Pentium 4

Pentium 4 — İntel tərəfindən yaradılmış, tək nüvəli prosessordur. 20 noyabr 2000-ci ildə yaradılmış, 2008-ci ilin avqust ayına qədər satılmışdır.

Pentium 4
Mərkəzi prosessor
Tərtibatçı	Intel
İstehsalçı
Təlimat dəstləri	x86, İA-32, x86_64[d]
Yuva
Nüvə

Bu ilk prosessordur ki, onun əsasında yeddinci nəsilin arxitektura sələfləri ilə müqayisədə yeni prinsip-NetBurst dururdu. Pentium 4-ün müxtəlif variantları ilə yanaşı NetBurst-in prosessoruna Pentium D-in 2 nüvəli prosessoru, hətta bəzi Xeon prosessorları daxildir, hansı ki serverlər üçün təyin olunmuşdur. Bundan başqa, aşağı qiymət səviyyəsi üçün olan Celeron prosessorlarının bəzisi Pentium 4-ün ikinci səviyyəsinin söndürülmüş keşinin cüzi hissəsinə aiddir.

Pentium 4 prosessorlarının istehsalına 2000-ci ildən başlanıb.2005-ci ilin ortalarından isə onların müntəzəm olaraq 2 nüvəli Pentium D prosessorlarının qiymət kateqoriyasının sıxışdırılmasına başlandı. 27 iyul 2006-cı ildə ilk Core 2 Duo ailəsindən olan ilk prosessorlar NetBurst arxitekturalı prosessorların əvəzinə meydana gəldi ki, 8 avqust 2007-ci ildən isə İntel kompaniyası tərəfindən istehsaldan bütün NetBurst arxitekturalı prosessorlarının proqramının buraxılmasına elan verildi.

Ümumi informasiya

Stolüstü kompüterlər üçün Pentium 4 prosessorları, bundan başqa noutbuklar üçün prosessorların bir hissəsi (mobil) 3 müxtəlif tipli korpuslarda istehsal olunurdu. 2000-ci ilin sonlarından 2002-ci ilin əvvələrinədək istehsala buraxılan sökülmə üçün quraşdırılan Socket 423-ün, Willamettenin nüvəsində erkən prosessorların korpusu özündə orqanik materialdan örtülü istilik paylayıcı qapaqdan əlavə olunmuş kristalla, plata üzərində 423 kontaktdan düzəldilirdi(korpusun ölçüsü 53,3x53,3 mm). Keçirici platanın əks tərəfində əlaqələr arasında SMD elementlər quraşdırılıb. Willamettenin nüvəsinin prosessorlarının sonrakıları, Northwood nüvəsində Pentium 4 prosessorları, Gallatin nüvəsində Pentium 4 Extreme Edition prosessorlarının bəziləri və Prescott nüvəsində erkən prosessorlar 2001-ci ildən 2005-ci ilə kimi FC-mPGA2 tipli korpuslarda buraxılırdı ki, onlarda özlərində orqanik materialdan üz tərəfi kristallı bağlı istilikötürücü qapaqdan və 478 kontaktdan, həmçinin SMD elementləri ilə əksi olan 35×55 mm ölçülü korpusdan ibarətdir. Gallatin nüvəli Pentium 4 Extreme Edition prosessorlarının bəzisi, Prescott nüvəli sonrakı prosessorları, Prescott-2m nüvəli və Cedar Mill prosessorları 2004-cü ilin yazından 2007-ci ilin payızına kimi FC-LGA-4 tipli korpuslarda buraxıldı, özündə orqanik materialdan üz tərəfi kristallı bağlı istilikötürücü qapaqdan və 775 əks əlaqəli sahədən (37,5x37,5 mm ölçülü korpusdan) ibarətdir. Əvvəlki iki korpusda olduğu kimi burda da əlaqələr arasında SMD elementləri yerləşdirilib. Northwood nüvəli mobil prosessorların bəzisi FC-mPGA tipli korpuslarda buraxılırdı. Belə tipli korpusların FC-mPGA2-dən fərqli cəhəti istilikötürücü qapağın olmamasıdır. İstilikötürücülü qapaqlı olan prosessorların markalanması onların üst hissəsində aparılıb, yerdə qalanlarında isə markalanma 2 yapışdırıcı ilə ötürücü 2 tərəfdən kristala doğru yerləşdirilmişdir.

Arxitekturasının xüsusiyyətləri

Northwood nüvəsində prosessorların konveyeri 20 mərhələdən ibarətdir:

• TC, NI(1,2)- son yerinə yetirilmiş təlimatı göstərən mikroəməliyyatın axtarışı
• TR, F(3,4)-mikroəməliyyatların seçimi
• D(5)-mikroəməliyyatın yerdəyişməsi
• AR(6–8)-prosessor mənbələrinin ehtiyatda saxlanması, registrlərin ad dəyişməsi
• Q(9)-mikroəməliyyatın quraşdırılmasının növbələnməsi
• S(10–12)-İcra sırasının dəyişməsi
• D9(13–14)-İcraya hazırlıq, operandların seçimi
• R9(15–16)-registr faylından operandın oxunuşu
• E(17)-icra
• F(18)-bayraqların hesablanması
• BC, D(19–20)-nəticənin düzgünlüyünün yoxlanılması NetBurst-in arxitekturası (işçi adı-P68), Pentium 4 prosessorlarının əsasında İntel şirkəti tərəfindən işlənib, ilk növbədə, prosessorların yüksək taktlı tezliklərə yüksəlməsi məqsədiylə aparılıb. NetBurst P6 arxitekturalıların inkişafında, Pentium III prosessorların istifadəsində olmamışdır, təkcə özlüyündə arxitekturanın sələfləri ilə müqayisədə yeni prinsipiallığını göstərir. NetBurst arxitekturasının xarakterik xüsusiyyətləri hiperkonveyerləşmə və ənənəvi instruksiyalı keşin əvəzinə mikroəməliyyatın davamında keşin istifadəsini göstərmək olar. NetBurst arxitekturalı ALU prosessorlarının başqa arxitekturalı ALU prosessorlarından bir sıra fərqli cəhətləri vardır.

