في وقت بدء المبيعات، مكنت حلول معالجات سلسلة Intel Pentium 4 من إنشاء أنظمة الحوسبة المكتبية الأكثر إنتاجية. وبعد 8 سنوات، أصبحت عائلة الرقائق هذه قديمة وتم إيقاف إنتاجها. هذا هو نطاق وحدة المعالجة المركزية الأسطوري الذي سيتم مناقشته في هذه المادة.

تحديد موضع المعالج

في بداية المبيعات، كانت هذه المعالجات تنتمي إلى أسرع الحلول. تمت الإشارة إلى هذا الارتباط من خلال البنية المتقدمة آنذاك لبلورة NetBurst لأشباه الموصلات، وزيادة ترددات الساعة بشكل كبير وغيرها من الخصائص التقنية المحسنة بشكل كبير. ونتيجة لذلك، أصبح بإمكان مالكي أجهزة الكمبيوتر الشخصية المبنية عليها حل المشكلات بأي مستوى من التعقيد. المنطقة الوحيدة التي لم يتم استخدام هذه الرقائق فيها هي الخوادم. تستخدم أجهزة الكمبيوتر عالية الأداء هذه حلول معالجات سلسلة XEON. كما أنه ليس من المبرر تمامًا استخدام Intel Pentium 4 في أجهزة الكمبيوتر المكتبية، ولم يتم تحميل نوى هذه الشريحة بالكامل في هذه الحالة، ومن وجهة نظر اقتصادية، كان هذا النهج غير مبرر تمامًا. بالنسبة لهذا المجال، أنتجت إنتل وحدات المعالجة المركزية من سلسلة Celeron أقل إنتاجية وبأسعار معقولة.

معدات

يمكن العثور على معالج Intel Pentium 4 في خيارين نموذجيين للتسليم، أحدهما كان يستهدف الشركات الصغيرة المتخصصة في تجميع وحدات النظام. كان خيار التسليم هذا مناسبًا أيضًا لمجمعي أجهزة الكمبيوتر الشخصية في المنزل. في قوائم الأسعار تم تعيينه BOX، وأدرجت الشركة المصنعة ما يلي فيه:

الشريحة موجودة في عبوة واقية مصنوعة من البلاستيك الشفاف.

نظام خاص لتبديد الحرارة يتكون من معجون حراري خاص ومبرد.

دليل موجز لغرض واستخدام حل المعالج.

ملصق بشعار طراز الشريحة على اللوحة الأمامية لوحدة النظام.

تم تعيين خيار التسليم الثاني TRAIL في كتالوجات مكونات الكمبيوتر. في هذه الحالة، تم استبعاد نظام التبريد من قائمة التوريد وكان لا بد من شراؤه بشكل إضافي. كان هذا النوع من التكوين مناسبًا بشكل مثالي لمجمعات أجهزة الكمبيوتر الشخصية الكبيرة. ونظرًا للحجم الكبير من المنتجات المباعة، فقد تمكنوا من شراء أنظمة التبريد بأسعار الجملة المنخفضة، وكان هذا النهج مبررًا من وجهة نظر اقتصادية. أيضًا ، كان خيار التسليم هذا مطلوبًا بشدة بين عشاق الكمبيوتر الذين اشتروا تعديلات محسّنة على المبردات وهذا جعل من الممكن رفع تردد التشغيل عن هذا المعالج بشكل أفضل.

مآخذ المعالج

يمكن تركيب معالج Intel Pentium 4 في واحد من ثلاثة أنواع من مقابس المعالج:

ظهر الموصل الأول عام 2000 وكان قيد الاستخدام حتى نهاية عام 2001. ثم تم استبداله بـ PGA478، الذي احتل حتى عام 2004 مكانة رائدة في قائمة منتجات Intel. ظهر آخر مقبس LGA775 على أرفف المتاجر في عام 2004. في عام 2008، تم استبداله بـ LGA1156، والذي كان يهدف إلى استخدام رقائق ذات بنية أكثر تقدمًا.

المقبس 423. عائلات الشرائح المدعومة

قامت الشركات المصنعة للمعالجات، ممثلة بشركة Intel وAMD، في نهاية عام 1999 - بداية عام 2000 بتوسيع قائمة الرقائق المقدمة باستمرار. الشركة الثانية فقط هي التي كانت تمتلك منصة حوسبة احتياطية، والتي كانت تعتمد على مقبس PGA462. لكن إنتل "استخرجت كل ما هو ممكن في ذلك الوقت من مقبس المعالج PGA370" وكان عليها أن تقدم شيئًا جديدًا لسوق تكنولوجيا الكمبيوتر. أصبحت هذه الشريحة الجديدة هي الشريحة المعنية بمقبس معالج محدث في عام 2000. ظهر Intel Pentium 4 لأول مرة بالتزامن مع الإعلان عن منصة PGA423. تم ضبط تردد البداية للمعالجات في هذه الحالة على 1.3 جيجا هرتز، وأعلى قيمة له وصلت إلى 2.0 جيجا هرتز. تنتمي جميع وحدات المعالجة المركزية في هذه الحالة إلى عائلة Willamette وتم تصنيعها باستخدام تقنية 190 نانومتر. وكان تردد ناقل النظام يساوي 100 ميجا هرتز الحقيقية، وكانت قيمته الفعالة 400 ميجا هرتز.

مقبس المعالج PGA478. نماذج وحدة المعالجة المركزية

وبعد مرور عام، في عام 2001، تم إصدار معالجات Intel Pentium 4 المحدثة، والمقبس 478 هو موصل لتثبيتها. كما ذكرنا سابقًا، كان هذا المقبس مناسبًا حتى عام 2004. كانت عائلة المعالجات الأولى التي يمكن تركيبها فيه هي Willamette. تم ضبط أعلى قيمة تردد لها على 2.0 جيجا هرتز، وكانت القيمة الأولية 1.3 جيجا هرتز. تتوافق تقنية المعالجة الخاصة بهم مع 190 نانومتر. ثم تم طرح عائلة وحدات المعالجة المركزية Northwood للبيع. تمت زيادة قيمة التردد الفعال في بعض النماذج في هذه الحالة من 400 ميجا هرتز إلى 533 ميجا هرتز. يمكن أن يتراوح تردد الرقائق من 2.6 جيجا هرتز إلى 3.4 جيجا هرتز. الابتكار الرئيسي للرقائق في هذا النطاق النموذجي هو ظهور دعم لتقنية تعدد المهام الافتراضية HyperTrading. وبمساعدتها تمت معالجة دفقين من كود البرنامج في وقت واحد على نواة مادية واحدة. ووفقاً لنتائج الاختبار، تم الحصول على زيادة في الأداء بنسبة 15 بالمائة. الجيل القادم من رقائق بنتيوم 4 كان يحمل الاسم الرمزي بريسكوت. كانت الاختلافات الرئيسية عن سابقاتها في هذه الحالة هي تحسين العملية التكنولوجية وزيادة ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني وزيادة تردد الساعة إلى 800 ميجاهرتز. في الوقت نفسه، تم الاحتفاظ بدعم HyperTrading ولم يزيد الحد الأقصى لتردد الساعة - 3.4 جيجا هرتز. أخيرًا، تجدر الإشارة إلى أن منصة PGA478 كانت آخر منصة حوسبة لا تدعم حلول 64 بت ويمكنها تشغيل كود برنامج 32 بت فقط. علاوة على ذلك، ينطبق هذا على كل من اللوحات الأم وحلول معالجات Intel Pentium 4. خصائص أجهزة الكمبيوتر القائمة على هذه المكونات قديمة تمامًا.

المرحلة النهائية لمنصة Pentium 4. مقبس لتثبيت شرائح LGA775

في عام 2006، بدأ مصنعو المعالجات في الانتقال بنشاط إلى حوسبة 64 بت. ولهذا السبب تحول Intel Pentium 4 إلى منصة جديدة تعتمد على مقبس LGA775. تم تسمية الجيل الأول من أجهزة المعالج بنفس اسم PGA478 - Prescott. كانت مواصفاتها الفنية مطابقة لنماذج الرقائق السابقة. والفرق الرئيسي هو الزيادة في الحد الأقصى لتردد الساعة، والذي في هذه الحالة يمكن أن يصل بالفعل إلى 3.8 جيجا هرتز. الجيل الأخير من وحدات المعالجة المركزية كان Cedar Mill. في هذه الحالة، انخفض الحد الأقصى للتردد إلى 3.6 جيجا هرتز، لكن تقنية المعالجة تحسنت وتحسنت كفاءة استخدام الطاقة. على عكس المنصات السابقة، في إطار LGA775، انتقل Pentium 4 بسلاسة من شريحة الحلول المتوسطة والمتميزة إلى مكانة أجهزة المعالج من فئة الميزانية. وحلت محلها شرائح Pentium 2، التي كانت تحتوي بالفعل على نواتين ماديتين.

