Untergeordnete Kapitel:
Technische Eigenschaften
Der Übergang zum Sockel 478
Der neue Northwood-Kern (512kB Cache)
Erweiterter Befehlssatz: SSE2
Anforderungen an Kühler und Netzteil
Tabelle: Vcore-Spannung/Stepping/CPU-ID
Übersichtsbild
Technische Daten
Abb: Pentium 4 Prozessor - oben: Sockel 423, unten: Sockel 478
Shuttle Mainboards für Pentium 4:
für Sockel 423: AT31, AT30
für Sockel 478: MS50N, MS51N, AV45GT, AV45GTR, AV40, AV40R, AV41, AB40, AB30, AB30R
Der Intel Pentium 4 Prozessor steckt seit November 2000 zunächst im PPGA-Gehäuse für Sockel 423 (Codename: Willamette, 42 Mio Transistoren, 0.18u-Technik, ) und hat ein neue Architektur, die auf hohe Frequenzen optimiert ist - angepeilt sind bis zu 5GHz. Der erste und zunächst einzige passende Chipsatz, Intel 850, unterstützt 2 oder 4 Rambus-Module. Bei 100MHz Systemtakt wird ein Quad-Datarate-Verfahren (Quad pumped) angewendet: die CPU ist in der Lage 4 Datenwörter mit 64Bit Breite pro Takt zu übertragen, also max 3200MB/s. Man spricht hier auch von FSB400 oder 400-MHz-Bus, dies paßt genau zu der Geschwindigkeit von Rambus-Modulen. Der Datencache ist mit 8kB kleiner als beim Pentium III (16kB) oder beim Athlon (64kB). Mit nur zwei Takten Read-Latency ist er sehr schnell. Prozessorkern und L2-Cache können parallel (dual ported) darauf zugreifen. Der L2-Cache ist mit 256kB ebenso groß wie bei Coppermine.
Intel mußte feststellen, daß der Sockel 423 nicht für sehr hohe Taktraten jenseits 2GHz geeignet war, sondern daß mehr Masse- und Versorgungsleitungen notwendig waren und entwickelte den Sockel 478, der sich nur mechanisch unterscheidet: der neue Sockel ist nicht mehr mit Metallstiften an der Platine befestigt, die durch alle Layer der Mainboard-Platine hindurchgehen, sondern er ist in einem Ballgrid-Verfahren (BGA) auf der Platinenoberseite aufgelötet, was dem Board-Hersteller natürlich das Layout vereinfacht. Seit Mitte 2001 ist der Pentium 4 Prozessor im dazu passenden Micro-PGA 478 (oder mPGA) verfügbar. Nach wie vor sitzt auf den Prozessor-Die ein etwa 9 qcm großer Heat-Spreader, der zum einen das Die vor Beschädigung schützt und zum anderen für einen besseren Wärmeübergang zum Kühlkörper sorgt. Der Prozessorkern ist zunächst der gleiche (Willamette, 0.18u) und wechselt später zum "Northwood", der dann im feineren 0.13u-Prozess gefertigt wird, damit noch höhere Frequenzen möglich werden. Mit dem Sockel 478 erscheinen auch die Pentium-4-Chipsätze Intel 845 (Brookdale) für SDRAM VIA P4X266 für DDR-RAM. Auch andere Hersteller (z.B. ALi und SiS) haben Chipsätze für Sockel 478 entwickelt. Der Brookdale-D-Chipsatz mit DDR-RAM-Unterstützung ist von Intel bereits angekündigt. Mit massiven Werbekampanien und Preissenkungen will Intel erreichen, daß Pentium 3 bis Ende 2001 von Pentium 4 abgelöst wird.
Technische Daten | Pentium 4 Willamette |
On-Chip-Cache gesamt | etwa 350 kB |
L2-Cache-Größe | 256 kB |
L1-Befehlscache | 12k mOps (Trace Cache) |
L2-Datencache | 8 kB |
Spannung | 1,7 oder 1,75 V |
Transistoren | 42 Mio |
Die-Size | 217 qmm |
Prozess | 180 nm |
FSB | 100 MHz Quad pumped |
Takt-Frequenzen | 1,3 bis 2,0 GHz in 100MHz-Schritten |
Sockel | erst Sockel 423, dann auch Sockel 478 |
Befehlssatzerweiterung | ISSE, SSE2 |
Der neue Pentium 4 mit Northwood-Core startet ab 1600 MHz. Damit es nicht zu Verwechslungen mit dem bisherigen Pentium 4 mit Willamette-Core kommt, trägt der 2-GHz-Northwood den Zusatz "A" - offiziell hört er also auf den Namen Pentium 4 2000A. Beim Pentium 4 2200 entfällt das "A" dagegen wieder, denn den Willamette-Pentium-4 soll es mit dieser Frequenz nicht mehr geben.
