Explozie net

Microarhitectura NetBurst , numită și P68 , a fost succesorul microarhitecturii P6 , ambele aparținând familiei de procesoare Intel x86 . Primele procesoare care au folosit această arhitectură au purtat nucleul Willamette al procesorului Pentium 4 , lansat pe 20 noiembrie 2000. Toate variațiile ulterioare ale Pentium 4 și Pentium D au fost bazate pe NetBurst. La mijlocul anului 2001, Intel a lansat nucleul Foster , care era, de asemenea, bazat pe NetBurst, astfel încât atât procesoarele Xeon , cât și Celeron bazate pe Pentium 4 folosesc arhitectura NetBurst...

Tehnologie

Microarhitectura NetBurst include caracteristici precum tehnologia Hyper Pipelined și Fast Execution Engine .

Tehnologie Hyper Pipelined

Intel a ales acest nume din cauza celor 20 de etape de conductă din nucleul Willamette . Aceasta reprezintă o creștere a numărului de etape în comparație cu Pentium III , care avea doar 10 etape de conductă. miezul Prescott are aproximativ 31 de etape de conductă. Deși o conductă mai adâncă are anumite dezavantaje, permite o viteză mai mare a ceasului , ceea ce s-a considerat că compensează o anumită pierdere de performanță. Cu cât sunt mai mici instrucțiunile per cicluri de clock ( IPC ), aceasta fiind o consecință indirectă a adâncimii unei conducte, din motive de proiectare (cantități mici de conducte mari au un IPC mai mic decât un număr mare de conducte mici). Un alt dezavantaj al existenței unui număr mai mare de etape de conductă este o creștere a numărului de etape necesare pentru a retrage un eveniment atunci când predictorul de ramură face o eroare, crescând astfel penalizarea pentru erorile de predicție . Pentru a face față acestei probleme, Intel a conceput motorul de execuție rapidă și a folosit o idee grozavă a tehnologiei de predicție a ramurilor , pentru care Intel pretinde o reducere a erorilor de predicție cu 33 % față de Pentium III .

Motor de execuție rapidă

Cu această tehnologie, cele două ALU din nucleul CPU sunt dublu pompate, ceea ce înseamnă că funcționează la o frecvență de două ori mai mare decât cea a nucleului . De exemplu, un procesor de 3,8 GHz, ALU va funcționa efectiv la 7,6 GHz, motivul din spatele tuturor acestor lucruri este, în general, de a crește un număr scăzut de IPC. În plus, aceasta îmbunătățește considerabil performanța integrată a procesorului. Intel a înlocuit, de asemenea, comutatorul de viteză mare cu o unitate de execuție Shift/Rotate care funcționează la aceeași frecvență de bază a procesorului . Dezavantajul este că anumite instrucțiuni sunt acum mult mai lente decât înainte, ceea ce face dificilă optimizarea mai multor obiective CPU. Un exemplu este operațiunile de schimbare și rotire, care suferă de absența unui schimbător de viteze care a fost prezentat în fiecare procesor x86 începând cu i386 (și este prezent și în Athlon ).

Cache de execuție a urmăririi

Intel a încorporat această tehnologie în nivelul L1 al cache -ului de instrucțiuni al procesorului . Stochează micro-operații decodificate (μops) , astfel încât să permită procesorului să sară peste instrucțiunile de decodare în ciclul principal de execuție al unei instrucțiuni. Pe de altă parte, micro-operațiunile sunt capturate de cache în calea de execuție așteptată , ceea ce înseamnă că atunci când instrucțiunile sunt preluate de procesor, acestea sunt gata pentru a fi executate.

În ciuda acestor îmbunătățiri, arhitectura NetBurst a cauzat obstacole inginerilor care încercau să-și extindă performanța . Cu această arhitectură, Intel părea că ar putea atinge vitezele de ceas de 10 GHz . Datorită creșterii vitezei de ceas, Intel s-a confruntat cu probleme de a menține disiparea puterii în limite acceptabile. Intel a atins bariera de viteză de 3,8 GHz în noiembrie 2004, dar a întâmpinat probleme în încercarea de a realiza chiar și această performanță, cu overclockare și răcire extremă atingând 5 GHz.

Arhitectura NetBurst a fost abandonată după aceste probleme. Apoi au dezvoltat microarhitectura Core , inspirată de nucleul P6 al Pentium Pro , Tualatin Pentium III-S și mai direct Pentium M.

Recenzii

Intel a înlocuit nucleul Willamette cu o versiune reproiectată a microarhitecturii NetBurst numită Northwood în ianuarie 2002. Designul Northwood a combinat o dimensiune cache crescută, un proces de producție mai mic de 130 nm și tehnologia HyperThreading pentru a produce o versiune mai modernă și microarhitectura NetBurst de înaltă performanță . .