الاختبارات. المقارنة مع المنافسين

في بعض الحالات، يمكن أن يُظهر Intel Pentium 4 نتائج جيدة جدًا، ويعتبر هذا المعالج ممتازًا لتنفيذ تعليمات برمجية مُحسّنة لخيط واحد. في هذه الحالة، ستكون النتائج قابلة للمقارنة حتى مع وحدات المعالجة المركزية الحالية ذات المستوى المتوسط. بالطبع، هذه البرامج ليست كثيرا الآن، لكنها لا تزال موجودة. هذا المعالج قادر أيضًا على التنافس مع الشركات الرائدة الحالية في التطبيقات المكتبية. وفي حالات أخرى، لا يمكن لهذه الشريحة إظهار مستوى مقبول من الأداء. سيتم إعطاء نتائج الاختبار لأحد أحدث ممثلي هذه العائلة، "بنتيوم 4631". وسيكون منافسوها معالجات Pentium D 805 وCeleron E1400 وE3200 وG460 من إنتل. سيتم تمثيل منتجات AMD بواسطة E-350. حجم ذاكرة الوصول العشوائي DDR3 هو 8 جيجابايت. تم تجهيز نظام الحوسبة هذا أيضًا بمحول GeForce GTX 570 مع ذاكرة فيديو بسعة 1 جيجابايت. في الحزم ثلاثية الأبعاد Maya وCreo Elements وSolid Works في الإصدارات الحالية لعام 2011، يُظهر نموذج Pentium 4 المعني نتائج جيدة جدًا. وبناءً على نتائج الاختبار في هذه الحزم البرمجية الثلاث، تم حساب متوسط ​​الدرجات على مقياس من مائة نقطة وتم توزيع نقاط القوة على النحو التالي:

يخسر Pentium 4 631 أمام المعالجات ذات البنية الأكثر تقدمًا وسرعات الساعة الأعلى، G460 وE3200، التي تحتوي على نواتين ماديتين. ولكن في نفس الوقت يتفوق على نموذج D 805 ثنائي النواة الكامل في بنية مماثلة. كانت نتائج E-350 وE1400 متوقعة. تهدف الشريحة الأولى إلى تجميع أجهزة الكمبيوتر التي يأتي فيها استهلاك الطاقة في المقدمة، بينما الشريحة الثانية مخصصة للأنظمة المكتبية. يختلف توزيع القوى تمامًا عند تشفير ملفات الوسائط في Lame وApple Lossless وNero AAC وOgg Vorbis. في هذه الحالة، يأتي عدد النوى في المقدمة. كلما زاد عددهم، تم تنفيذ المهمة بشكل أفضل. مرة أخرى، على مقياس متوسط ​​من مائة نقطة، تم توزيع القوى على النحو التالي:

حتى E-350، مع أولويته لكفاءة الطاقة، يتفوق على طراز Pentium 4 631. ولا تزال الهندسة المعمارية المتقدمة لبلورة أشباه الموصلات ووجود نواتين محسوستين. تتغير الصورة عند اختبار المعالجات في أرشيفات WinRAR و7-Zip. وتوزعت نتائج الرقائق على نفس المقياس على النحو التالي:

في هذا الاختبار، هناك العديد من العوامل التي تؤثر على النتيجة النهائية. هذه هي البنية، وهذا هو حجم ذاكرة التخزين المؤقت، وهذا هو تردد الساعة، وهذا هو عدد النوى. نتيجة لذلك، تبين أن Pentium 4 631 الذي تم اختباره هو متوسط ​​نموذجي، وكان النظام المرجعي، الذي يتوافق أداؤه مع 100 نقطة، يعتمد على طراز Athlon II X4 CPU 620 من AMD.

رفع تردد التشغيل

يتميز Intel Pentium 4 بزيادة مذهلة في مستويات الأداء، وقد أتاح رفع تردد التشغيل لهذه الأجهزة المعالج الوصول إلى ترددات الساعة 3.9-4.0 جيجا هرتز مع نظام تبريد هواء محسّن. إذا استبدلت تبريد الهواء بالتبريد السائل على أساس النيتروجين، فيمكنك الاعتماد تماما على التغلب على قيمة 4.1-4.2 جيجا هرتز. قبل رفع تردد التشغيل، يجب أن يكون نظام الكمبيوتر مجهزًا بما يلي:

يجب أن يكون مصدر الطاقة 600 واط على الأقل.

يجب أن يكون لدى الكمبيوتر نموذج متقدم للوحة الأم مثبت عليه، حيث يمكن ضبط المعلمات المختلفة بسلاسة.

بالإضافة إلى المبرد الرئيسي، يجب أن يحتوي المعالج الموجود في وحدة النظام على 2-3 مراوح إضافية لتحسين تبديد الحرارة.

تم حظر مضاعف التردد في هذه الرقائق. لذلك، من المستحيل رفع تردد تشغيل جهاز الكمبيوتر بمجرد رفع قيمته. ولذلك، فإن الطريقة الوحيدة لزيادة الأداء هي زيادة القيمة الحقيقية لتردد ساعة ناقل النظام. ويكون إجراء التسريع في هذه الحالة كما يلي:

يتم تقليل ترددات جميع مكونات الكمبيوتر. لم يتم تضمين ناقل النظام فقط في هذه القائمة.

في المرحلة التالية، نقوم بزيادة وتيرة التشغيل لهذا الأخير.

بعد كل خطوة من هذا القبيل، من الضروري التحقق من استقرار الكمبيوتر باستخدام برامج تطبيقية متخصصة.

عندما لا تكون زيادة التردد كافية، نبدأ في زيادة الجهد على وحدة المعالجة المركزية. قيمته القصوى هي 1.35-1.38 فولت.

بعد الوصول إلى أعلى قيمة للجهد، لا يمكن زيادة تردد الشريحة. هذا هو وضع السرعة القصوى لنظام الكمبيوتر.

مثال على ذلك هو الطراز 630 من معالج Pentium 4. تردد البداية هو 3 جيجا هرتز. تردد ساعة ناقل النظام الاسمي في هذه الحالة هو 200 ميجا هرتز. يمكن زيادة قيمة الأخير عن طريق تبريد الهواء حتى 280-290 ميجا هرتز. ونتيجة لذلك، ستعمل وحدة المعالجة المركزية بالفعل بتردد 4.0 جيجا هرتز. أي أن زيادة الإنتاجية تبلغ 25 بالمائة.

الصلة اليوم

اليوم، أصبحت جميع معالجات Intel Pentium 4 قديمة تمامًا، درجة حرارة التشغيل، واستهلاك الطاقة، والعملية التكنولوجية، وترددات الساعة، وحجم ذاكرة التخزين المؤقت وتنظيمها، وكمية ذاكرة الوصول العشوائي القابلة للتوجيه - هذه ليست قائمة كاملة بتلك الخصائص التي تشير إلى أن هذا أشباه الموصلات الحل عفا عليه الزمن. إن إمكانيات هذه الشريحة كافية فقط لحل أبسط المشكلات. ولذلك، يحتاج أصحاب أنظمة الكمبيوتر هذه إلى تحديثها بشكل عاجل.

سعر

على الرغم من أن وحدات المعالجة المركزية المعنية قد تم إيقافها في عام 2008، إلا أنه لا يزال من الممكن شراؤها في حالة جديدة من المخزون. تجدر الإشارة إلى أنه في إصدار LGA775 ومع دعم تقنية NT، يمكنك شراء رقائق Intel Pentium 4. سعرها في حدود 1300-1500 روبل. بالنسبة للأنظمة المكتبية، يعد هذا مستوى تكلفة مناسبًا تمامًا. يمكن العثور على حلول المعالجات المستخدمة على منصات التداول المختلفة على الإنترنت. السعر في هذه الحالة يبدأ من 150-200 روبل. يمكن شراء جهاز كمبيوتر شخصي مستعمل مُجمَّع بالكامل مقابل أقل من 1500 روبل.

لأكثر من 5 سنوات، تم إصدار العديد من النوى ونماذج Pentium 4 المبنية عليها. علاوة على ذلك، مع إصدار نموذج جديد، تمت إضافة حرف جديد أو بعض الأرقام الأخرى إلى اسم المعالج، وأحيانًا كليهما؛ كل هذا يخلط بشكل كبير بين تحديد نموذج معين.

تم بناء معالج Pentium 4 على بنية جديدة تمامًا - NetBurst. فيما يلي بعض الميزات المميزة لبنية NetBurst الأصلية (التي تم تغيير بعضها منذ ذلك الحين).