Durch die Fertigung in 0,13-Mikron-Technologie ist der Northwood weniger stromhungrig und das Design verträgt höhere Taktfrequenzen. Hauptänderung gegenüber dem Willamette-Core sind die auf 512 KByte verdoppelten L2-Caches für Daten und Befehle. Über weiteres Feintuning - sofern erfolgt - schweigt sich Intel aus. Detaillierte Informationen über die NetBurst-Architektur des Pentium 4 finden Sie hier. Die Transistorzahl erhöhte sich infolge des größeren L2-Caches von 42 auf 55 Millionen. Dank der kleineren Strukturbreite wurde das Northwood- Die dennoch kleiner. Es misst nun 146 mm^2 im Vergleich zu 217 mm^2 beim Willamette. Für den Pentium 4 2000 gibt Intel einen TDP-Wert von 75,3 Watt an. Der Pentium 4 2200 kommt dank 0,13 µm-Strukturbreite nur auf 49,8 Watt, was für den Northwood-Core in Sachen Leistungsaufnahme und Kühlung ausreichend Raum für weit höhere Taktfrequenzen schafft.
Folgende Mainboards wurden bereits mit dem neuen P4/Northwood erfolgreich getestet: AB30, AB30R, AB40, AB40R, AV40, AV40R, AV45GT, AV45GTR (Stand: Februar 2002).
144 neue Befehle ergänzen die SSE-Einheit. Dieser neue Befehlssatz vereinigt alle MMX-Möglichkeiten erweitert auf 128Bit, kann mit den gleichen Registern auch Gleitkomma - und zwar sowohl Single wie Double-Precision - ausführen: und das sehr schnell. Längerfristig wird AMD wahrscheinlich auch SSE2 implementieren. Die volle Leistungsfähigkeit des Pentium 4 Prozessor entfaltet sich wohl erst dann, wenn entsprechend optimierte Software eingesetzt wird.
Spezielle Halter stützen den vergrößerten Kühlkörper, der ca. 60Watt Verlustwärme abführen muß (Athlon 1,2GHz: ca 66W). Um eine sichere Befestigungsmöglichkeit zu schaffen, sieht Intel vier zusätzliche Löcher rund um den CPU-Sockel vor, durch welche der Kühlkörperhalter (Retention-Modul) direkt mit dem PC-Gehäuse verschraubt werden könnte, was allerdings bei Shuttle-Boards nicht der Fall ist. Entsprechende Verschraubungen gibt es bei herkömmlichen ATX-Gehäusen nicht; deshalb ist bei manchen CPU-Haltern ein spezielles Pentium-4-Gehäuse notwendig, oder zumindest ein neuer Boardträger. Zum Montagematerial gehören zwei Metallbügel, die den Kühlklotz mit der notwendigen Kraft auf den Prozessor drücken. Um das empfindliche CPU-Die vor Beschädigung zu schützen, besitzt der Prozessor eine etwa 9 qcm große Metallkappe. Ab 1,6GHz schreibt Intel eine Erdung des Kühlkörpers vor, um die EMV-Eigenschaften des Systems zu verbessern. Das Netzteil sollte der Spezifikation 2.03 entsprechen, wonach zusätzlich ein vierpoliger 12V-Stecker und ein sechspoliger 3,3/5V-Stecker vorgesehen ist. Außerdem wird die Belastbarkeit des 5-Volt-Standby-Anschlusses auf 1,5A erhöht.
Mit dem neuen Sockel 478-Design verändert sich das Kühlkörper-Design. Intel hat neben den Abmessungen vor allem die Halterungen verändert, damit die Notwendigkeit entfällt, die Kühler durch das Board hindurch direkt in der Bodenplatte des ATX-Gehäuses zu verschrauben. Alle 478er-Boards werden nur in den Befestigungslöchern festgeschraubt und passen damit in jedes ATX-Gehäuse. Die Verlustleistung ist aufgrund des gleichen Prozessorkerns in beiden Bauformen (PPGA und mPGA bzw. Sockel 423/478) gleich geblieben.
