Prasknutí sítě

Mikroarchitektura NetBurst , nazývaná také P68 , byla nástupcem mikroarchitektury P6 , obě patřící do rodiny procesorů Intel x86 . První procesory používající tuto architekturu nesly jádro Willamette procesoru Pentium 4 , vydaného 20. listopadu 2000. Všechny následující varianty Pentium 4 a Pentium D byly založeny na NetBurst. V polovině roku 2001 Intel vydal jádro Foster , které bylo také založeno na NetBurst, takže CPU Xeon i Celeron založené na Pentiu 4 používají architekturu NetBurst....

Technologie

Mikroarchitektura NetBurst obsahuje funkce, jako je technologie Hyper Pipelined a Fast Execution Engine .

Technologie Hyper Pipelined

Intel zvolil toto jméno kvůli 20 fázím procesu v jádře Willamette . To představuje nárůst počtu stupňů ve srovnání s Pentiem III , které mělo pouze 10 potrubních stupňů. jádro Prescott má asi 31 potrubních stupňů. I když hlubší potrubí má určité nevýhody, umožňuje vyšší takt , který byl pociťován jako kompenzace určité ztráty výkonu. Čím menší jsou instrukce na hodinové cykly ( IPC ), což je nepřímý důsledek hloubky potrubí z důvodů návrhu (malá množství velkých potrubí mají nižší IPC než velký počet malých potrubí). Další nevýhodou většího počtu fází potrubí je zvýšení počtu fází potřebných k stažení události, když prediktor větvení udělá chybu, čímž se zvyšuje postih za chyby predikce . Aby se vypořádal s tímto problémem, Intel vymyslel rychlý spouštěcí engine a použil skvělou myšlenku technologie predikce větví , u které Intel tvrdí snížení chyb predikce o 33 % ve srovnání s Pentiem III .

Fast Execution Engine

Díky této technologii jsou dvě ALU v jádru CPU dvojitě pumpovány, což znamená, že pracuje s dvojnásobnou frekvencí jádra . Například 3,8 GHz procesor bude ALU efektivně pracovat na 7,6 GHz, důvodem toho všeho je obecně zvýšení nízkého počtu IPC. Navíc to výrazně zlepšuje integrovaný výkon CPU. Intel také nahradil vysokorychlostní řadicí páku prováděcí jednotkou Shift/Rotate , která pracuje na stejné frekvenci jádra CPU . Nevýhodou je, že některé instrukce jsou nyní mnohem pomalejší než dříve, což ztěžuje optimalizaci více cílů CPU. Příkladem jsou operace posunu a otáčení, které trpí absencí barelového řazení, které bylo součástí každého CPU x86 počínaje i386 (a je přítomno i v Athlonu ).

Trace Execution Cache

Intel začlenil tuto technologii do úrovně L1 instrukční mezipaměti procesoru. Ukládá dekódované mikrooperace (μops) , aby umožnil procesoru přeskočit dekódovací instrukce v hlavním cyklu provádění instrukce. Na druhou stranu jsou mikrooperace zachycovány mezipamětí v očekávané cestě provádění , což znamená, že když jsou instrukce vyzvednuty procesorem, jsou připraveny k provedení.

Navzdory těmto vylepšením způsobovala architektura NetBurst překážky pro inženýry , kteří se snažili rozšířit její výkon . S touto architekturou Intel vypadal, že by mohl dosáhnout taktu 10 GHz . Kvůli zvyšující se rychlosti hodin se Intel potýkal s problémy udržet ztrátový výkon v přijatelných mezích. Intel dosáhl rychlostní bariéry 3,8 GHz v listopadu 2004, ale při pokusu o dosažení tohoto výkonu se dostal do potíží, protože extrémní přetaktování a chlazení dosahovalo 5 GHz.

Architektura NetBurst byla po těchto problémech opuštěna. Poté vyvinuli mikroarchitekturu Core inspirovanou jádrem P6 Pentium Pro , Tualatin Pentium III-S a přímo Pentium M.

Recenze

Intel nahradil jádro Willamette přepracovanou verzí mikroarchitektury NetBurst nazvanou Northwood v lednu 2002. Návrh Northwood kombinoval zvýšenou velikost mezipaměti , menší 130nm výrobní proces a technologii HyperThreading pro výrobu modernější verze a vysoce výkonnou mikroarchitekturu NetBurst .

