Netz platzte

Die NetBurst- Mikroarchitektur , auch P68 genannt , war der Nachfolger der P6 - Mikroarchitektur , die beide zur Intel x86 -Prozessorfamilie gehörten . Die ersten CPUs, die diese Architektur verwendeten , trugen den Willamette -Kern des Pentium 4 -Prozessors , der am 20. November 2000 veröffentlicht wurde. Alle nachfolgenden Varianten des Pentium 4 und Pentium D basierten auf NetBurst. Mitte 2001 veröffentlichte Intel den Foster - Kernel , der ebenfalls auf NetBurst basierte, sodass sowohl Xeon- als auch Celeron -CPUs auf Basis von Pentium 4 die NetBurst-Architektur verwenden....

Technologie

Die NetBurst-Mikroarchitektur umfasst Funktionen wie die Hyper Pipelined -Technologie und die Fast Execution Engine .

Hyper Pipelined-Technologie

Intel wählte diesen Namen aufgrund der 20 Pipeline -Stufen innerhalb des Willamette -Kernels . Dies stellt eine Erhöhung der Stufenzahl im Vergleich zum Pentium III dar , der nur 10 Pipeline-Stufen hatte. Der Prescott -Kern hat etwa 31 Pipeline-Stufen. Obwohl eine tiefere Pipeline gewisse Nachteile hat, ermöglicht sie eine höhere Taktrate , was einen gewissen Leistungsverlust ausgleichen sollte. Je kleiner die Instruktionen pro Taktzyklen ( IPC ), dies ist eine indirekte Folge einer Pipeline-Tiefe, aus Konstruktionsgründen (wenige große Pipelines haben einen geringeren IPC als viele kleine Pipelines). Ein weiterer Nachteil einer größeren Anzahl von Pipeline-Stufen ist eine Erhöhung der Anzahl von Stufen, die benötigt werden, um ein Ereignis zurückzuziehen, wenn der Verzweigungsprädiktor einen Fehler macht, wodurch die Strafe für Vorhersagefehler erhöht wird . Um dieses Problem zu lösen, hat Intel die Fast Execution Engine entwickelt und eine großartige Idee der Verzweigungsvorhersagetechnologie eingesetzt , für die Intel eine Reduzierung der Vorhersagefehler um 33 % im Vergleich zu Pentium III beansprucht .

Schnelle Ausführungsmaschine

Bei dieser Technologie werden die beiden ALUs im CPU-Kern doppelt gepumpt, was bedeutet, dass sie mit der doppelten Kerntaktfrequenz arbeiten . Bei einem 3,8-GHz-Prozessor arbeitet die ALU beispielsweise effektiv mit 7,6 GHz. Der Grund dafür ist im Allgemeinen, eine niedrige IPC-Zahl zu erhöhen. Zusätzlich verbessert dies die integrierte Leistung der CPU erheblich. Intel hat auch den Hochgeschwindigkeits- Barrel-Shifter durch eine Shift/Rotate-Ausführungseinheit ersetzt , die mit der gleichen CPU- Kernfrequenz arbeitet. Der Nachteil ist, dass bestimmte Anweisungen jetzt viel langsamer sind als zuvor, was die Optimierung mehrerer CPU-Ziele erschwert. Ein Beispiel sind Verschiebungs- und Rotationsoperationen, die unter dem Fehlen eines Barrel-Shifters leiden, der in jeder x86-CPU, beginnend mit dem i386 , enthalten war (und auch im Athlon vorhanden ist ).

Trace-Ausführungscache

Intel hat diese Technologie in die L1-Ebene des Befehls- Cache des Prozessors integriert. Es speichert decodierte Mikrooperationen (μops) , um es dem Prozessor zu ermöglichen, Decodierbefehle im Hauptausführungszyklus eines Befehls zu überspringen. Andererseits werden Mikrooperationen vom Cache im erwarteten Ausführungspfad erfasst , was bedeutet, dass die Anweisungen, wenn sie vom Prozessor abgerufen werden, zur Ausführung bereit sind.

Trotz dieser Verbesserungen verursachte die NetBurst-Architektur Hindernisse für Ingenieure , die versuchten, ihre Leistung zu erweitern . Mit dieser Architektur sah Intel so aus, als könnte es Taktraten von 10 GHz erreichen . Aufgrund der steigenden Taktraten hatte Intel Probleme, die Verlustleistung in akzeptablen Grenzen zu halten. Intel erreichte im November 2004 die Geschwindigkeitsgrenze von 3,8 GHz, geriet jedoch beim Versuch, selbst dieses Kunststück zu erreichen, in Schwierigkeiten, da extremes Übertakten und Kühlen 5 GHz erreichten.

Die NetBurst-Architektur wurde nach diesen Problemen aufgegeben. Sie entwickelten dann die Core - Mikroarchitektur , inspiriert vom P6-Kern des Pentium Pro , dem Tualatin Pentium III-S und direkter dem Pentium M.

Bewertungen

Intel ersetzte den Willamette -Kern im Januar 2002 durch eine neu gestaltete Version der NetBurst - Mikroarchitektur namens Northwood .

