Prescott: Pentium 4 potřetí

Hardware | 01.03.04

Od uvedení prvních procesorů Pentium 4 uplynulo bezmála tři a půl roku běhemtéto doby prošlo přitom jádro procesoru pouze jedinou zásadní změnou: zhruba před dvěma roky, krátce pot





Od uvedení prvních procesorů Pentium 4 uplynulo bezmála tři a půl roku během
této doby prošlo přitom jádro procesoru pouze jedinou zásadní změnou: zhruba
před dvěma roky, krátce poté, co P4 dosáhlo hranice dvou GHz, nahradily první
generaci označovanou jako Willamette nové, výkonnější procesory s jádrem
Northwood. Nyní přichází třetí generace procesorů Pentium 4 s jádrem Prescott.

Pentium 4 se pochopitelně během své dosavadní existence dočkalo i mnoha
drobnějších změn, jako byl nárůst frekvence sběrnice či zavedení technologie
Hyper Threading přesto se žádná z nich významně nedotkla vlastní architektury
procesoru. Když Intel před dvěma lety odhalil první plány týkající se Pentia 4
s jádrem Prescott, předpokládalo se, že půjde, podobně jako v případě procesorů
s jádrem Northwood, pouze o zmenšení stávajícího jádra (dané novým výrobním
90nm procesem) a rozšíření vyrovnávací paměti (cache) druhé úrovně. S
přibývajícím množstvím informací bylo ovšem stále jasnější, že Prescott není
Pentium 4 s větší cache pamětí, ale že se ve skutečnosti jedná o zcela nový
procesor, který sice vychází z mikroachitektury NetBurst (jež je srdcem P4),
ale od dosavadních procesorů se v mnohém liší. Změny, které byly v procesoru
provedeny, ovšem úzce souvisí s filozofií architektury NetBurst ta předpokládá
zvyšování výkonu procesorů pomocí rychlého nárůstu pracovních frekvencí.
Ostatně již v době, kdy byly představovány první procesory Pentium 4, Intel
oznámil, že nová architektura umožní v nadcházejících letech dosahovat
pracovních frekvencí nad 5 GHz. Dosavadní Pentium 4 s jádrem Northwood ovšem
takové frekvence dosáhnout nemůže (maximum se pohybuje okolo hranice 3,5 GHz) a
jeho pouhé zmenšení (které obvykle znamená nižší spotřebu a možnost vyšších
pracovních frekvencí) by zřejmě cestu k hranici 5 GHz neotevřelo.
Nové Pentium 4 bylo, podobně jako jeho předchůdci, navrženo tak, aby dosahovalo
co nejvyšších pracovních frekvencí. Jestliže sledujete problematiku procesorů
podrobněji, pak vám dozajista neušlo, že výrobci procesorů používají různé
postupy jak zvýšit výkon. Ten je dán jednak pracovní frekvencí (tedy počtem
pracovních cyklů za vteřinu), a také množstvím práce, které je procesor schopen
v jednom pracovním cyklu průměrně "zvládnout". Když Intel uváděl v roce 2000
první generaci procesorů Pentium 4, byl jejich výkon, i přes startovní
frekvenci 1,4 GHz, často srovnatelný se staršími procesory pracujícími na
výrazně nižší frekvenci. Hlavní příčinou byla odlišná architektura nových
procesorů ta byla sice uzpůsobena pro snadné zvyšování pracovní frekvence,
množství práce (obvykle označované termínem IPC, tedy Instructions Per Cycle)
odvedené v jednom pracovním cyklu bylo ovšem o něco nižší. Jistou roli pak
hrála i absence programů optimalizovaných pro nový procesor.
Moderní CPU zpracovávají obvykle mnoho instrukcí současně (jak paralelně, tak
po krocích v sérii): výpočty (instrukce) jsou na sobě ovšem často závislé aby
procesor nemusel vždy čekat na dokončení předchozích výpočtů, obsahuje
speciální jednotky, které se starají o správné řazení instrukcí, jež jsou na
sobě závislé, a odhaduje výsledky logických operací, aby mohl celé "potrubí" co
nejefektivněji zaplnit. I když jsou tyto odhady poměrně úspěšné, občasný omyl
je nevyhnutelný. V takovém případě je nutné sekvenci výpočtů zastavit, potrubí
"vyčistit" a naplnit znovu. Čím delší je toto potrubí (čím více sekcí či kroků
obsahuje), tím déle trvá jeho vyčištění a znovunaplnění, a tím větší množství
operací je nutno "zahodit". Výhodou dlouhého instrukčního potrubí je, že
umožňuje rozdělit výpočty na menší části, které je možno provádět rychleji
(souvisí to i se složitostí obvodů na CPU), a tím lze dosahovat vyšší pracovní
frekvence. Jeho nevýhodou je naopak nižší hodnota IPC, tedy počet instrukcí
zpracovaný průměrně za jeden pracovní cyklus (kvůli větší "penalizaci" za
špatný odhad).