Hiperkonveyerləşmə

Pentium 4 prosessorları Willamette və Northwood nüvələrində konveyerin dərinliyi 20 mərhələdən ibarətdir, Prescott və Cedar Mill nüvəli prosessorlar isə 31 mərhələdən ibarətdir. Bu Pentium 4 prosessorlarına daha yüksək taktlı tezlikdə prosessorların müqayisəsi daha kiçik konveyerli eyni istehsal texnologiyalıların işinə icazə verir. Belə, məsələn, maksimal taktlı tezlikli Pentium III Coppermine nüvəli prosessorları 1333 MHz, Pentium 4 Willamette nüvəli prosessorları isə 2000 MHz gücünə qalxan tezlikdə işləməyə qadirdir. Enli konveyerin əsas çatışmayan cəhətləri istehsalın xüsusi çəkisinin azalmasının qısa konveyerlə müqayisəsidir, həmçinin istehsalın ciddi itkilərinin səhvsiz instruksiyalarının yerinə yetirilməsidir. Düzgün olmayan göstərilən keçidlərin minimal təsirində NetBurst arxitekturalı prosessorlarında əvvəlkilərlə müqayisədə böyüdülən qabaqcadan xəbər verilən şaxələndirmə buferi və xəbər verilən şaxələndirici yeni alqoritmdir ki, Willamette nüvəli prosessorlarında daha yüksək dəqiqliyə xəbər verməyə icazə verdi. Növbəti nüvələrdə xəbərvermənin şaxələnmə mexanizmi modernizasiyaya, xəbərvermənin dəqiqliyinin qalxmasına məruz qalıb.

Mikroəməliyyatların növbələşmə keşi

NetBurst arxitekturalı prosessorlar müasir x86 yerləşdiricili prosessorların çoxu CISC-RISC nüvəli prosessorlarıdır ki, x86-nın çətin instruksiyasının istifadəsinə başlamazdan öncə daha sadə yığımlı daxili instruksiyaya keçə bilir ki, komanda vermənin iş dəyişmə gücünü qaldırmağa icazə verir. Buna baxmayaraq, x86 instruksiyaları dəyişkən enə və formatın təsbitinə onların dekodlaşmasının müvəqqəti xərclənməsi ilə bağlıdır. Bununla əlaqədar olaraq NetBurst arxitekturasının hazırlanmasında belə qərara gəlindi ki, I səviyyəli təlimatın ənənəvi yaddaş keşindən imtina etmək, x86-da komandasını saxlamaq, mikroəməliyyatların yerinə yetirilməsini növbə ilə saxlamalıdır. Belə keş yaddaşın təşkili müvəqqəti xərclərin aşağı salınmasında təlimatın seçimi və şərti keçidlərinin həllinə icazə verir.

Modellər

Willamette prosessorları ilk dəfə İntel şirkətinin rəsmi planlarında 1998-ci ilin oktyabrında göründü, baxmayaraq ki, onun üzərində iş Pentium Pro prosessorlarının üzərindəki işindən sonra 1995-ci ilin sonunda çıxdı, Willamette adı isə 1996-cı ilin elanlarında yada salınırdı. Yeni IA-32 arxitekturalı prosessorların layihələşməsinin vacibliyi onun çətinliyi ilə əlaqədar 64 bitli Merced prosessorlarının üzərində işin meydana gəlməsidir ki, İntel şirkətinin planlarına uyğun olaraq P6 arxitekturalı prosessorların sələflərinə xüsusi rol verilir və 1994-cü ildən başlayaraq işlənməyə başlanması çox uzandı, Mercedin istehsalı isə x86-nın təlimatının yerinə yetirilməsində qeyri-kafidir ki, bu da prosessorlarla müqayisədə ehtiyata yönəldilməmişdi. Zənn olunur ki, Willamette 1998-ci ilin ikinci yarısında çıxacaq, belə ki, çoxsaylı gecikmələr nəticəsində elan 2000-ci ilin sonlarına keçirildi. 2000-ci ilin fevralında İntelin hazırlayıcılarının forumunda kompüter nümayiş olundu ki, onun əsasını Willamette prosessorunun mühəndis nümunəsinə 1,5 QHz tezliyində işləyən Pentium 4 prosessorunu göstərmək olar. İlk dəfə Willamette nüvəli Pentium 4 prosessorları 20 noyabr 2000-ci ildə elan olunandan sonra istehsala buraxıldı. Pentium 4 ailəsinin sonrakı inkişafında Nortwood nüvəli prosessorların istehsalı oldu. 2 fevral 2004-cü ildə ilk Prescott nüvəli prosessorları, son nüvəli isə Pentium 4 prosessorlarının istifadəsində Cedar Mill nüvəsi oldu. Northwood və Prescott nüvələrinin bazasında Pentium 4 və Pentium 4-M mobil prosessorları buraxılmağa başladı, Pentium 4-ün aşağı enerji istifadəsi ilə aparılırdı. Bütün nüvələrin bazasında yuxarıda qeyd olunan Celeron prosessorları istehsal olunmağa başlandı ki, büdcə kompüterləri üçün nəzərdə tutulub, özündə Pentium 4-ün yaddaş keşinin kiçildilmiş həcminin 2-ci səviyyəsi və sistemli şinin tezliyinin aşağı salınmasıdır.