• . تمت زيادة طول خط الأنابيب إلى 20 خطوة، مما يعني أن المعالج يحتاج إلى 20 دورة لإكمال تعليمة واحدة. جعلت هذه الخطوة من الأسهل بكثير زيادة تردد الساعة، بالإضافة إلى ذلك، ستزيد الأداء بشكل كبير في المستقبل، لكن الأداء لكل 1 ميغاهرتز كان أقل من المعالجات السابقة. وهذا يفسر جزئيًا الأداء الضعيف لجهاز Pentium 4 الذي يعمل بترددات منخفضة. ونتيجة لهذا الابتكار أيضًا، زاد وقت الانتظار.
• وحدة التنبؤ بالانتقال (الفرع). للتعويض عن عيوب استخدام خط أنابيب طويل، قام مهندسو إنتل بتحسين نظام التنبؤ بالفرع، ونتيجة لذلك، تم توقع الفرع الصحيح باحتمال يصل إلى 95٪.
• نظام الحافلات. يستخدم Pentium 4 نظام 128 بت جديد تمامًا مع سطرين 64 بت. تردد الناقل الجديد () هو 100 ميجا هرتز (لأحدث موديلات Pentium III كان 133 ميجا هرتز)، ومع ذلك، نظرًا للإرسال المتزامن لـ 4 حزم لكل دورة على مدار الساعة (QPB - ناقل رباعي الضخ)، كان تردد الناقل الفعال هو 400 ميجا هرتز، وكانت سعة الناقل 3200 ميجا بايت / ثانية.
• وحدة المنطق الحسابي (أو ALU). تقوم وحدة ALU بمعالجة التعليمات الصحيحة. في المعالج الجديد، تعمل وحدة ALU بضعف التردد الأساسي (في Pentium 4، تعمل وحدة ALU بتردد 1.5 جيجا هرتز عند 3 جيجا هرتز بسبب استخدام كلا حافتي الإشارة). وبالتالي، يتم تنفيذ بعض التعليمات في نصف دورة ساعة. يستخدم Pentium 4 وحدتي ALU.
• المستوى الأول (L1). كما كان من قبل، تم تقسيم ذاكرة التخزين المؤقت L1 إلى قسمين: للتعليمات والبيانات. تقوم ذاكرة التخزين المؤقت الآن بتخزين الأوامر التي تم فك تشفيرها وترتيبها حسب ترتيب تنفيذها (تقنية Trace Cache)، مما يؤدي إلى زيادة الأداء.
• الرياضيات (). يحتوي المعالج الرياضي على وحدتين لعمليات الفاصلة العائمة. لكن وحدة واحدة فقط تؤدي العمل الحسابي الفعلي - وهي عمليات الجمع (FADD) والضرب (FMUL)، بينما تقوم الوحدة الثانية بعمليات التبادل بين الذاكرة (FSTORE). بالنسبة للمعالج Pentium 4 بسرعة 1.4 جيجا هرتز، يوفر المعالج المساعد أداءً قدره 1.4. على سبيل المثال، تستخدم المعالجات معالجًا مساعدًا يتكون من ثلاث وحدات (واحدة لعمليات من النوع FSTORE، والاثنتين الأخريين لعمليات من النوع FADD وFMUL) وتوفر أداء 2 GFLOPS (لمعالج Athlon بسرعة 1 جيجاهرتز).
• ملحقات SIMD. أضاف معالج Pentium 4 مجموعة جديدة من امتدادات SIMD (SSE2)، والتي أضافت 144 تعليمات جديدة (68 تعليمات عدد صحيح و76 تعليمات فاصلة عائمة).

بشكل عام، كانت الهندسة المعمارية تهدف إلى العمل بترددات عالية، حيث يمكن لخط أنابيب طويل أن يعمل بكامل طاقته.

ويلاميت

وقد ظهر هذا المركز لأول مرة في خريطة طريق إنتل في عام 1998. كان من المفترض أنه يجب أن يحل محل التردد 1 جيجا هرتز ويتغلب عليه. لكن تم الإعلان عن المعالجات المبنية على هذا النواة فقط في عام 2000 تحت اسم Pentium 4. تم إصدار المعالجات في ذلك العام، وتم تثبيتها في المقبس 423 وتم إنتاجها في حزمة FC-PGA2. لم تكن معالجات المقبس 423 شائعة، حيث ذكرت إنتل على الفور أن هذا المقبس كان انتقاليًا، بالإضافة إلى ذلك، كانت الأنظمة المعتمدة على Pentium 4 باهظة الثمن (كانت تكلفة المعالجات نفسها في وقت الإعلان 644 دولارًا و819 دولارًا لـ Pentium 4 1.4 و1.5). غيغاهرتز على التوالي). نظرًا لأن المعالج تم تصنيعه باستخدام تقنية معالجة 180 نانومتر، فقد كان من الممكن وضع 256 كيلو بايت فقط من ذاكرة التخزين المؤقت L2 على الشريحة. اعتبر معظم الخبراء أن الإصدارين 1.4 و 1.5 جيجا هرتز متوسطان - اكتسب معالج Athlon شعبية متزايدة وكان متفوقًا على Pentium III في الأداء، ولم يكن من الممكن بعد تحسين بنية Pentium III. لم تكن إنتل تنوي خسارة حصتها في السوق، لذلك أصدرت هذه المعالجات (لم تسمح تكنولوجيا الإنتاج "الخام" بإصدار نماذج أسرع في ذلك الوقت). وعلى الرغم من عدم شعبية الإصدارين 1.4 و1.5 جيجا هرتز، أعلنت شركة إنتل عن إصدار 1.3 جيجا هرتز من Pentium 4، والذي يبلغ سعره 409 دولارات. في اختبارات الاختبار المختلفة، خسرت هذه المعالجات أمام كل من Pentium III وAthlon (وفي بعض الحالات Athlon) اللذين يعملان بترددات منخفضة. ومع ذلك، بالفعل في أبريل 2001، تم إصدار Pentium 4 بتردد 1.7 جيجا هرتز، وفي أغسطس من هذا العام، تم إصدار إصدار 2 جيجا هرتز، بالإضافة إلى معالجات "قديمة جديدة" للمقبس 478، والتي استمرت أكثر من 2 سنوات، في نفس الشهر يتم إصدار شرائح جديدة من Intel (i845). تدعم مجموعة الشرائح الجديدة الآن ذاكرة PC133 SDRAM، مما جعل من الممكن تقليل أسعار الأنظمة القائمة على Intel Pentium 4 بشكل كبير، ولكن استخدام هذا النوع من الذاكرة قلل إلى حد ما من أداء النظام (أحيانًا بشكل كبير جدًا). ولزيادة المبيعات، قامت إنتل بالترويج لهذا المعالج بنشاط - ويمكن رؤية إعلاناتها على شاشات التلفزيون وفي الصحف/المجلات. زادت مبيعات Pentium 4، وبدأ المعالج في اكتساب شعبية متزايدة. قريبا، قدمت العديد من الشركات المصنعة لمنطق النظام شرائحها لـ Pentium 4 مع دعم الذاكرة، وفي بداية العام، أصدرت Intel شرائحها بدعم هذا النوع من الذاكرة. يبدأ المعالج في استبدال Pentium III، ومن حيث الأداء فهو في الواقع على قدم المساواة مع Athlon. إنتل، التي احتفظت براحتها لمدة 16 عاماً ثم خسرتها بسرعة، بدأت الآن في استعادة مكانتها مرة أخرى. والمشاكل التي نشأت مع نقص الطاقة الإنتاجية في AMD وإصدار Pentium 4 على نواة Northwood عززت مكانة Intel الرائدة، وإن لم يكن لفترة طويلة.

نورثوود

تم الإعلان عن المعالجات الأولى المبنية على هذا النواة هذا العام. لا يختلف النواة كثيرًا عن سابقتها، إلا أنها تستخدم عملية تقنية أكثر تقدمًا - 130 نانومتر، مما جعل من الممكن وضع 512 كيلو بايت من ذاكرة التخزين المؤقت L2 على الشريحة وتقليل تبديد حرارة المعالج. أتاح الانتقال إلى عملية تقنية جديدة زيادة تردد الساعة (حتى 3.4 جيجا هرتز). لتمييز المعالجات المبنية على نواة Northwood عن النماذج المماثلة المبنية على نواة Willamette، تقرر إضافة الحرف "A" إلى نهاية أسماء المعالجات الجديدة (على سبيل المثال، Pentium 4 2.0A مبني على نواة Northwood جوهر).

بريسكوت

موبايل بنتيوم 4

تم الإعلان عن الإصدارات الأولى من Pentium 4 لأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة في العام الماضي، وتم بناؤها على نواة Northwood وكانت تسمى Mobile Pentium 4-M. اختلفت هذه المعالجات عن إصدارات سطح المكتب في انخفاض جهد الإمداد (1.2-1.3 فولت) ودعم التكنولوجيا. كان تردد ناقل النظام لجميع المعالجات 400 ميجا هرتز. تم إصدار نماذج بترددات 1.4؛ 1.5؛ 1.6؛ 1.7؛ 1.8؛ 1.9؛ 2.0; 2.2؛ 2.4؛ 2.5؛ 2.6، TDP لأحدث طراز هو 35 وات.

بريسكوت 2 م

ظهرت الشائعات الأولى حول نواة بريسكوت 2 الجديدة في أوائل عام 2005. كان من المفترض أنه سيحتوي على 2 ميجا بايت من ذاكرة التخزين المؤقت L2 وتردد FSB يبلغ 266 ميجا هرتز (التردد الفعال 1066 ميجا هرتز). وقد تم الإعلان عن المعالجات المبنية على هذا النواة. يختلف هذا النواة عن نواة بريسكوت فقط بوجود 2 ميجابايت من ذاكرة التخزين المؤقت L2. حصلت المعالجات الجديدة أيضًا على علامة جديدة: 6x0. في 21 فبراير 2005، تم الإعلان عن نماذج بنتيوم 4630، 640، 650، 660 بترددات 3.0؛ 3.2؛ 3.4؛ 3.6 جيجا هرتز، تم تقديم 670 لاحقًا، ويعمل بسرعة 3.8 جيجا هرتز.