În februarie 2004, Intel a introdus o altă revizuire, mai radicală, cu numele de cod Prescott . Nucleul Prescott a fost produs pe procesul de 90 nm și a inclus câteva modificări majore de design, inclusiv un cache și mai mare (de la 512 KB la 1 MB pe Northwood , de la 2 MB pe Prescott ), cu instrucțiuni Pipeline mult mai profunde (cu 31 de etape comparativ cu 20). etape pentru Northwood ) și un predictor de ramuri îmbunătățit , introducerea instrucțiunilor SSE3 , apoi implementarea mărcii Intel 64 Intel pentru implementările sale compatibile x86-64 ale versiunii de microarhitectură x86 pe 64 de biți (ca și în cazul Hyper-Threading, toate Pentium 4 cipuri de bază Prescott marca HT au hardware care acceptă această caracteristică, dar a fost activat inițial pentru procesoarele Xeon de ultimă generație , înainte de a fi introdus oficial în procesoare, sub marca Pentium ). În ciuda multor caracteristici noi, Prescott deseori are performanțe mai slabe unui Northwood cu tac similar și mai mulți ingineri și-au dat seama că adevărata performanță a procesorului a fost compromisă prin încercarea de a atinge o viteză de ceas mai mare posibil. Consumul de energie și disiparea căldurii au devenit probleme mari cu Prescott , care a devenit mult mai fierbinte atunci când lucrează și mult mai „foam de energie” decât procesoarele single core x86 și x86-64. Puterea și căldura au fost impedimente exagerate pentru Intel de când a fost lansat nucleul Prescott Tactat peste 3,8 GHz , ulterior o versiune mobilă a nucleului tactat peste 3,46 GHz

Intel a lansat, de asemenea, procesorul dual-core bazat pe arhitectura Netburst a mărcii Pentium D. primul nucleu Pentium D a fost lansat sub numele de cod Smithfield , care constă în prezent din două nuclee Prescott pe un singur modul și mai târziu nucleul Presler . Care constă din două miezuri Cedar Mill în două module separate.

Succesor

Intel a înlocuit NetBurst cu microarhitectura Core lansată în iulie 2006, care este mai direct derivată din Pentium Pro din 1995 decât NetBurst. 8 august 2008 a marcat sfârșitul procesoarelor bazate pe NetBurst. Motivul abandonării Netburst este că a fost o problemă uriașă cauzată de viteze mari de ceas. În timp ce procesoarele bazate pe Core și Nehalem au o putere de proiectare termică ( TDP ) mai mare. Majoritatea procesoarelor sunt multi-core, astfel încât fiecare nucleu oferă doar o fracțiune din TDP-ul său maxim, iar la frecvențe de ceas mai mari , procesoarele bazate pe un singur nucleu au un nivel maxim de putere termică , care este de aproximativ 27. W. Cel mai rapid procesor desktop înregistrat a fost Pentium 4 (single core) care are un TDP de 115W, comparativ cu 88W pentru cea mai rapidă versiune Mobile . Ei bine, odată cu introducerea de noi modele, TDP-ul anumitor modele a fost redus. Presler , un nucleu Pentium D lansat la începutul anului 2006, analiștii apreciază că este cel mai recent din linia NetBurst, deși ultimul procesor NetBurst lansat a fost Celeron D 365 tactat la 3,6 GHz. Nucleul Conroe al primului Intel Core 2 Duo procesor , folosind microarhitectura Core este succesorul lui Presler . Microarhitectura Nehalem , succesorul Microarhitecturii Core trebuia să fie de fapt o evoluție a NetBurst conform foilor de parcurs Intel care datează din anul 2000, dar din cauza abandonului NetBurst, Nehalem este acum un proiect complet diferit. , dar are unele asemănări cu NetBurst. Nehalem a reimplementat tehnologia HyperThreading introdusă pentru prima dată în nucleul Pentium 4 Northwood la o frecvență de 3,06 GHz, Nehalem a implementat și un registru L3 Cache în procesoarele bazate pe acesta. Pentru implementarea unui procesor de consum, un cache L3 a fost folosit pentru prima dată în nucleul Gallatin Pentium 4 Extreme Edition , dar a fost uitat în mod ciudat de la nucleul Prescott 2M al aceluiași brand.

Chip-uri bazate pe NetBurst

• Celeron (NetBurst).
• Celeron D.
• Pentium 4.
• Pentium 4 Extreme Edition.
• pentium d
• Pentium Extreme Edition.
• Xeon, din 2001 până în 2006.