Pentium 4：IA-32家族新利器
----处理器领域内的后起之秀AMD公司咄咄逼人的新品攻势，特别是AMD新近推出的Thunderbird（新速龙，俗称雷鸟）和Duron（钻龙）处理器，着实让Intel在桌面主流32位处理器市场上感觉到了巨大的压力。一方面，Thunderbird在性能上与同主频的Pentium
Ⅲ旗鼓相当，甚至略有胜出，而Duron却要比同主频的Celeron Ⅱ具有更好的性能; 另一方面，在价格上，同档次的AMD处理器要便宜许多，再加上支持AMD新的Socket
A处理器的主板已大量上市，解决了AMD处理器缺少主板支持的问题，让许多追求好的性能价格比的用户倒向了AMD。自1999年８月AMD推出Athlon以后，为了摆脱面临的窘境，Intel一方面加快了Pentium
Ⅲ的降价步伐，另一方面加紧催产Pentium 4。
----其实，早在2000年4月在北京举办的Intel开发商论坛上，Intel就演示了运行在1.5GHz下的Pentium
4; 6月28日，Intel正式发布了Pentium 4处理器;8月22日～8月24日，在美国加州圣何塞举办的Intel秋季开发商论坛大会上，Intel向开发人员全面推介Pentium
4，并宣布将于2000年第4季度批量供货1.4GHz的Pentium 4。
----在高端主流处理器市场开始从32位向64位迁移的过程中，Intel公司意欲用Pentium
4继续确立其在32位处理器市场上不可动摇的地位，同时用这把利剑来对AMD实施反击。下面就让我们来看看这款全新设计的CPU新秀到底采用了哪些新的技术。
全新架构NetBurst
----Pentium 4是Intel面向PC市场的下一代高性能32位处理器，其最初的开发代号为“Willamette”，取自于美国一条河流的名字。在体系结构的设计上，Pentium
4完全不同于以往的Pentium Ⅱ和Pentium Ⅲ。PentiumⅡ和Pentium Ⅲ都采用了与Pentium Pro相同的P6架构，而Pentium
4则采用了被称之为NetBurst的新的处理器架构，不过NetBurst仍由开发P6内核的设计小组完成，并借鉴了许多在开发P6过程中的成功经验。
----NetBurst架构可谓是Intel为IA-32处理器动的一次大手术。用NetBurst来接替P6架构，一方面是技术和市场发展的需要，另外也是迫不得已之举。从AMD处理器中我们不难看到CPU架构对其性能提高的重要性。起先的AMD处理器虽然在整数运算上有一定优势，但其浮点数运算性能总给人一种技不如人的感觉;
后来AMD在其Athlon处理器中采用了EV6总线技术和新的浮点数运算单元，从而一改其性能款款落后的局面，甚至性能更强。也正因为这种架构的变化使得在中低端市场徘徊多年的AMD终于有了资本同Intel争夺高端处理器市场。
----Intel将Pentium 4的处理器架构取名为NetBurst，也标示着它对围绕Internet网络技术和产品发展的高度重视。Pentium
4在开发过程中所瞄准的目标就是让最终用户在运行其现有的应用软件时能感到有较大的性能提升，并对即将出现的应用做好了充分的准备，特别考虑到了处理器在Internet、图像、视频流、语音、3D图形、多媒体和多任务等方面的应用背景。同时着眼于在未来几年中为处理器不断提高工作频率和性能留有发展空间，于是有了NetBurst架构的诞生。下面我们就一起来了解一下Pentium
4到底能够给我们带来哪些新的特性。
----超流水线技术：Pentium 4基本的指令流水线长度达到了20级，是
P6架构的2倍，也超过了AMD的Athlon。更长的流水线可以使处理器运行在更高的主频下，从而提高处理器的性能，不利的方面是可能会带来一些指令执行上的延迟。目前采用P6架构的Pentium
Ⅲ要运行在1GHz以上是有很大困难的，而Pentium 4由于采用了NetBurst架构，第一款产品就可达到 1.4GHz，而且采用的是与Pentium
Ⅲ相同的0.18mm生产工艺。
----快速执行引擎：Pentium 4处理器的算术逻辑单元（ALU）的运行速度是内核工作频率的2倍，可以只用1/2内核时钟周期来完成一些指令的执行，从而使整数指令的执行速度加倍，以此还可以减小指令执行的延迟时间。Pentium