مطحنة الأرز

ومن المقرر الإعلان عن المعالجات المبنية على النواة الجديدة في النصف الثاني من شهر يناير. إن قلب Cedar Mill هو تعديل أحادي النواة للنواة المعروفة تحت الاسم الرمزي. يتم تصنيع مطحنة الأرز باستخدام أحدث تقنيات 65 نانومتر. في الواقع، النواة هي نواة بريسكوت 2M، ولم تتغير سلسلة المعالجات حتى، والمعالجات التي لا تدعم تقنية المحاكاة الافتراضية Vanderpool تحمل علامة 6x1، والمعالجات التي تدعم Vanderpool تحمل علامة 6x3. سيكون للمعالجات في البداية ترددات تتراوح بين 3.0 جيجا هرتز و 3.8 جيجا هرتز. يوصى بقراءة المزيد عن سبب إصدار Cedar Mill هنا.

نواة Cedar Mill هي الأخيرة في خط Pentium 4. سيتم الترويج للأجيال القادمة من المعالجات، ولا سيما Conroe، تحت علامة تجارية جديدة، لم يتم الإعلان عن اسمها بعد.

تيجاس وجيهوك وآخرون

كان لشركة إنتل آمال كبيرة على بنية NetBurst. في الفترة 2001-2003، تضمنت خرائط طريق إنتل نوى مثل تيجاس، الذي كان من المفترض أن يستخدم ناقل 1066 ميجا هرتز ويعمل بترددات من 4.4 إلى 9.2 جيجا هرتز وكان من المفترض أن يتم طرحه للبيع في النصف الثاني من عام 2004 ويسمى بنتيوم 6. وكان من المفترض أن يستخدم هذا المعالج ناقل نظام بسرعة 1200 ميجاهرتز ويعمل بترددات أعلى من 10 جيجاهرتز، وكان من المفترض طرحه للبيع في عام 2005. Jayhawk، وهو معالج Xeon كان من المفترض أن يحتوي على ذاكرة تخزين مؤقت للبيانات بسعة 24 كيلو بايت L1 و16 ألف عملية صغيرة. ومع ذلك، تم إلغاء جميع هذه المعالجات في عام 2004.

كانت Intel تنوي استخدام معالجات تعتمد على بنية NetBurst للوصول إلى تردد 10 جيجا هرتز، ولكن قبل الوصول إلى 4 جيجا هرتز، واجهت هذه البنية مشاكل حرارية كانت حتى الآن (ويبدو أنها لن تكون أبدًا مرة أخرى) قابلة للحل. دفعت هذه المشكلة شركة Intel إلى تطوير بنية جديدة وإغلاق جميع المشاريع لتطوير النوى بناءً على بنية NetBurst.

إذا نظرنا إلى الوراء، فإن بنتيوم 4 يترك انطباعا متناقضا. من ناحية، كانت واحدة من أكثر المعالجات شعبية، وترقيتها في عام، ونتيجة لذلك، شعبية هائلة بين الناس، سمحت لشركة إنتل باحتلال جزء كبير من السوق لفترة طويلة. من ناحية أخرى، لم يكن لدى بنتيوم 4 الهندسة المعمارية الأكثر نجاحا. لم تعزز أبدًا مكانتها الرائدة من حيث الأداء، ومن حيث TDP (تبديد الحرارة)، فقد خسرت دائمًا تقريبًا أمام معالجات AMD Athlon المنافسة، وكذلك من حيث التكلفة. وعادت بنية Pentium III، التي اعتبرتها إنتل ذات يوم أقل واعدة من NetBurst، إلى الظهور في المعالجات.

مواصفات النوى المختلفة

البيانات ذات الصلة بجميع النماذج

• عمق البت: 32
• عرض الحافلة الخارجية: 128

ويلاميت

• تاريخ الإعلان عن النموذج الأول: 20 نوفمبر 2000
• ترددات الساعة (جيجاهرتز): 1.3؛ 1.4؛ 1.5؛ 1.6؛ 1.7؛ 1.8؛ 1.9؛ 2.0
• تردد ناقل النظام الفعال (FSB) (MHz): 400
• حجم ذاكرة التخزين المؤقت L2 (كيلو بايت): 256
• جهد الإمداد: 1.7 فولت أو 1.75 فولت
• عدد الترانزستورات (مليون): 42
• مساحة الكريستال (ملم مربع): 217
• الحد الأقصى لـ TDP (تبديد التصميم الحراري): 75.3 وات
• تكنولوجيا المعالجة (نانومتر): 180
• الموصل: المقبس 423، لاحقًا المقبس 478
• الحزمة: 423 دبوس FC-PGA2 أو 478 دبوس mPGA
• التقنيات المدعومة: IA32، SSE2

نورثوود

• تاريخ الإعلان عن النموذج الأول: 7 أغسطس 2001
  • المعالجات بتردد FSB 400 ميجا هرتز: 1.6؛ 1.8؛ 2.0; 2.2؛ 2.4؛ 2.5؛ 2.6؛ 2.8
  • المعالجات بتردد FSB 533 ميجا هرتز: 2.26؛ 2.4؛ 2.53؛ 2.67؛ 2.8؛ 3.06
  • المعالجات بتردد FSB 800 ميجا هرتز: 2.4؛ 2.6؛ 2.8؛ 3.0; 3.2؛ 3.4
• تردد ناقل النظام الفعال (FSB) (MHz): 400، 533، 800
• حجم ذاكرة التخزين المؤقت L1: 8 كيلو بايت (للبيانات) + 12 ألف عملية
• حجم ذاكرة التخزين المؤقت L2 (كيلو بايت): 512
• جهد الإمداد: 1.475-1.55 (حسب الموديل)
• عدد الترانزستورات (مليون): 55
• المساحة البلورية (ملم مربع): 146، وفيما بعد 131
• الحد الأقصى لـ TDP (تبديد التصميم الحراري): 89 وات
• تكنولوجيا المعالجة (نانومتر): 130
• الموصل: المقبس 478
• الحزمة: 478 دبوس mPGA
• التقنيات المدعومة: IA32، MMX، SSE، SSE2، HT (ليس كل الموديلات)

إنتل بنتيوم 4("Intel Pentium 4") هو معالج دقيق 32 بت من الجيل السابع من بنية x86، طورته شركة Intel في نوفمبر 2000. إنه ليس استمرارًا لخط P6 (انظر Pentium Pro، Pentium II، Pentium III) وهو على أساس جوهر جديد بشكل أساسي.

وهو يختلف عن Pentium III في الخصائص التالية: دعم تقنية NetBurst؛ 144 تعليمات SSE2 جديدة تهدف إلى دعم الوسائط المتعددة والفيديو والرسومات ثلاثية الأبعاد وتقنيات الإنترنت؛ ناقل 20 مرحلة؛ تحسين وحدة التنبؤ بالفرع؛ ناقل نظام 128 بت بتردد ساعة 100 ميجا هرتز (التردد الفعال 400 ميجا هرتز) ؛ وحدتان ALU تعملان بتردد ثنائي النواة؛ ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الأول مع تتبع تنفيذ الأمر (ذاكرة التخزين المؤقت لتتبع التنفيذ)؛ 256 كيلو بايت من ذاكرة التخزين المؤقت المدمجة من المستوى الثاني مع زيادة عرض النطاق الترددي (ذاكرة التخزين المؤقت للنقل المتقدمة)؛ إمكانية استخدام ذاكرة RDRAM عالية الأداء.

على الرغم من كل التحسينات، أظهرت نماذج Pentium 4 الأولى (على نواة Willamette) أداءً أقل من Pentium III أو AMD Athlon بترددات أقل. الأداء المنخفض، والحاجة إلى استخدام اللوحات الأم الجديدة والذاكرة باهظة الثمن، فضلا عن التكلفة العالية للمعالجات نفسها أثرت سلبا على شعبيتها. تم إنتاجها باستخدام تقنية 0.18 ميكرون بترددات من 1.3 إلى 2 جيجا هرتز وتم تثبيتها في موصل المقبس 423. في مارس 2001، تم إصدار نسخة الخادم - Xeon، وفي أغسطس ظهرت نماذج Pentium 4 للموصلات المقبس 478، التي تدعم ذاكرة SDRAM (بدلاً من RDRAM الباهظة الثمن). وقد جعل هذا من الممكن خفض أسعار أجهزة الكمبيوتر ذات المعالجات الجديدة، لكنه أدى إلى مزيد من الانخفاض في أدائها.

في يناير 2002، بعد إصدار AMD Athlon XP المنافس، أصدرت الشركة نواة Northwood جديدة. تم تصنيعه باستخدام تقنية 0.13 ميكرون، مما جعل من الممكن وضع 512 كيلو بايت من ذاكرة التخزين المؤقت L2 على الشريحة. في أبريل، تمت إضافة دعم لحافلة 133/533 ميجاهرتز إلى النواة الجديدة.

