پردازنده Pentium ۴

شركت اینتل در نیمه دوم سال ۱۳۷۹ اولین نسل پردازنده Pentium ۴ را با سوكت ۴۲۳ پینی ارائه نمود. پردازنده Pentium ۴ ارائه شده ، ویژگی های جدیدی جهت افزایش كارآیی در مقایسه با پردازنده‌های رایج آن زمان داشت كه عبارتند از : توانایی پشتیبانی از دستورات SSE۲ ، ریز معماری NetBurst ، حافظه نهان L۱ با ظرفیت ۲۵۶ كیلوبایت و حافظه نهان ردیابی اجراء با ظرفیت ۱۲ كیلو بایت. توجه داشته باشید كه یك راه افزایش عملكرد پردازنده ، انجام محاسبات متعدد به صورت موازی می باشد ، به طوریكه محاسبه چندگانه توسط یك دستور انجام شود. عمل اجرای موازی با استفاده از روش یك دستور / داده چندگانه ( SIMD ) انجام می‌شود. روش محاسبه SIMD با معماری IA_۳۲ در كنار تكنولوژی MMX ارائه شده است . تكنولوژی MMX به همراه روش SIMD بر روی داده های یك بایتی ، دو بایتی و چهار بایتی ، استفاده از امكانات هشت ثبات ۶۴ بیتی MMX و ۱۲۸ بیتی XMM عملكردخود را انجام می‌دهند. همچنین مجموعه تكنولوژی SIMD كارآیی عملیات گرافیك ۳ بعدی ، تشخیص گفتار ، پردازش تصویر و كاربردهای چند رسانه ای محاسبات ریاضی ممیز شناور را پشتیبانی می‌كند . ضمناً محافظت شده ، حالت آدرس واقعی و حالت مجازی ۸۰۸۶ قابل دستری می‌باشند. در حقیقت اولین پیاده سازی سخت افزاری مبتنی بر ریز معماری Intel NetBurst در پردازنده Pentium ۴ انجام شده است. ریز معماری Intel NetBurst جهت كار آیی بالا در محاسبات صحیح و ممیز شناور در فركانس بالا طراحی شده است و از خصوصیات زیر پشتیبانی می‌كند :
ـ تكنولوژی hyper pipeline جهت نرخ بالای Clock و فركانس بیشتر از ۱GHz .
ـ هسته سریع اجراء ، برای كاهش تاخیر دستورات پایه صحیح .
ـ اجرای حدس و گمان خارج از نوبت جهت فعال سازی عملیات موازی .
ـ جریان فوق عددی
ـ سخت افزار تغییر نام ثبات ، جهت اجتناب از محدودیت نامهای ثبات .
ضمناً جهت پردازش موازی ، از توانایی قسمت out_of_order پردازنده در اجرای دستورات خارج از رده استفاده می‌شود . این خصوصیت باعث فعال شدن توانایی رده بندی مجدد دستورات ، توسط پردازنده می‌شود . در این شرایط هنگامی كه یك ریز عمل جهت دریافت داده یا رقابت برای منابع ، دارای وقفه می‌شود، ریز عمل‌هایی كه در مراحل بعدی قرار دارند ، توسط هسته out_of_order رده بندی می‌شوند .
