisarjan. Vaikka SDRAM-muisti rajoitti kaistannälkäisen Pentium 4 -suorittimen nopeutta jonkin verran, myynti kasvoi huomattavasti kaikkien valmistajien saatua yhteensopivuutta enemmän, ja Intel saattoi vetää Pentium 3 -suorittimensa pois markkinoilta.
Väylän kellotaajuus oli 100 MHz ja sen efektiivinen nopeus neloiskellotuksesta johtuen 400 MHz.