في نفس الشهر، تم تقديم نسخة محمولة من المعالج - Pentium 4-M، وفي شهر مايو، تم إصدار ميزانية Celerons باستخدام نواة Willamette القديمة. في نوفمبر، تم طرح النماذج الأولى على أساس Northwood Core مع دعم تقنية Hyper-Threading للبيع، وفي أبريل 2003 - حافلات 200/800 ميجاهرتز. تم إنتاج المعالجات المبنية على هذا النواة بترددات من 1.6 إلى 3.4 جيجا هرتز. سمحت التحسينات التي تم إجراؤها للمعالجات باللحاق بركب Athlon XP والتفوق عليه.

في سبتمبر 2003، قبل أسبوع من إصدار Athlon 64 FX، ظهر معالج Intel عالي الأداء - Pentium 4 Extreme Edition. في فبراير 2004، ظهرت نواة بريسكوت جديدة، مصنوعة باستخدام تقنية 0.09 ميكرون. بالمقارنة مع النواة السابقة، تمت زيادة خط الأنابيب (حتى 31 مرحلة) وذاكرة التخزين المؤقت L2 (حتى 1 ميجابايت)، وتمت إضافة تعليمات SSE3. في أغسطس، تمت إضافة تعليمات EM64T (لحوسبة 64 بت)، وتم تغيير المقبس إلى المقبس 775. في سبتمبر، ظهر دعم تقنية NX-Bit، وفي فبراير 2005، تم إصدار نسخة جديدة من هذا النواة - بريسكوت 2 م. الحروف 2M تعني 2 ميغا بايت؛ هذا هو بالضبط حجم ذاكرة التخزين المؤقت L2 المدمجة. بالإضافة إلى ذلك، تمت إضافة دعم تقنية SpeedStep المحسنة، مما يسمح لنظام التشغيل بضبط سرعة ساعة المعالج.

تم إصدار معالجات بترددات من 2.4 إلى 3.8 جيجا هرتز على نوى بريسكوت وبريسكوت 2M. بحلول هذا الوقت، أصبح من الواضح أن أداء معالجات Pentium 4 لا يعتمد فقط على سرعة الساعة الخاصة بها. لذلك، بدءًا من بريسكوت، تُعطى المعالجات رموزًا تتكون من عدة أحرف وأرقام (على سبيل المثال، 519J)، والتي تشفر عوامل مثل تردد ناقل النظام وحجم ذاكرة التخزين المؤقت والتقنيات المدعومة.

في مايو 2005، تم تقديم نظير ثنائي النواة لـ Pentium 4، Pentium D. الإصدار الجديد من النواة لـ Pentium 4 كان يسمى Cedar Mill. ظهر في يناير 2006 وكان نسخة طبق الأصل من Prescott 2M، وتم تصنيعه باستخدام تقنية 0.065 ميكرون. في الوقت نفسه، ظهرت المعالجات المستندة إلى بنية P6 الأقدم - Intel Core Solo و Intel Core Duo. .

مقدمة

قبل موسم العطلة الصيفية، أصدرت كل من الشركات المصنعة الرائدة للمعالجات، AMD وIntel، أحدث المعالجات في خطوط وحدة المعالجة المركزية الحديثة الخاصة بها والتي تستهدف أجهزة الكمبيوتر عالية الأداء. أولا، اتخذت AMD الخطوة الأخيرة قبل القفزة النوعية القادمة، وقبل شهر تقريبا، قدمت Athlon XP 3200+، والذي من المتوقع أن يصبح أسرع ممثل لعائلة Athlon XP. وترتبط خطط AMD الإضافية في قطاع السوق هذا بالفعل بمعالج الجيل التالي ذو بنية x86-64، Athlon 64، والذي من المفترض أن يظهر في سبتمبر من هذا العام. انتظرت Intel وقفة قصيرة وقدمت اليوم فقط آخر Penlium 4 على نواة Northwood ذات 0.13 ميكرون. ونتيجة لذلك، كان النموذج الأخير في هذه العائلة هو Pentium 4 بتردد 3.2 جيجا هرتز. سوف يستمر التوقف المؤقت قبل إصدار معالج سطح المكتب التالي المعتمد على نواة بريسكوت الجديدة حتى الربع الرابع، عندما ترفع إنتل مرة أخرى مستوى أداء معالجات سطح المكتب الخاصة بها بسرعات ساعة أعلى وهندسة معمارية محسنة.

تجدر الإشارة إلى أنه خلال المواجهة بين معماريتي Athlon وPentium 4، أثبتت بنية Intel أنها أكثر قابلية للتطوير. خلال فترة وجود Pentium 4، الذي تم إنتاجه باستخدام عمليات تكنولوجية مختلفة، زاد ترددها بالفعل أكثر من الضعف ووصل دون مشاكل إلى 3.2 جيجا هرتز باستخدام عملية تكنولوجية تقليدية تبلغ 0.13 ميكرون. AMD، التي تمسكت بـ Athlon XP بسرعة 2.2 جيجا هرتز، لا يمكنها حاليًا التفاخر بمثل هذه الترددات العالية لمعالجاتها. وعلى الرغم من أن Athlon XP يتفوق بشكل كبير على Pentium 4 في نفس الترددات، إلا أن الفجوة المتزايدة باستمرار في ترددات الساعة قد أثرت سلبًا: يمكن تسمية Athlon XP 3200+ بتردد 2.2 جيجا هرتز بمعالج كامل. منافس لـ Penium 4 3.2 جيجا هرتز فقط مع تحفظات كبيرة.

في الرسم البياني أدناه قررنا أن نوضح كيف زادت ترددات معالجات عائلتي Pentium 4 وAthlon خلال السنوات الثلاث الماضية:

كما ترون، فإن التردد 2.2 جيجا هرتز هو عائق لا يمكن التغلب عليه أمام AMD، والذي لن يتم التغلب عليه، في أحسن الأحوال، إلا في النصف الثاني من العام المقبل، عندما تنقل AMD منشآتها الإنتاجية لاستخدام تقنية 90 نانومتر. وحتى ذلك الحين، حتى الجيل القادم من معالجات Athlon 64 سيستمر في التمتع بمثل هذه الترددات المنخفضة. من الصعب القول ما إذا كانوا سيتمكنون من التنافس مع بريسكوت. ومع ذلك، يبدو أن شركة AMD تواجه بعض المشاكل الخطيرة. يمكن أن تصبح بريسكوت، مع ذاكرة التخزين المؤقت الكبيرة L1 وL2، وتقنية Hyper-Threading المحسنة والترددات المتزايدة، عرضًا أكثر جاذبية بكثير من Athlon 64.

أما بالنسبة لمعالجات بنتيوم 4، فلا يسع المرء إلا أن يحسد على قابليتها للتوسعة. لقد تزايدت ترددات Pentium 4 تدريجياً منذ إصدار هذه المعالجات. يتم تفسير التوقف الطفيف الذي لوحظ في صيف الخريف من هذا العام بالحاجة إلى إدخال عملية تكنولوجية جديدة، ولكن لا ينبغي أن يؤثر ذلك على توازن القوى في سوق المعالجات. من خلال تمكين تقنية Hyper-Threading وتحويل معالجاتها لاستخدام ناقل 800 ميجاهرتز، حققت Intel تفوقًا ملحوظًا لنماذج وحدة المعالجة المركزية القديمة الخاصة بها على المعالجات المنافسة، ولا يمكنها الآن القلق بشأن أي شيء، على الأقل حتى التوزيع الشامل لـ Athlon 64 يبدأ.

كما أظهرنا في الرسم البياني أعلاه الخطط الفورية لكل من AMD وIntel لإصدار وحدات معالجة مركزية جديدة. يبدو أن AMD لن يكون لديها أي أوهام بشأن مكانتها في السوق في أي وقت قريب. تنتهي المعركة مع إنتل على قدم المساواة، وتعود الشركة إلى دورها المعتاد في اللحاق بالركب. ومع ذلك، من السابق لأوانه تقديم توقعات طويلة المدى، فلنرى ما سيجلبه إصدار Athlon 64 إلى AMD، ومع ذلك، وبالحكم على رد الفعل المقيد لمطوري البرامج تجاه تقنية AMD64، لن تحدث ثورة مع إصدار الجيل التالي جيل المعالجات من AMD.

إنتل بنتيوم 4 3.2 جيجا هرتز

معالج Pentium 4 الجديد بسرعة 3.2 جيجا هرتز، والذي أعلنت عنه إنتل اليوم 23 يونيو، لا يعد شيئًا مميزًا من الناحية التكنولوجية. هذا هو نفس Northwood، الذي يعمل بتردد ناقل يبلغ 800 ميجاهرتز ويدعم تقنية Hyper-Threading. وهذا هو، في الواقع، المعالج مطابق تماما (باستثناء تردد الساعة) Pentium 4 3.0، الذي أعلنت عنه شركة إنتل في أبريل.

