P4: rozczarowanie

Testy, przeprowadzone już w kilka dni po premierze procesora P4 taktowanego zegarem 1500 MHz, nie potwierdzają zapowiadanych przez Intela rewelacyjnych osiągów tego układu.

Testy, przeprowadzone już w kilka dni po premierze procesora P4 taktowanego zegarem 1500 MHz, nie potwierdzają zapowiadanych przez Intela rewelacyjnych osiągów tego układu.

Intel kilkakrotnie przekładał wprowadzenie na rynek procesora nowej generacji - Pentium 4. Wreszcie, 20 listopada br., nastąpiła premiera układu znanego dotychczas pod kodową nazwą Willamette. Procesory Pentium 4 w wersjach 1,5 GHz i 1,4 GHz są już dostępne w sprzedaży. Ich cena w partiach po 1000 sztuk wynosi 819 USD za wersję 1,5 GHz oraz 644 USD za egzemplarz 1,4 GHz.

P4 zawiera 42 mln tranzystorów, czyli prawie o 50% więcej niż jego poprzednik i pobiera 52 W energii. Układ jest obecnie produkowany w aluminiowej technologii 0,18 mikrona i wykorzystuje magistralę systemową 400 MHz, a nie 100 i 133 MHz jak poprzednik - PIII. Ponadto nowy procesor jest wyposażony w architekturę NetBurst, stanowiącą pierwszą poważną zmianę w architekturze chipów Intela od czasu wprowadzenia, w 1995 r., modelu Pentium Pro.

Przedprodukcyjna wersja procesora Pentium 4 1500MHz

Przedprodukcyjna wersja procesora Pentium 4 1500MHz

Nowy układ przeznaczony jest do gniazd oznaczonych symbolem Socket 423, gdyż ma 423 „nóżki”. Dla porównania, PIII ma ich tylko 370. Rewolucja w architekturze wymusiła rewolucję na płycie głównej. Zrezygnowano z dotychczas stosowanych mostków (northbridge/ southbridge) i na potrzeby Pentium 4 opracowano nowy chipset Intel 850, zawierający wiele zintegrowanych układów elektronicznych. Składa się on z kontrolera pamięci (82850 Memory Controller Hub - MCH), obsługującego pamięci Rambus i szynę z prędkością 400 MHz oraz złącze karty graficznej AGP 4x, zapewniające przepustowość 1 GB/s. Urządzenia wejścia/wyjścia kontroluje układ ICH2 (82801BA I/O Controller Hub). Obsługuje on dwa złącza USB zapewniające przekazywanie danych z prędkością do 24 Mb/s. Wbudowany układ audio AC97 oferuje 6 kanałów dźwięku. Złącze LAN (LCI) umożliwia podłączenie bez konieczności zakupu osobnej karty do sieci 10/100 Mb/s Ethernet. Udostępniono również dwa kontrolery twardych dysków Ultra ATA/100 oraz nowe złącze CNR (Communication and Networking Riser), które zapewne wkrótce zostanie wykorzystane przez producentów do podłączania zewnętrznych kart sieciowych, audio albo modemów.

Zainteresowani mogą zapoznać się z oficjalnymi informacjami producenta na temat P4 i przeznaczonych dla niego komponentów płyt głównych. Szczegółowe informacje dostępne są na stronie: http://www.intel.com.

Mikroarchitektura Intel NetBurst

Architektura NetBurst wprowadza kilka innowacji. Dzięki wykorzystaniu technologii Hyper Pipelined Technology HPT możliwe jest 20-etapowe przetwarzanie potokowe (wykonywanie kolejnych instrukcji), co według producenta znacznie zwiększa wydajność i możliwości procesora Pentium. PIII jednocześnie potrafił wykonywać tylko 10 instrukcji.

Działanie każdego procesora polega na pobieraniu rozkazów przez jedną jednostkę, ich dekodowaniu przez drugą i wykonaniu przez kolejną itd. Takie wykonywanie kodu programów powodowało jednak, że w danym czasie tylko jedna jednostka procesora zajmowała się obliczeniami, a pozostałe elementy układu „oczekiwały” na wynik tych obliczeń. Stworzono wiec architekturę potokową (pipeling), w której instrukcje wykonywane są ”na zakładkę”. Kiedy druga jednostka procesora zajmie się dekodowaniem, to pierwsza już pobiera kolejną instrukcję dla siebie, a nie czeka aż cały procesor, czyli ostatnia jego jednostka składowa, skończy wykonywanie instrukcji. Dzięki temu wszystkie jednostki wchodzące w skład nowoczesnego procesora są wykorzystywane efektywniej.