Im Februar 2004 führte Intel eine weitere, radikalere Überarbeitung mit dem Codenamen Prescott ein . Der Prescott -Kern wurde im 90-nm-Prozess hergestellt und umfasste mehrere größere Designänderungen, darunter einen noch größeren Cache (von 512 KB auf 1 MB beim Northwood , von 2 MB beim Prescott ) mit viel tieferen Pipeline-Anweisungen (mit 31 Stufen im Vergleich zu 20 Stufen für Northwood ) und einen Enhanced Branch Predictor , die Einführung von SSE3 -Instruktionen , dann die Implementierung von Intel 64 Intels Markenzeichen für seine x86-64 -kompatiblen Implementierungen der x86-Mikroarchitekturversion 64 - Bit (wie bei Hyper-Threading, alle Pentium 4 Prescott -Core-Chips der Marke HT verfügen über Hardware, die diese Funktion unterstützt, aber sie wurde ursprünglich für High-End- Xeon -Prozessoren aktiviert , bevor sie offiziell in Prozessoren unter der Marke Pentium eingeführt wurde . Trotz vieler neuer Funktionen bleibt der Prescott oft hinter einem ähnlich getakteten Northwood zurück , und mehrere Ingenieure erkannten, dass die wahre Leistung des Prozessors durch den Versuch, eine möglichst höhere Taktrate zu erreichen, beeinträchtigt wurde. Der Stromverbrauch und die Wärmeableitung wurden beim Prescott zu großen Problemen , der beim Arbeiten viel heißer und viel „stromhungriger“ wurde als Single-Core-x86- und x86-64-Prozessoren. Power und Heat waren weit hergeholte Hindernisse für Intel, seit der Prescott -Kern veröffentlicht wurde, der mit über 3,8 GHz getaktet wurde, später eine mobile Version des Kerns, der über 3,46 GHz getaktet wurde

Intel hat auch den Dual-Core-Prozessor auf Basis der Netburst-Architektur der Marke Pentium D auf den Markt gebracht . Der erste Pentium-D-Kern wurde unter dem Codenamen Smithfield veröffentlicht, der derzeit aus zwei Prescott -Kernen auf einem einzigen Modul und später aus dem Presler -Kern besteht . Das besteht aus zwei Cedar Mill -Kernen in zwei separaten Modulen.

Nachfolger

Intel hat NetBurst durch die im Juli 2006 veröffentlichte Core-Mikroarchitektur ersetzt, die direkter vom Pentium Pro von 1995 abgeleitet ist als NetBurst. Der 8. August 2008 markierte das Ende der NetBurst-basierten Prozessoren. Der Grund für die Aufgabe von Netburst ist, dass es ein riesiges Problem war, das durch hohe Taktraten verursacht wurde. Während Core- und Nehalem-basierte Prozessoren eine höhere Thermal Design Power ( TDP ) haben, sind die meisten Prozessoren Multi-Core, sodass jeder Kern nur einen Bruchteil seiner maximalen TDP bietet, und bei höheren Taktfrequenzen kernen Single-Core-basierte Prozessoren die maximale Wärmeleistung , die etwa 27 beträgt W. Der schnellste aufgezeichnete Desktop-Prozessor war der Pentium 4 (Einzelkern) mit einer TDP von 115 W, verglichen mit 88 W bei der schnellsten Mobilversion . Nun, mit der Einführung neuer Modelle wurde die TDP bestimmter Modelle reduziert. Presler , ein Pentium D -Kern , der Anfang 2006 auf den Markt kam, wird von Analysten weithin als der neueste in der NetBurst-Reihe angepriesen, obwohl der letzte veröffentlichte NetBurst-Prozessor der Celeron D 365 mit einer Taktrate von 3,6 GHz war, der Conroe-Kern des ersten Intel Core 2 Duo Prozessor , mit der Core - Mikroarchitektur ist der Nachfolger des Presler . Die Nehalem -Mikroarchitektur , der Nachfolger der Core-Mikroarchitektur, sollte laut Intel-Roadmaps aus dem Jahr 2000 eigentlich eine Weiterentwicklung von NetBurst sein, doch durch die Aufgabe von NetBurst ist Nehalem nun ein ganz anderes Projekt, trägt aber einiges Ähnlichkeiten zu NetBurst. Nehalem hat die erstmals im Pentium 4 Northwood -Kern eingeführte HyperThreading -Technologie mit einer Frequenz von 3,06 GHz neu implementiert, Nehalem hat auch ein L3-Cache - Register in darauf basierenden Prozessoren implementiert. Für eine Consumer-Prozessorimplementierung wurde ein L3-Cache zuerst im Gallatin Pentium 4 Extreme Edition -Kern verwendet , geriet aber seltsamerweise seit dem Prescott 2M -Kern derselben Marke in Vergessenheit.

NetBurst-basierte Chips

• Celeron (NetBurst).
• Celeron D.
• Pentium 4.
• Pentium 4 Extreme Edition.
• Pentium d
• Pentium-Extreme-Edition.
• Xeon, seit 2001 bis 2006.