4拥有２个整数运算单元，利用倍速的ALU可以在一个时钟周期内完成４个整数运算。
----400MHz系统总线：Pentium 4处理器的系统总线速度达到了400MHz，是目前采用133MHz系统总线的Pentium
Ⅲ的3倍，为处理器与主板芯片组之间提供了高达3.2GB/s的系统总线带宽。那么，如何将Pentium 4所具有的高系统总线带宽充分发挥出来，从而提高整个系统的性能，在系统内存的设计上确实很关键，为此Intel专门为Pentium
4开发了Tehama芯片组。我们知道，数据宽度为16位的800MHz RDRAM理论上可以提供1.6GB/s的内存带宽，而Tehama芯片组支持双管道的RDRAM，因此内存带宽同样能够达到3.2GB/s。
----执行跟踪高速缓存: 这是一种先进的一级指令高速缓存，用来保存最多12KB个已经经过译码的指令。借助于执行跟踪高速缓存可以从主执行回路中消除译码器的译码延迟。另外，Pentium
4的256KB二级高速缓存可以48GB/s的速度向处理器传输指令和数据，并且还将随着处理器主频的提高而提高。
----先进的动态执行技术：Pentium 4有一个非常有效的乱序推测执行引擎，可以始终保持执行单元处于满负荷状态。处理器的分支预测能力得到进一步增强，可以确保程序按正确流程顺序执行，并大大减少了预测失败的发生。这一点是非常关键的，因为Pentium
4处理器的流水线很长，一旦预测失败会产生较大的恢复延迟。
----新的SSE2指令集：SSE2是对MMX和SSE技术的进一步扩展，新增加了144条指令，包括128位的SIMD整数运算指令和128位的SIMD双精度浮点数运算指令。这些指令可应用到Internet、3D图形处理、多媒体等许多方面，使性能得以提升，但是同样需要有软件的支持才能充分发挥其效能。
----为了给处理器集成更多的功能，Pentium 4的晶体管数达到了4200万，相比于目前Pentium
Ⅲ的2800万，其复杂程度又有了大的提高。以0.18mm技术生产的Pentium 4其芯片面积是Pentium Ⅲ和Celeron
Ⅱ的2倍左右，单个晶圆片所能生产出的Pentium 4在数量上要比Pentium Ⅲ少很多，同时由于芯片面积大会使不良品率增加，这必将带来生产成本的提高，同时也限制了
Pentium 4处理器的产量。可以预见，Pentium 4最初的价格将比较高，只能面向高端用户。
----Intel将在2001年采用0.13mm技术来生产Pentium
4，同时将用直径为300mm的晶圆片来代替200mm的晶圆片进行生产。那时Pentium 4的生产成本将会降下来，产量会逐步增加，随之而来是价格降低，方能真正进入主流市场。
IA-32最后的辉煌？
----Intel每推出一种架构的处理器一般可维持5～7年。P6架构从1995年10月发布Pentium Pro开始到如今已有近5个年头，经过Intel一次次的改进，其工作频率和性能逐年提高，可以说作为一种处理器架构其性能已基本发挥到极致，目前已到了该用新的架构来替换它的时候了;
另一方面是出于市场竞争的考虑，于是Intel推出了采用NetBurst架构的Pentium 4处理器。新架构的处理器可以实现更高的主频，Intel打算在一年之内将Pentium
4的主频提高到2GHz。Intel为Pentium 4配备了许多新的特性，从而可使处理器的整体性能有较大的提升，1.5GHz的Pentium
4将比1GHz的Pentium Ⅲ快50%。在32位处理器市场，Intel对Pentium 4寄予厚望，同样希望它能维持5～7年。若是那样，根据“摩尔定律”，到2006年采用NetBurst架构的处理器将运行在11GHz下。
----高端的RISC处理器早已进入64位时代，而主流市场上搏杀的Intel和AMD都在加紧开发x86兼容的64位处理器。Intel已有了安腾（Itanium），AMD也披露了一些有关其64位处理器的技术细节，可以预见主流市场跨入64位的那一天正加紧向我们走来。Pentium
4所采用的NetBurst可能是Intel推出的最后一款IA-32处理器架构，肩负着谱写出IA-32最后的辉煌的使命。