Sockel | Frequenz | Max. Verlustleistung |
423 | 1,50 GHz | 57,8 W |
423 | 1,60 GHz | 61,0 W |
423 | 1,70 GHz | 64,0 W |
423 | 1,80 GHz | 66,7 W |
423 | 1,90 GHz | 69,2 W |
423 | 2,00 GHz | 71,8 W |
478 | 1,50 GHz | 57,9 W |
478 | 1,60 GHz | 60,8 W |
478 | 1,70 GHz | 63,5 W |
478 | 1,80 GHz | 66,1 W |
478 | 1,90 GHz | 72,8 W |
478 | 2,00 GHz | 75,3 W |
Core/Max. Voltage | Stepping | CPUID | Core Speed |
1.70 | B2 | 0F07h | 1.3 GHz, 1.4 GHz, 1.5 GHz, 1.7 GHz |
1.75 | C1 D0 | 0F0Ah 0F12h | 1.3 GHz, 1.4 GHz, 1.5 GHz, 1.6 GHz, 1.7 GHz, 1.8 GHz, 1.9 GHz, 2 GHz |
aus: http://users.erols.com/chare/elec.htm
Intel Pentium 4 (Willamette) | ||||||
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Core Voltage | Vmax | Max. Core Amp. | Thermal Design Power | Est. Max Power Diss. | Max. Cover Temp. | |
P4-1.3G (256KB L2) | 1.7V (1.56V~1.7V) | 2.1V | 38.1A | 48.9W | 65.2W | 69° C |
P4-1.3G (256KB L2) | 1.75V (1.605V~1.75V) | 2.1V | 39.8A | 51.6W | 68.8W | 70° C |
P4-1.4G (256KB L2) | 1.7V (1.56V~1.7V) | 2.1V | 40.6A | 51.8W | 69.1W | 70° C |
P4-1.4G (256KB L2) | 1.75V (1.6V~1.75V) | 2.1V | 42.2A | 54.7W | 72.9W | 72° C |
P4-1.5G (256KB L2) | 1.7V (1.555V~1.7V) | 2.1V | 43A | 54.7W | 72.9W | 72° C |
P4-1.5G (256KB L2) | 1.75V (1.595V~1.75V) | 2.1V | 45A | 57.8W | 77.1W | 73° C |
P4-1.5G (256KB L2 - 478) | 1.75V (1.580V~1.75V) | 2.1V | 43.5A | 57.9W | W | 73° C |
P4-1.6G (256KB L2) | 1.75V (1.590V~1.75V) | 2.1V | 47.7A | 61W | 81.3W | 75° C |
P4-1.6G (256KB L2 - 478) | 1.75V (1.570V~1.75V) | 2.1V | 45.9A | 60.8W | W | 75° C |
P4-1.7G (256KB L2) | 1.75V (1.580V~1.75V) | 2.1V | 50.2A | 64W | 85.3W | 76° C |
P4-1.7G (256KB L2 - 478) | 1.75V (1.565V~1.75V) | 2.1V | 48.1A | 63.5W | W | 76° C |
P4-1.8G (256KB L2) | 1.75V (1.575V~1.75V) | 2.1V | 50.6A | 66.7W | 88.9W | 78° C |
P4-1.8G (256KB L2 - 478) | 1.75V (1.560V~1.75V) | 2.1V | 50.4A | 66.1W | W | 77° C |
P4-1.9G (256KB L2) | 1.75V (1.570V~1.75V) | 2.1V | 52.7A | 69.2W | 92.3W | 73° C |
P4-1.9G (256KB L2 - 478) | 1.75V (1.545V~1.75V) | 2.1V | 55.2A | 72.8W | W | 75° C |
P4-2.0G (256KB L2) | 1.75V (1.560V~1.75V) | 2.1V | 55A | 71.8W | 95.7W | 74° C |
P4-2.0G (256KB L2 - 478) | 1.75V (1.540V~1.75V) | 2.1V | 57.4A | 75.3W | W | 76° C |