INTEL Pentium 4 ProzessorINTEL Pentium 4 Prozessor

Projekt von Stefan LandsiedelProjekt von Stefan Landsiedel

Neuste Entwicklungen:Neuste Entwicklungen:

• Transistorabstände 10 Transistorabstände 10 AtomeAtome

• 8 Millionen Transistoren im 8 Millionen Transistoren im Pentium 4Pentium 4

• Architektur so angelegt, Architektur so angelegt, das die sie bis zu 2,2 das die sie bis zu 2,2 Milliarden Signale pro Milliarden Signale pro Sekunde verarbeiten kann.Sekunde verarbeiten kann.

• Prozessorcaches werden in Prozessorcaches werden in der nächsten Generation der nächsten Generation voraussichtlich über 1 MB voraussichtlich über 1 MB besitzenbesitzen

Funktionsweise des Funktionsweise des ProzessorsProzessors• Data + Data +

ProgrammcacheProgrammcache• Branch Performed Branch Performed

UnitUnit• Arithmetic Logical Arithmetic Logical

UnitUnit• RegisterRegister• Float Point UnitFloat Point Unit• BussystemBussystem

Der BusDer Bus

• Besteht in der Regel aus:Besteht in der Regel aus:

• AdressbusAdressbus

• DatenbusDatenbus

• Steuerbus Steuerbus

• Ein solches Bussystem ist Ein solches Bussystem ist sowohl für die peripheren sowohl für die peripheren Komponenten vorhanden, Komponenten vorhanden, als auch für die innerhalb als auch für die innerhalb der CPUder CPU

AdressbusAdressbus

• Dient zum Adressenaustausch, das z. Dient zum Adressenaustausch, das z. B. die CPU „weis“ wo sich welche B. die CPU „weis“ wo sich welche Daten auf dem Hauptspeicher Daten auf dem Hauptspeicher befindenbefinden

• Pentium 4 besitzt einen 32-bit Pentium 4 besitzt einen 32-bit Adressbus und kann somit bis zu 4 Adressbus und kann somit bis zu 4 Gbyte auf einmal adressieren Gbyte auf einmal adressieren

DatenbusDatenbus

• Damit werden die Daten übertragen Damit werden die Daten übertragen die verarbeitet werden sollendie verarbeitet werden sollen

• Die Leistungsfähigkeit eines solchen Die Leistungsfähigkeit eines solchen Busses hängt von der Anzahl der Busses hängt von der Anzahl der Leitungen abLeitungen ab

SteuerbusSteuerbus

• Über diesen Bus werden die Über diesen Bus werden die Steuersignale zwischen den Steuersignale zwischen den verschiedenen Komponenten des verschiedenen Komponenten des Prozessors ausgetauschtProzessors ausgetauscht

• Neben Adress-, Daten- und Neben Adress-, Daten- und Steuerbus gibt es auch noch Busse Steuerbus gibt es auch noch Busse für die Stromversorgungfür die Stromversorgung

Die TaktfrequenzDie Taktfrequenz

• Prinzipiell ist es schon heute möglich Prinzipiell ist es schon heute möglich Traktraten von weit über 2,2 GHz zu Traktraten von weit über 2,2 GHz zu erzeugen, denn die Taktrate regelt erzeugen, denn die Taktrate regelt ein Quarzkörper auf dem Mainboard. ein Quarzkörper auf dem Mainboard. Der Pferdefuß ist aber, das es noch Der Pferdefuß ist aber, das es noch keinen Prozessor gibt, der so sensibel keinen Prozessor gibt, der so sensibel ist, das er alle Signale dabei erfassen ist, das er alle Signale dabei erfassen könnte. (Vergleichbares Beispiel: könnte. (Vergleichbares Beispiel: Geiger-Müller-Zählrohr)Geiger-Müller-Zählrohr)

Taktrate im Pentium 4Taktrate im Pentium 4

• Die meisten Komponenten arbeiten mit Die meisten Komponenten arbeiten mit einem viel geringeren Takt als der von einem viel geringeren Takt als der von außenaußen

• Am häufigsten kommt im P-4 ein Takt von Am häufigsten kommt im P-4 ein Takt von 400 MHz vor400 MHz vor

• Deshalb enthält der Chip viele Deshalb enthält der Chip viele SpeicherbausteineSpeicherbausteine

• Jedoch arbeiten beide ALU‘s mit doppelter Jedoch arbeiten beide ALU‘s mit doppelter TaktfrequenzTaktfrequenz

Merkmale des Pentium 4Merkmale des Pentium 4

• L2-Cache von der L2-Cache von der 2,2 GHz Version ist 2,2 GHz Version ist doppelt so groß wie doppelt so groß wie der von einer der von einer niedrigerenniedrigeren

• L2-Cache von jeder L2-Cache von jeder Version hat einen Version hat einen Datentransfer von Datentransfer von 48 Gb pro Sekunde48 Gb pro Sekunde

• Beinhaltet NetBurst: Beinhaltet NetBurst: Dabei können Dabei können zeitaufwendige zeitaufwendige Befehle parallel Befehle parallel verarbeitet werdenverarbeitet werden

• Die Fehlerquote der Die Fehlerquote der Vorhersageeinheit Vorhersageeinheit ist um 33 % ist um 33 % geringer als beim geringer als beim Pentium 3Pentium 3

CISC und RISCCISC und RISC

• Umfangreicher Umfangreicher Befehlssatz (> 300 Befehlssatz (> 300 Befehle)Befehle)

• Komplexe Komplexe MaschinenbefehleMaschinenbefehle

• Adressierungsmöglich-Adressierungsmöglich- keiten sind komplexkeiten sind komplex• Fazit: CISC ist ein Fazit: CISC ist ein

leistungsfähiger aber leistungsfähiger aber aufwendiger aufwendiger BefehlssatzBefehlssatz

• Reduzierter Befehlssatz Reduzierter Befehlssatz (< 100 Befehle)(< 100 Befehle)

• Mehrere Befehle Mehrere Befehle werden gleichzeitig werden gleichzeitig verarbeitet (NetBurst)verarbeitet (NetBurst)

• Nur 2 Befehle greifen Nur 2 Befehle greifen auf den Speicher zuauf den Speicher zu

• Fazit: RISC ist Fazit: RISC ist leistungsfähig und leistungsfähig und nicht so komplex, aber nicht so komplex, aber heute noch sehr heute noch sehr unkomplatibelunkomplatibel

Der Pentium 4 arbeitet der Der Pentium 4 arbeitet der Kompatibilität wegen außen Kompatibilität wegen außen hin mit einem CISC hin mit einem CISC Befehlssatz. Durch einen Code-Befehlssatz. Durch einen Code-Wandler ist es dann möglich Wandler ist es dann möglich mit einem RISC Befehlssatz mit einem RISC Befehlssatz innerhalb des Pentium 4 zu innerhalb des Pentium 4 zu arbeiten, weil auch INTEL in arbeiten, weil auch INTEL in der Zwischenzeit bemerkt hat der Zwischenzeit bemerkt hat was für Vorteile RISC bietet.was für Vorteile RISC bietet.