يستخدم معالج Pentium 4 بسرعة 3.2 جيجاهرتز، مثل أسلافه، النواة المتدرجة D1

الحقيقة الوحيدة التي يجب ملاحظتها فيما يتعلق بإصدار معالج Pentium 4 التالي المعتمد على قلب Northwood هي توليد الحرارة المتزايد حديثًا. الآن يبلغ تبديد الحرارة النموذجي لـ Pentium 4 3.2 جيجا هرتز حوالي 85 واط، ويتجاوز الحد الأقصى بشكل ملحوظ 100 واط. ولهذا السبب يعد استخدام الحالات المصممة جيدًا أحد المتطلبات الضرورية عند تشغيل أنظمة تعتمد على Pentium 4 بسرعة 3.2 جيجا هرتز. من الواضح الآن أن مروحة واحدة في العلبة لا تكفي، بالإضافة إلى ذلك، من الضروري التأكد من أن الهواء الموجود في المنطقة التي يوجد بها المعالج جيد التهوية. تقول إنتل أيضًا أن درجة حرارة الهواء المحيط بالمبدد الحراري للمعالج يجب ألا تتجاوز 42 درجة.

حسنًا، نذكرك مرة أخرى أن معالج Pentium 4 3.2 جيجا هرتز المقدم هو أحدث وحدة معالجة مركزية من Intel لأنظمة سطح المكتب عالية الأداء، استنادًا إلى تقنية 0.13 ميكرون. سيستخدم المعالج التالي لمثل هذه الأنظمة نواة بريسكوت الجديدة المصنعة باستخدام تقنية 90 نانومتر. وبناء على ذلك، فإن تبديد الحرارة لمعالجات سطح المكتب المستقبلية سيكون أقل. وبالتالي، سيظل Pentium 4 3.2 جيجا هرتز هو صاحب الرقم القياسي لتبديد الحرارة.

السعر الرسمي لـ Pentium 4 3.2 جيجا هرتز هو 637 دولارًا، مما يعني أن هذا المعالج هو أغلى وحدة معالجة مركزية لأجهزة الكمبيوتر المكتبية اليوم. علاوة على ذلك، توصي إنتل باستخدام المنتج الجديد مع اللوحات الأم باهظة الثمن القائمة على مجموعة شرائح i875P. ومع ذلك، كما نعلم، يمكن إهمال هذا المطلب: توفر العديد من اللوحات الأم الرخيصة المعتمدة على i865PE مستوى مماثل من الأداء بفضل تنشيط تقنية PAT من قبل الشركات المصنعة في مجموعة المنطق i865PE.

كيف اختبرنا

كان الغرض من هذا الاختبار هو تحديد مستوى الأداء الذي يمكن أن يقدمه Pentium 4 3.2 جيجا هرتز الجديد مقارنة بأسلافه والموديلات الأقدم من خط Athlon XP المنافس. وهكذا، بالإضافة إلى Pentium 4 3.2 جيجا هرتز، شارك Petnium 4 3.0 جيجا هرتز وAthlon XP 3200+ وAthlon XP 3000+ في الاختبار. كمنصة لاختبارات Pentium 4، اخترنا اللوحة الأم المبنية على مجموعة شرائح i875P (Canterwood) مع ذاكرة DDR400 ثنائية القناة، وتم إجراء اختبارات Athlon XP باستخدام اللوحة الأم المبنية على أقوى مجموعة شرائح NVIDIA nForce 400 Ultra.

ويرد أدناه تكوين أنظمة الاختبار:

ملحوظات:

• وفي جميع الحالات، تم تشغيل الذاكرة في الوضع المتزامن مع FSB في تكوين ثنائي القناة. التوقيتات الأكثر عدوانية المستخدمة كانت 2-2-2-5.
• تم إجراء الاختبار على نظام التشغيل Windows XP SP1 مع تثبيت DirectX 9.0a.

الإنتاجية في التطبيقات المكتبية وإنشاء المحتوى

بادئ ذي بدء، وفقًا للتقاليد المعمول بها، قمنا بقياس سرعة المعالجات في التطبيقات المكتبية والتطبيقات التي تعمل مع المحتوى الرقمي. وللقيام بذلك، استخدمنا حزم اختبار من عائلة Winstone.

في Business Winstone 2002، والذي يتضمن تطبيقات الأعمال المكتبية النموذجية، تكون معالجات عائلة Athlon XP في أفضل حالاتها، حيث يتجاوز أدائها بشكل كبير سرعة معالجات العائلة المنافسة. هذا الموقف شائع جدًا في هذا الاختبار ويتم تحديده من خلال ميزات بنية Athlon XP والكمية الكبيرة من ذاكرة التخزين المؤقت في قلب Barton، والتي تصل سعتها الإجمالية، بفضل حصرية L2، إلى 640 كيلو بايت.

في الاختبار الشامل لإنشاء محتوى الوسائط المتعددة Winstone 2003، والذي يقيس سرعة منصات الاختبار في تطبيقات العمل مع المحتوى الرقمي، تبدو الصورة مختلفة بعض الشيء. معالجات Pentium 4 المزودة ببنية NetBurst وحافلة عالية السرعة بعرض نطاق ترددي يبلغ 6.4 جيجابايت في الثانية تترك طرازات Athlon XP الأقدم متخلفة كثيرًا.

الأداء عند معالجة البيانات المتدفقة

من المعروف أن معظم التطبيقات التي تعمل مع تدفقات البيانات تعمل بشكل أسرع على معالجات Pentium 4. هذا هو المكان الذي يتم فيه الكشف عن جميع مزايا بنية NetBurst. ولذلك فإن النتيجة التي حصلنا عليها في WinRAR 3.2 لا ينبغي أن تكون مفاجئة لأحد. يتفوق Pentium 4 الأقدم بشكل كبير على Athlon XP المتطور من حيث سرعة ضغط المعلومات.

يتم ملاحظة موقف مماثل عند ترميز ملفات الصوت إلى تنسيق mp3 باستخدام برنامج الترميز LAME 3.93. بالمناسبة، يدعم برنامج الترميز هذا تعدد الخيوط، لذلك يمكن أيضًا أن تُعزى النتائج العالية لـ Pentium 4 هنا إلى دعم تقنية Hyper-Threading بواسطة وحدات المعالجة المركزية هذه. ونتيجة لذلك، يتفوق Pentium 4 3.2 على Athlon XP الأقدم بتصنيف 3200+ بنسبة 20% تقريبًا.

في هذا الاختبار، قمنا بتضمين النتائج التي تم الحصول عليها عن طريق قياس سرعة تشفير فيديو AVI إلى تنسيق MPEG-2 باستخدام أحد أفضل برامج التشفير، Canopus Procoder 1.5. والمثير للدهشة أن Athlon XP في هذه الحالة يُظهر أداءً أعلى قليلاً. ومع ذلك، ينبغي أن يُعزى هذا على الأرجح إلى وحدة الفاصلة العائمة عالية الأداء الموجودة في Athlon XP. تعليمات SSE2 لمعالجات Pentium 4 في هذه الحالة، كما نرى، لا يمكن أن تكون بديلاً قوياً. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن الفجوة في السرعة بين طرازي Athlon XP وPentium 4 الأقدم صغيرة جدًا.

يعد ترميز الفيديو MPEG-4 مثالاً آخر على المهمة التي تُظهر فيها معالجات Pentium 4 المزودة بتقنية Hyper-Threading وحافلة بسرعة 800 ميجاهرتز نقاط قوتها. تفوق Pentium 4 3.2 على Athlon XP 3200+ في هذا الاختبار هو 20% تقريبًا.

يتم ملاحظة موقف مماثل عند تشفير الفيديو باستخدام Windows Media Encoder 9: تم تحسين هذا التطبيق لمجموعة أوامر SSE2 وهو مناسب تمامًا لهندسة NetBurst. لذلك، ليس من المستغرب على الإطلاق أن الجزء العلوي من الرسم البياني مشغول مرة أخرى بمعالجات Intel.

أداء الألعاب

بعد إصدار الإصدار المصحح 3Dmark03، أصبحت نتائج Pentium 4 مقارنة بـ Athlon XP في هذا الاختبار أعلى قليلاً. ومع ذلك، فإن هذا لم يغير ميزان القوى: كان بنتيوم 4 هو الرائد في هذا المعيار من قبل.

بنتيوم 4 تؤكد ريادتها في الترتيب العام في برنامج 3Dmark03. صحيح أن الفجوة هنا صغيرة: ويرجع ذلك إلى حقيقة أن برنامج 3Dmark03 هو في المقام الأول اختبار لنظام الفيديو الفرعي.

بعد تحول Pentium 4 إلى استخدام ناقل 800 ميجا هرتز، بدأ Pentium 4 في التفوق على Athlon XP في الإصدار الأقدم 3Dmark2001. علاوة على ذلك، فإن الفجوة بين Pentium 4 3.2 جيجا هرتز وأثلون XP 3200+ كبيرة جدًا بالفعل وتبلغ 6٪.

في Quake3، يتفوق Pentium 4 تقليديًا على Athlon XP، وبالتالي فإن النتيجة ليست مفاجئة.