Zatímco Pentium III mělo instrukční potrubí s deseti kroky, první a druhá
generace Pentia 4 zvýšily jeho délku na dvojnásobek. Třetí generace P4 s jádrem
Prescott má instrukční potrubí opět prodlouženo na 31 kroků. Důvod je jasný:
nové instrukční potrubí umožňuje snazší zvyšování pracovní frekvence. Aby byl
eliminován či minimalizován negativní dopad delšího instrukčního potrubí, byly
pozměněny i další části procesoru. Tou nejviditelnější změnou je zvětšení
vyrovnávací paměti druhé úrovně na 1 MB, zvětšena a pozměněna ovšem byla i
vyrovnávací paměť první úrovně (na 16 KB). Vylepšeny byly pochopitelně jednotky
pro řazení instrukcí (Schedule) a předpovídání větvení (Branch Prediction) na
detailní rozbor těchto úprav ale bohužel nemáme dostatek prostoru. Pozitivních
změn se konečně dočkaly i hlavní celočíselné jednotky (ALU) jednou z
nejvýznamnějších je "reduced integer multiply", tedy schopnost procesoru
násobit celá čísla přímo v celočíselné ALU (dříve se tyto výpočty prováděly za
pomoci jednotky pro výpočet v plovoucí desetinné čárce).
Nové Pentium 4 "Prescott" je prozatím uváděno na stejných frekvencích jako
procesory s jádrem Northwood konkrétně se jedná o 2,8, 3, 3,2 a nově též 3,4
GHz (3,4GHz P4 s jádrem Northwood je taktéž novinkou). Aby bylo možné procesory
snáze odlišit, jsou ty s novým jádrem označeny písmenem E (např. Pentium 4
2,80E). Procesory lze osadit do existujících desek s čipovými sadami i865/i875
obvykle je ale nutná aktualizace BIOSu, doporučujeme též ověřit kompatibilitu
na stránkách výrobce. Je pravděpodobné, že Prescott budou podporovat i desky s
čipsety jiných výrobců, v době uzávěrky jsme však neměli k dispozici přesné
údaje. Z plánů Intelu pro rok 2004 vyplývá, že procesory s frekvencí 3,4 GHz
jsou konečnou pro patici s478. Rychlejší Pentia 4 (výhradně s jádrem Prescott)
budou určena pro novou patici LGA-775, která se objeví v průběhu roku.
Tím nejdůležitějším je ale pochopitelně výkon nových Pentií 4. Ten ovlivňuje
jak delší instrukční potrubí (negativně), tak i větší cache a další inovace
(pozitivně). Při srovnání se staršími P4 Northwood na stejné pracovní frekvenci
je nové P4 Prescott výjimečně o něco rychlejší, obvykle se ale spíše drží v
těsném závěsu. Rozdíly jsou malé (do 3 až 5 procent, výjimečně 7 procent),
nehledě na to, že současné aplikace nejsou pro nový procesor (zejména instrukce
SSE3) optimalizovány. Zajímavé přitom je, že na vyšších pracovních frekvencích
je u mnoha testů rozdíl menší zdá se, že architektura Prescottu je pro vysoké
frekvence skutečně optimalizována.
Prescott představuje novou generaci procesorů Pentium 4, jejíž plný potenciál
se projeví až během tohoto roku poté, co budou uvedeny jeho rychlejší varianty
pro novou platformu (patici) LGA-775 (do konce roku bychom se měli dočkat 4GHz
modelu). Prodává se za stejnou cenu jako klasická Pentia 4, a se současnými
aplikacemi nenabízí prozatím žádnou zásadní výhodu. Pokud si tedy nyní kupujete
nové PC s Pentiem 4, můžete klidně zůstat u starší varianty Northwood. Čas
Prescottu přijde koncem jara, s uvedením patice LGA-775. Zajímavé bude
pochopitelně i srovnání s konkurenčním procesorem AMD Athlon 64, který je již
dostupný ve třech variantách (3000+, 3200+ a 3400+), to je ale samostatné téma,
jemuž se budeme věnovat až si možnosti, vlastnosti a výkon Prescottu řádně
osaháme.


Extrémní Pentium 4 3,4 GHz
Krátce po Prescottu dorazila do redakce další žhavá novinka Intelu procesor
Pentium 4 Extreme Edition na frekvenci 3,4 GHz. Extreme Edition je postaven na
architektuře Northwood, je však vybaven rozsáhlou L3 cache pamětí o velikosti 2
MB, která mu spolu s vysokou frekvencí propůjčuje obrovský výkon. První
provedené testy naznačují, že nové "XE" převzalo titul nejvýkonnějšího PC
procesoru (ten doposud náležel Athlonu 64-FX 51, těsně následovanému starší
verzí Pentia 4 "XE" s frekvencí 3,2 GHz). Přesto nebo právě proto není Extreme
Edition konkurencí klasických Pentií 4 ani nového Prescottu jeho cena se blíží
hranici 30 000 Kč bez DPH, a je tak určeno těm nejnáročnějším uživatelům, kteří
se při koupi nejvýkonnějšího PC neohlížejí na peníze.












Komentáře

K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.