V únoru 2004 Intel představil další, radikálnější revizi s kódovým označením Prescott . Jádro Prescott bylo vyrobeno 90nm procesem a zahrnovalo několik hlavních konstrukčních změn, včetně ještě větší mezipaměti (z 512 kB na 1 MB na Northwood , z 2 MB na Prescott ), s mnohem hlubšími instrukcemi Pipeline (s 31 fázemi ve srovnání s 20 fáze pro Northwood ) a Enhanced Branch Predictor , zavedení instrukcí SSE3 , poté implementace ochranné známky Intel 64 Intel pro své x86-64 kompatibilní implementace 64bitové mikroarchitektury x86 (stejně jako Hyper- Threading , všechny Pentium 4 jádrové čipy Prescott značky HT mají hardware, který tuto funkci podporuje, ale byla původně povolena pro špičkové procesory Xeon , než byly oficiálně představeny v procesorech ) .pod obchodní značkou Pentium ). Navzdory mnoha novým funkcím Prescott často zaostává za podobně taktovaným Northwoodem a několik inženýrů si uvědomilo, že skutečný výkon procesoru byl ohrožen snahou o dosažení vyšší rychlosti hodin. Spotřeba energie a odvod tepla se staly velkými problémy s Prescottem , který se při práci mnohem více zahříval a byl mnohem „hladovější“ než jednojádrové procesory x86 a x86-64. Výkon a teplo byly pro Intel přitažené za vlasy od uvedení jádra Prescott taktovaný nad 3,8 GHz , později mobilní verze jádra s taktem nad 3,46 GHz

Intel také uvedl na trh dvoujádrový procesor založený na Netburst architektuře značky Pentium D. první jádro Pentium D bylo vydáno pod kódovým označením Smithfield , které se v současnosti skládá ze dvou jader Prescott na jediném modulu a později z jádra Presler . Který se skládá ze dvou jader Cedar Mill ve dvou samostatných modulech.

Nástupce

Intel nahradil NetBurst mikroarchitekturou Core vydanou v červenci 2006, která je více přímo odvozena od Pentium Pro z roku 1995 než NetBurst. 8. srpna 2008 znamenal konec procesorů založených na NetBurst. Důvodem opuštění Netburstu je to, že to byl obrovský problém způsobený vysokými takty. Zatímco procesory na bázi Core a Nehalem mají vyšší tepelný výkon ( TDP ), většina procesorů je vícejádrová, takže každé jádro nabízí pouze zlomek svého maximálního TDP a při vyšších taktovací frekvenci jednojádrové procesory jádro maximální úrovně tepelného výkonu , která je asi 27 W. Nejrychlejším zaznamenaným stolním procesorem bylo Pentium 4 (jednojádrové), který má TDP 115 W ve srovnání s 88 W u nejrychlejší mobilní verze . Se zavedením nových modelů se TDP některých modelů snížilo. Presler , jádro Pentium D vydané počátkem roku 2006, je analytiky široce nabízeno jako nejnovější v řadě NetBurst, i když posledním vydaným procesorem NetBurst byl Celeron D 365 taktovaný na 3,6 GHz. Jádro Conroe prvního Intel Core 2 Duo procesor , využívající Core Microarchitecture je nástupcem Preslera . Mikroarchitektura Nehalem , nástupce Core Microarchitecture, měla být ve skutečnosti evolucí NetBurst podle plánů Intel z roku 2000, ale kvůli opuštění NetBurst je Nehalem nyní zcela odlišným projektem. podobnosti s NetBurst. Nehalem reimplementoval technologii HyperThreading poprvé představenou v jádře Pentium 4 Northwood na frekvenci 3,06 GHz, Nehalem také implementoval registr L3 Cache do procesorů na ní založených. Pro implementaci spotřebitelského procesoru byla L3 Cache poprvé použita v jádru Gallatin Pentium 4 Extreme Edition , ale byla kupodivu zapomenuta od jádra Prescott 2M stejné značky.

Čipy založené na NetBurst

• Celeron (NetBurst).
• Celeron D.
• Pentium 4.
• Pentium 4 Extreme Edition.
• pentium d
• Pentium Extreme Edition.
• Xeon, od roku 2001 do roku 2006.