To właśnie rozbicie poszczególnych zadań na 20 prostych faz umożliwiło tak gigantyczne taktowanie zegara procesora. Każdy rozkaz w kodzie programu jest bowiem wykonywany szybciej, a tym samym szybciej można taktować zegar sterujący prędkościami kolejnych cykli. Długi potok wykonawczy kryje jednak w sobie poważne niebezpieczeństwo – instrukcje skoków w inne rejony kodu x86 spowodują stratę wielu cykli zegara. Stworzono więc potężny system predykcji skoków. Od jego pracy będzie w dużym stopniu zależało działanie całego chipu – jeżeli przewidywania będą błędne, instrukcje z kodu źródłowego wykonywanych programów będą pobierane i dekodowane od nowa. Czyli zamiast przyspieszyć, może to spowolnić obliczenia.

Nowa jednostka arytmetyczno-logiczna (ALU) dzięki zastosowaniu szybkiego mechanizmu wykonywania rozkazów Rapid Execution Engine REE działa z szybkością dwa razy większą niż szybkość zegara, zwiększając tym samym ogólną wydajność procesora. Magistrala systemowa 400 MHz zapewnia szybkość przesyłania informacji między procesorem Pentium 4 a kontrolerem pamięci rzędu 3,2 GB/s. Jest to magistrala systemowa o największej dotąd przepustowości, znacznie skracająca czas odpowiedzi systemu.

Pentium 4 wyposażono również w 144 nowe instrukcje nazwane SSE2. Streaming SIMD Extensions umożliwiają szybsze przetwarzanie obrazów i dźwięku oraz aplikacji trójwymiarowych. Najbardziej spektakularne z nich to już 128-bitowe SIMD (Single Instruction – Multiple Data) arytmetyki liczb całkowitych oraz 128-bitowe SIMD obliczeń zmiennoprzecinkowych o podwójnej precyzji. Wymienione cechy mają zapewnić jeszcze lepszą niż w PIII obsługę multimediów. Dzięki udoskonalonej jednostce służącej do obsługi obliczeń zmiennoprzecinkowych obraz wideo oraz grafika trójwymiarowa mają być bardziej realistyczne, dając lepsze efekty podczas gier i odtwarzania multimediów strumieniowych pobieranych z Internetu.

Pierwsze testy

Tak wspaniałe zapowiedzi skłoniły specjalistów z laboratoriów amerykańskiego PC World do przetestowania pierwszych dostępnych zestawów komputerowych wyposażonych w nowy procesor. Ich wyniki zaskoczyły prowadzących - P4 wypadał gorzej nie tylko od konkurencyjnych modeli AMD Athlon, taktowanych znacznie niższymi częstotliwościami, ale nawet od swego poprzednika - PIII.

Testy przeprowadzano za pomocą benchmarku PC WorldBench 2000, który wykorzystuje do sprawdzania działania procesorów 11 powszechnie używanych aplikacji: Microsoft Word 97, Excel 97, PowerPoint 97, Access 97, Visio, Lotus WordPro 9 i 1-2-3 Release 9, Netscape Navigator, Intuit Quicken Deluxe 99, Adobe Photoshop 5.0 oraz Corel PhotoPaint 8. Taki test najwierniej oddaje osiągi procesora w codziennej pracy w większości biur i firm.

Sprawdzono trzy modele komputerów wyposażonych w P4 1,5 GHz: Dell Dimension 8100, Gateway Performance 1500 oraz IBM NetVista A60I. Wszystkie urządzenia działające pod kontrolą systemu operacyjnego Microsoft Windows Millennium korzystały z 256 MB pamięci RDRAM. Dla porównania zbadano również zestaw z najszybszym dostępnym układem - Athlon 1,2 GHz. Wszystkie komputery miały identyczny dysk twardy o pojemności 31 GB oraz takie same karty graficzne NVidia GeForce2.

Zestaw z AMD Micron Millennia Max XP otrzymał 180 punktów i o 10% wyprzedził w rankingu PC WorldBench 2000 zestaw Gateway Performance 1500 z P4. Komputer ten został pokonany także przez nieco starszy model - Gateway Performance 1000 z PIII 1000 MHz. Co prawda Intel zaznacza, iż nowe cechy wykorzystywane są przez aplikacje internetowe i 3D, a nie oprogramowanie biurowe, lecz trudno było się spodziewać aż tak złych wyników.


Zobacz również