Intel Pentium 4

Pentium 4
Processeur Pentium 4 (Northwood) / 2,40 GHz. A gauche le die est visible, à droite se trouve l' IHS.
Production	De 2000 à 2007
Fréquence du processeur	1,3 GHz à 3,8 GHz
Fréquence du FSB	400 MT/s à 800 MT/s
Gravure	de 180 nanomètre à 65 nanomètre
Jeu d'instructions	x86 (i386), x86-64 (Intel 64)
Microarchitecture	NetBurst
Sockets	Socket 423 Socket 478 LGA 775
Cœur	Willamette Northwood Prescott Cedar Mill

Le Pentium 4, produit par Intel, est un microprocesseur x86 de septième génération inaugurant l'architecture NetBurst. Il succède à la génération P6 inaugurée par le Pentium Pro.

Cette nouvelle architecture a comme but avoué la montée (relativement) facile en fréquence. En effet, lors du lancement de ce processeur, la fréquence de fonctionnement du processeur faisait un excellent argument marketing. Intel décide donc de proposer un processeur possédant une haute fréquence de fonctionnement par rapport à ses prédécesseurs ou à son principal concurrent , l'Athlon XP d'AMD. Malheureusement, ce choix entraîne l'utilisation de pipelines d'une longueur très importante, sacrifiant le rapport performance/fréquence.

A l'instar du Pentium II et du Pentium III, la version professionnelle du Pentium 4 fut vendue sous la marque Xeon et la version à bas prix fut vendue sous la marque Celeron.

L'architecture NetBurst est progressivement abandonnée à partir de 2006 pour des raisons de consommation électrique et de dissipation thermique trop importante ; d'ailleurs, son utilisation dans les ordinateurs portables déclenchait trop souvent le ventilateur (c'est pourquoi Intel a conçu le Pentium M). La forte dissipation thermique est ce qui a empêché Intel d'atteindre la fréquence prévue à l'origine pour le Pentium 4 (entre 7 et 10 GHz).

Gravé en 0,18 µm, le premier Pentium 4 fut cadencé entre 1,3 et 2,0 GHz sur socket 423, puis sur socket 478. Le bus processeur tournait à 100 MHz. La mémoire cache de niveau 1 est de 8 Kio pour les données et de 12 k micro-opérations pour les instructions situées dans le trace cache (qui stocke les instructions sous forme décodées contrairement aux caches d'instructions classique). La mémoire cache de niveau 2 est de 256 Kio.

La fréquence élevée est obtenue, entre autres, par l'allongement du pipeline d'exécution, qui passe de 10 étages pour un Athlon ou un Pentium III à 20 étages pour le Pentium 4.

Le Willamette était très décevant à sa sortie, mais le Northwood a redoré le blason du NetBurst.

Passage à la gravure 0,13 micromètre, 21 étages de pipeline, 512 Ko de cache de niveau 2. On distingue 3 versions :

• A : de 1,6 à 2,8 GHz ; bus processeur à 100 MHz
• B : de 2,26 à 3,06 GHz ; bus processeur à 133 MHz (l'Hyperthreading est apparu avec la version à 3,06 GHz)
• C : de 2,4 à 3,4 GHz ; bus processeur 200 MHz ; Hyperthreading

Cette gamme de processeur utilise le Socket 478

Un Pentium 4 Extreme Edition est dérivé du Northwood avec 2 Mo de mémoire cache de niveau 3.

Sorti en 2004, ce nom cache une évolution profonde du NetBurst, qui passe à 31 étages de pipeline et une modification au niveau des unités ALU (sur le Prescott les ALU sont simple vitesse, sur les Northwood les ALU sont double vitesse).

Le cache de données de niveau 1 passe à 16 Kio, le cache de niveau 2 à 1 Mio ou 2 Mio. Apparaissent ainsi 2 nouvelles versions du Pentium 4 :

• E : de 2,26 à 3,4 GHz ; bus processeur à 133/200 MHz
• F : de 3,2 à 3,8 GHz ; bus processeur à 200 MHz et technologie Intel 64

Un Pentium 4 Extreme Edition est dérivé du Prescott avec 2 Mio de mémoire cache de niveau 2.

Pour les versions suivantes du Pentium 4, Intel utilise un nouveau système de numérotation.

Les Modèle 5x0 sont uniquement pourvus d'Hyper-Threading, les modèle 5x0J sont des modèles utilisant en plus l'Execute Disable Bit , et les modèles 5x1 utilisent en plus la technologie Intel 64.

Les cœurs Cedar Mill sont gravés en 65 nm, contrairement aux Prescott, qui sont gravés en 90 nm. Cela à permis à Intel de tester sa nouvelle finesse de gravure avant de l'utiliser sur ses nouveaux processeurs. L'augmentation de la finesse de gravure à permis une diminution de la dissipation thermique par rapport à leur homologue 90 nm.

Sur tous les processeurs, on retrouve les technologies Intel 64, Hyper-Threading et Intel SpeedStep. Les modèle 6x2 sont équipés en plus de la technologie de Virtualisation Vanderpool

Une nouvelle dénomination des processeurs fait son apparition chez Intel, conjointement au socket 775 :

• série 3xx : Celeron D et Celeron M
• série 5xx : Pentium 4 avec 1 Mio de cache de niveau 2, de 2,66 à 3,8 GHz
• 5x1 pour les versions avec Intel 64
• série 6xx : Pentium 4 avec 2 Mio de cache de niveau 2, de 3,0 à 3,8 GHz
• 6x1 pour les versions Cedar Mill (un Prescott en 0,65 µm)
• 6x2 pour les versions avec VT (Virtualization Technology)
• série 8xx : Pentium D avec 2*1 Mio de cache de niveau 2, de 2,66 à 3,2 GHz
• série 9xx : Pentium D avec 2*2 Mio de cache de niveau 2, de 2,8 à 3,6 GHz

La série 7xx désigne des processeurs Pentium M, basés sur une évolution du Pentium III-S, et donc sur l'architecture P6 modifiée.

Le Pentium 4 tout comme les autres processeurs NetBurst consommait trop. Les limites de l'architecture furent atteintes à cause d'une montée en fréquence rendue difficile par la dissipation thermique. Cependant, quatre ans après son remplacement, le Pentium 4 reste le processeur grand public qui peut être surcadencé à la plus haute fréquence, avec plus de 8 GHz.