ولوحظت صورة مماثلة في لعبة العودة إلى قلعة ولفنشتاين. وهذا أمر منطقي تمامًا نظرًا لأن هذه اللعبة تستخدم نفس محرك Quake3.

أحد التطبيقات القليلة التي تمكن فيها طراز Athlon XP الأقدم من الاحتفاظ بالصدارة هو Unreal Tournament 2003. وأود أن أشير إلى أن جميع الألعاب الحديثة لا تدعم تقنية Hyper-Threading، لذا فإن إمكانات Pentium 4 الجديدة لم تكتمل بعد كشفت في الألعاب.

ولكن في Serious Sam 2، لم يعد Athlon XP 3200+ هو الرائد. مع إصدار المعالج الجديد من Intel، فإن راحة هذه اللعبة تذهب إلى Pentium 4 بسرعة 3.2 جيجا هرتز.

لعبة Splinter Cell الجديدة، على الرغم من أنها تعتمد على نفس محرك Unreal Tournament 2003، إلا أنها تعمل بشكل أسرع على معالجات Intel.

بشكل عام، يبقى أن نعترف بأن أسرع معالج للألعاب ثلاثية الأبعاد الحديثة في الوقت الحالي هو Pentium 4 3.2 جيجا هرتز، متفوقًا على Athlon XP 3200+ في معظم اختبارات الألعاب. الوضع يتغير بسرعة. في الآونة الأخيرة، لم تكن أجهزة Athlon XP الأقدم بأي حال من الأحوال أدنى من معالجات Intel في اختبارات الألعاب.

أداء العرض ثلاثي الأبعاد

نظرًا لأن 3ds max 5.1، الذي استخدمناه في هذا الاختبار، تم تحسينه جيدًا للخيوط المتعددة، فإن Pentium 4، الذي يمكنه تنفيذ خيطين في وقت واحد بفضل تقنية Hyper-Threading، هو الرائد بفارق كبير. حتى Athlon XP 3200+ الأقدم لا يمكنه منافسته.

يمكن قول الشيء نفسه تمامًا عن سرعة العرض في Lightwave 7.5. ومع ذلك، في بعض المشاهد، على سبيل المثال، عند عرض غروب الشمس، لا تبدو نماذج Athlon XP الأقدم سيئة للغاية، ولكن مثل هذه الحالات نادرة.

من الصعب التنافس مع Pentium 4، الذي يقوم بتشغيل خيطين في وقت واحد، في تقديم المهام لـ Athlon XP. لسوء الحظ، ليس لدى AMD أية ​​خطط لإدخال تقنيات مثل Hyper-Threading حتى في معالجات Athlon 64 المستقبلية.

لوحظ وضع مماثل تمامًا في POV-Ray 3.5.

الأداء العلمي

لاختبار سرعة وحدات المعالجة المركزية الجديدة من AMD في الحسابات العلمية، تم استخدام حزمة ScienceMark 2.0. يمكن العثور على تفاصيل حول هذا الاختبار على http://www.sciencemark.org. يدعم هذا المعيار مؤشرات الترابط المتعددة، بالإضافة إلى جميع مجموعات تعليمات SIMD، بما في ذلك MMX و3DNow! وSSE وSSE2.

من المعروف منذ فترة طويلة أن معالجات عائلة Athlon XP تؤدي أفضل أداء في مهام النمذجة الرياضية أو التشفير. وهنا نرى تأكيدا آخر لهذه الحقيقة. على الرغم من أنني يجب أن أقول إن Athlon XP بدأ يفقد ميزته السابقة. على سبيل المثال، في اختبار الديناميكيات الجزيئية، يأتي معالج Pentium 4 الجديد بسرعة 3.2 جيجا هرتز في المقدمة.

بالإضافة إلى اختبار ScienceMark في هذا القسم، قررنا اختبار سرعة المعالجات الجديدة لدى عميل مشروع الحوسبة الموزعة الروسي MD@home، المخصص لحساب الخصائص الديناميكية للأوليجوببتيدات (شظايا البروتين). قد يكون حساب خصائص قليلات الببتيدات قادرًا على المساعدة في دراسة الخصائص الأساسية للبروتينات، مما يساهم في تطوير العلوم.

كما ترون، فإن Pentium 4 الجديد يحل مشاكل الديناميكيات الجزيئية بشكل أسرع من Athlon XP. يحقق Pentium 4 مثل هذه النتيجة العالية بفضل تقنية Hyper-Threading. لسوء الحظ، لا يدعم عميل MD@home نفسه تعدد مؤشرات الترابط، ولكن تشغيل برنامجين عميلين بالتوازي على الأنظمة ذات المعالجات المزودة بتقنية Hyper-Threading يسمح لك بتسريع عملية الحساب بأكثر من 40٪.

الاستنتاجات

يظهر الاختبار بوضوح أنه في المرحلة التالية من المنافسة، تمكنت Intel من هزيمة AMD. يتفوق أحدث معالج يعتمد على نواة Northwood على طرازات Athlon XP الأقدم والأحدث في معظم الاختبارات. في الآونة الأخيرة، تمكنت Intel من زيادة ترددات وحدات المعالجة المركزية الخاصة بها بشكل كبير، وزيادة تردد ناقلها، وكذلك تقديم تقنية Hyper-Threading الذكية، والتي توفر زيادة إضافية في السرعة في عدد من المهام. AMD، غير قادرة على زيادة سرعات الساعة لمعالجاتها بسبب الصعوبات التكنولوجية والمعمارية، لم تتمكن من تعزيز وحدات المعالجة المركزية الخاصة بها بشكل مناسب. حتى ظهور نواة بارتون الجديدة لم يحسن الوضع: من الواضح أن أحدث طرازات Pentium 4 أقوى من طراز Athlon XP الأقدم. ونتيجة لذلك، يمكن اعتبار Pentium 4 3.2 جيجا هرتز أقوى وحدة معالجة مركزية لأنظمة سطح المكتب في الوقت الحاضر. سيستمر هذا الوضع حتى شهر سبتمبر على الأقل، حيث سيتعين على AMD أخيرًا الإعلان عن معالجاتها الجديدة من عائلة Athlon 64.

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن نظام التصنيف الذي تستخدمه AMD حاليًا لتسمية معالجاتها لم يعد من الممكن أن يكون المعيار الذي يمكن من خلاله مقارنة Athlon XP مع Pentium 4. التحسينات التي حدثت مع Pentium 4، بما في ذلك ترجمة وحدات المعالجة المركزية هذه على حافلة 800 ميجاهرتز وإدخال تقنية Hyper-Threading، أدى ذلك إلى حقيقة أن Pentium 4 بتردد يساوي تصنيف Athlon XP المقابل، أسرع بشكل واضح.

بشكل عام، سنتطلع إلى الخريف، حيث ستقدم كل من AMD و Intel تطوراتهما الجديدة Prescott و Athlon 64، والتي قد تكون قادرة على تكثيف المنافسة بين المنافسين منذ فترة طويلة في سوق المعالجات. الآن يتم دفع AMD جانبًا بواسطة Intel إلى قطاع المعالجات منخفضة التكلفة، حيث تشعر هذه الشركة بأنها ممتازة: Celeron هو منافس ضعيف بصراحة مقارنة بـ Athlon XP.

العام الماضي شركة انتلتم إصدار نواة جديدة - بريسكوت- ل بنتيوم 4والتي كانت ميزتها 90 -nm العملية الفنية، تمت زيادة ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني إلى 1 MB، بالإضافة إلى ذلك، ظهرت مجموعة من التعليمات SSE3. وفي الوقت نفسه تم عرضه على الجمهور بنتيوم 4 اكستريم الطبعة 3,4 غيغاهرتز س 2 ميغابايت ذاكرة التخزين المؤقت المستوى 3. تم الإعلان عن المنصة في الصيف المقبس 775الأمر الذي أثار اهتمامنا لأن الأرجل من المعالج "تحولت" إلى المقبس. جنبا إلى جنب مع الموصل الجديد تلقينا أيضا شرائح i915و i925، مجموعة الوظائف التي أسعدت الجميع: DDR2 سدرام, بي سي اي اكسبريسللرسومات والأجهزة الطرفية والصوت HDA, شبكة محلية لاسلكية, غارة مصفوفةإلخ. في نفس الوقت تقريبًا، طرحت شركة إنتل أرقام الطرازات، وقبل ذلك كانت تشتغل فقط بها أيه إم دي. وكان علينا أن نعتاد على الخط سيليرون 3xx, بنتيوم 4 5xx.

ومع ذلك، كان نواة بريسكوت الجديدة تعاني من مشاكل في تبديد الحرارة العالية، والتي وصلت إلى 115 W لأفضل الموديلات. وفي الوقت نفسه، الأداء مقارنة بالنواة نورثوودعمليا لم يزد. وفي الوقت نفسه، لم ينام المنافسون، قدمت AMD النواة وينشستروالتي تتميز بانخفاض توليد الحرارة. وبالإضافة إلى ذلك، قامت الشركة برشوة المستخدمين بالتكنولوجيا بارد "ن" هادئ(تقليل التردد والجهد عند الأحمال المنخفضة)، NX بت(منع تنفيذ التعليمات البرمجية لتجاوز سعة المخزن المؤقت) و x86-64(امتدادات 64 بت).