در این حال پردازنده تعداد زیادی بافر را جهت هموار سازی جریان ریز عمل‌ها بكار می‌گیرد. هنگامی كه خط لوله پردازنده با یك تاخیر زمانی مواجه می شود ، تاخیر با اجرای دستورات دیگر یا با اجرای ریز عمل‌هایی كه قبلا در صف بافر قرار گرفته‌اند ، پوشش داده می‌شود. در حقیقت out_of_order توانایی اجرای شش ریز عمل را در یك سیكل دارد .شركت اینتل اولین نسل پردازنده Pentium ۴ را با فناوری ۱۸۰ نانو ارائه نمود . این پردازنده از هسته Willamette استفاده و فركانس كاری آن بین ۱۳۰۰ تا ۲۰۰۰ مگاهرتز می باشد . همچنین Willamette Pentium ۴ دارای فركانس گذرگاه ۴۰۰ مگاهرتز می‌باشد. در طراحی این نسل از پنتیوم ، از ۴۲ میلیون ترانزیستور استفاده شده است و حافظه نهان L۱ ظرفیتی برابر با ۸KB و حافظه نهان L۲ بصورت ۲۵۶ كیلوبایتی در نظر گرفته شده است . قابل ذكر است كه فركانس FSB پردازنده Willamette Pentium ۴ ، برابر با ۱۰۰MHz می باشد . نسل دوم پردازنده Pentium ۴ نیز با هسته Northwood با سوكت ۴۷۸ پینی و ۵۵ میلیون ترانزیستور ارائه گردید . علت افزایش تعداد ترانزیستور های بكار رفته ، افزایش ظرفیت حافظه نهان L۲ از ۲۵۶ كیلو بایت به ۵۱۲ كیلوبایت می‌باشد. Northwood Pentium ۴ با فناوری ۱۳۰ نانو تولید شده است و فركانس كاری نسل دوم Pentium ۴ بین ۱۸۰۰ تا ۲۶۰۰ مگاهرتز می باشد . البته فركانس FSB این نسل همچنان ۱۰۰MHz باقی مانده است.
در این میان نسل سوم پردازنده Pentium ۴ تقریباً مشابه نسل دوم می‌باشد . نسل سوم با هسته Northwood ارائه ولی فركانس FSB پردازنده از ۱۰۰MHz به ۱۳۳MHz افزایش یافته است. فركانس كاری پردازنده نیز بین ۲۲۶۶ مگاهرتز افزایش یافته و تكنولوژی Hyper _ Threading نیز در طراحی آن بكار رفته است. ضمناً نسل پنجم پردازنده Pentium ۴ نیز مشابه نسل چهارم بوده ، با این تفاوت كه فركانس FSB پردازنده ۱۳۳MHz به ۲۰۰MHz افزایش یافته و فركانس كاری آن بین ۲۴۰۰ تا ۳۴۰۰ مگاهرتز می‌باشد. قابل ذكر است كه نسل ششم پردازنده Pentium ۴ با تغییرات اساسی ارائه گردید. هسته این نسل Prestonia بوده و در طراحی آن از ۱۷۸ میلیون ترانزیستور استفاده نمود . این نسل با نام Extreme Edition Pentium ۴ شناخته می‌شود. نكته قابل توجه در این پردازنده ، وجود یك حافظه نهان L۳ با ظرفیت بالای ۲۰۴۸KB می‌باشد. فركانس FSB این پردازنده ۲۰۰MHz بوده و فركانس كاری آن ۳۲۰۰ یا ۳۴۰۰ مگاهرتز است .
نسل هفتم پردازنده Pentium ۴ نیز با هسته Prescott و فناوری ۹۰ نانو ارائه شده است . این نسل با فركانس ۲۸۰۰ مگاهرتز عمل نموده و دارای ۱۲۵ میلیون ترانزیستور با حافظه نهان L۱ با ظرفیت ۱۶KB و حافظه نهان L۲ با ظرفیت ۱۰۲۴KB می‌باشد. فركانس FSB این پردازنده ۱۳۳NHz است . نكته قابل توجه عدم استفاده از تكنولوژی Hyper _ Threading در این نسل می‌باشد . نسل هشتم پردازنده Pentium ۴ نیز با هسته Prescott و فناوری ۹۰ نانو ارائه شده است . نسل هشتم در مقایسه با نسل قبلی دارای دو تغییر اساسی و مهم است . در واقع فركانس FSB این نسل برابر با ۲۰۰MHz و فكانس كاری آن بین ۲۸۰۰ تا ۳۴۰۰ مگاهرتز است .

منبع : مرکز اطلاع‌رسانی خانواده شمیم