ونتيجة لذلك، تم تعديل بريسكوت عدة مرات وولدت الكثير من خطوات المعالج. في وقت لاحق، قدم مهندسو إنتل معالجات متوازنة بشكل جيد مع خطوة إي0. التكنولوجيا الناشئة المراقبة الحرارية 2حماية محسنة ضد ارتفاع درجة الحرارة - بدأ المعالج في تقليل التردد والجهد إذا وصل توليد الحرارة إلى حد حرج. يعد هذا الأسلوب أفضل من الاختناق عندما يفقد المعالج نبضات الساعة في نفس الموقف. ومع ذلك، فإنه لا يزال قيد التشغيل، ولكن في الحالات القصوى. يمكن أيضًا أن تعمل تقنية Thermal Monitoring 2 في وضع الخمول لتقليل تبديد الحرارة، ولكن هذا يتطلب التثبيت حزمة الخدمة 2. في خطوة جديدة ظهرت XD بت، الذي يؤدي وظيفة حظر تنفيذ التعليمات البرمجية الضارة، كما أن SP2 مطلوب أيضًا لهذا الغرض. تلقت المعالجات التي تدعم هذه الميزة اللاحقة ج. مظهر 64 ملحقات -بت EM64Tلم نره أبدًا في خط E0 للخط 500.

ومع ذلك، دعونا نتذكر AMD، التي قدمت المعالجات بحلول ذلك الوقت أثلون 64 4000+و فكس-55. تبين أن هذا الأخير هو أفضل معالج للاعبين، حيث يوفر أداءً فائقًا للألعاب. ردت إنتل على هذا الهجوم بإطلاق مجموعة شرائح i925XEو بنتيوم 4 اكستريم الطبعة 3.46غيغاهرتز مع ناقل النظام 1066 ميغاهيرتز. لم تتغير الخصائص الأخرى لـ P4 EE الجديد: ذاكرة التخزين المؤقت L2 512 كيلو بايت، L3 - 2 ميغابايت (الأساسية جالاتين). للأسف، بالسعر الأقصى $ 999 خسر الوافد الجديد أمام FX-55 في معظم اختبارات الألعاب.

وإليكم باختصار الوضع في بداية عام 2005.

خلاصة القول فيما يتعلق بـ SpeedStep هي: بالنسبة للألعاب، من الأفضل إيقاف تشغيلها تمامًا، وبالنسبة للأعمال المكتبية وغيرها من الأعمال، من الأفضل تشغيلها. بعد ذلك سيعمل المعالج بترددات أقل ويولد حرارة أقل.

صفحة جديدة في حياة Pentium 4: الطراز رقم 600

الفرق الأكثر أهمية بين الجديد بنتيوم 6xx- زيادة ذاكرة التخزين المؤقت L2 إلى 2 ميغابايت تدعم سلسلة المعالجات الجديدة بالكامل XD-bit. لقد تحسنت تكنولوجيا إدارة الطاقة بشكل أكبر: إذا كانت الخطوة E0 يمكن أن تتميز بالمراقبة الحرارية 2، فإن المعالجات الجديدة قد أضافت التكنولوجيا خطوة السرعة المحسنةوالذي كان يستخدم سابقًا فقط في معالجات الأجهزة المحمولة الخاصة بالشركة. يسمح لك بتقليل الجهد والتردد إذا كان الحمل على المعالج خفيفًا. والفرق الرئيسي بين التقنيتين هو أن "البادئ" بتقليل التردد في الحالة الأخيرة هو نظام التشغيل، وليس المعالج.

تدعم جميع أجهزة Pentium 6xx امتدادات EM64T ذات 64 بت (مماثلة لامتدادات x86-64 من AMD). ومع ذلك، يمكن أن تكون هذه الميزة مفيدة فقط عند الاستخدام نظام التشغيل Windows XP إصدار 64 بت. ولكن حتى بعد الظهور الرسمي لنظام التشغيل هذا، لن تنتهي مشاكل مستخدمي AMD وIntel: الحقيقة هي أنك لن تحصل على تعزيز الأداء إلا إذا كان نظام التشغيل وبرامج التشغيل والبرامج 64 بت. ولكن هناك مشاكل كبيرة في هذا الأمر، ومن الصعب تحديد متى سنكون قادرين على الاستفادة من ثمار التكنولوجيا الجديدة. من ناحية أخرى، إذا تناولت شركة إنتل هذا الأمر، فسوف تسير العملية بشكل أسرع بكثير.

ومن الجدير بالذكر أيضًا أنه سيتم العثور على تقنية EM64T أيضًا في بعض طرازات سلسلة 5xx (مع وجود "واحد" في نهاية الرقم)، ولكن ستظل تقنية Enhanced Speed ​​Step ميزة حصرية لخط 6xx.

من الناحية المادية، فإن قالب خط Pentium 4 6xx أكبر بكثير من قالب 5xx: 169 ملايين الترانزستورات و 135 مم 2 مقابل 125 الملايين و 112 مم 2.

يعد طراز P4 Extreme Edition الجديد مثيرًا للاهتمام. لسوء الحظ، بنتيوم 4 المتطرفة الطبعة 3,46 غيغاهرتز، الذي صدر في نوفمبر 2004، لم يرق إلى مستوى التوقعات، لذلك تم إلغاؤه. تم استبداله بإصدار P4 Extreme Edition الجديد 3,73 جيجا هرتز، وهو معالج 6xx عادي، ولكن مع تردد ناقل النظام 1066 ميغاهيرتز. ذاكرة التخزين المؤقت للمستوى الثاني هي نفس 2 ميجابايت، لكن كان علينا أن نقول وداعًا لذاكرة التخزين المؤقت للمستوى الثالث.

تجدر الإشارة إلى أن خط 6xx سيكون أكثر تكلفة من طرازات 500 بترددات ساعة متساوية.

انتهى سباق الترددات

على مر السنين، اعتدنا على حقيقة أن الشركات المصنعة للمعالجات تسعدنا بانتظام بزيادة سرعات الساعة - وكان هذا المؤشر في المقدمة. بحلول نهاية عام 2004، خططت إنتل لإصدار بنتيوم 4 بتردد 4 جيجا هرتز، لكنها لم تظهر أبدًا. أدرك المهندسون وإدارة الشركة أن السعادة ليست في جيجاهيرتز ومن المستحيل ببساطة زيادة التردد باستمرار، خاصة وأن زيادته لا تؤدي إلى زيادة متناسبة في أداء النظام.

الوضع مع AMD مشابه: من غير المرجح أن نرى هذا العام معالجًا سيتجاوز العتبة 3 غيغاهيرتز. ولماذا يعد ذلك ضروريًا إذا كان Athlon 64 الحديث بسرعات تصل إلى 2,6 ترددات جيجاهرتز تتنافس بنجاح مع منتجات إنتل.

وتعمل الشركتان الآن على تحسين كفاءة وأداء معالجاتهما من خلال استخدام تقنيات جديدة وتوسيع وظائفها. انتهى السباق على سرعات الساعة. في الواقع، أصبحت سلسلة 6xx مثالا ممتازا على ذلك.

خاتمة

إذا قارنا خطوط 5xx و 6xx، فسيكون الاستنتاج واضحا تماما: الإصدارات الجديدة من المعالجات أفضل، على الرغم من أن حجم ذاكرة التخزين المؤقت المضاعف لا يؤثر بشكل خاص على الأداء. ولكن بفضل وظائف EM64T، وXD-bit، وThermal Monitoring 2، وEnhanced SpeedStep، يبدو Pentium 4 الجديد واعدًا للغاية. الأداء العالي ومجموعة رائعة من الوظائف الإضافية واستهلاك الطاقة المعقول يغير الصورة بشكل كبير. علاوة على ذلك، فإن المنتجات الجديدة متوافقة تمامًا مع اللوحات الأم المألوفة بالفعل للمقبس 775؛ والشيء الوحيد الذي قد تحتاج إلى القيام به هو تحديث BIOS.

حتى هذه اللحظة، يمكن اتهام إنتل بالبطء إلى حد ما في تقديم تقنيات جديدة: فقد نفذت AMD امتدادات 64 بت في وقت مبكر جدًا، على الرغم من أن الميزة الحقيقية منها لا تزال غير واضحة. رأى مالكو AMD أيضًا NX-bit وCool"n"Quiet منذ وقت طويل.

ومع ذلك، لا يزال من غير الواضح سبب إعلان إنتل عن هذا السعر المرتفع للمعالجات الجديدة: فهي أغلى بكثير من الإصدارات القديمة.

بطريقة أو بأخرى، في الأشهر المقبلة، يجب أن نتوقع تحديثات أكثر جذرية لخط Pentium 4 من Intel - معالجات ثنائية النواة، وتقنية المحاكاة الافتراضية Vanderpool (VT) وأكثر من ذلك بكثير.