در ایران آخرین نسل پردازندها یPentium 4 با هسته Prescott و فناوری تولید 90 نانو در دو مدل 478 و 775 پینی قابل خریداری می باشد. ضمن اینکه از اواسط تابستان 1383 تولید برد های ویژه سوکت 478 متوقف شده است و اینکه دور، دور پردازنده پنتیوم 4 مبتنی بر هسته Prescott و سوکت LGA 775 مکی باشد. من تصمیم گرفتم تا ویژگی های پردازنده Pentium 4 با هسته Prescott و سوکت LGA775 را به عنوان آخرین نسل فعلی و در دسترس (البته در هنگام نوشتن این مقاله) خدمت این دسته از عزیزان مطرح کنم ، تا با شناخت جزئیات کافی و درک ویژگی ها و امتیازات آن، اقدام به خرید و انتخاب پردازنده مورد نیاز نمایند.
ویژگی های مذکور عبارتند از :
تکنولوژی Hyper-Threading
تکنولوژی Hyper Pipelined
مجموعه دستورات Streaming SIMD Extension 3
گذرگاه سیستم با فرکانس 800MHz
اجرای پویا و پیشرفته دستورات
حافظه نهان L2 با ظرفیت 1M
واحد Floating Point/Multimedia توسعه یافته
حافظه نهان ردیابی اجرا
هسته سریع اجرایی
تکنولوژی 4-Wire
در ادامه تاحد امکان به بررسی جزئی مربوط به هر یک از موارد فوق خواهیم پرداخت :


تکنولوژی Hyper-Threading
تکنولوژی Hyper-Threading یک پردازنده فیزیکی را قادر می سازد که دو کد مستقل را کهThread بخشی از یک برنامه می باشد که مستقل عمل میکند. یک پردازنده که ا زتکنولوژی HT استفاده می کند، در واقع شامل دو پردازنده منطقی است که هرکدام از این پردازنده های منطقی، دارای حالت کاری مخصوص به خود می باشد. این حالت کاری Architectural State (AS) نامیده میشود. منظور از AS این است که پردازنده منطقی شامل رجیستر های قطعه، رجیستر های کنترلی، رجیستر های ردیابی و رجیستر های همه منظوره مخصوص به خود می باشد. ضمنا" هر پردازنده منطی در حالت AS دارا یکنترل کنند پیشرفته قابل برنامه ریزی وقفه:
Controller Advanced (APIC) Programmable Interrupt
مخصوص به خود است. اگر یک کامپیوتر دارای پردازنده مبتنی بر تکنولوژی HT باشد، پس از روشن شدن و راه اندازی اولیه کامپیوتر، هر پردازنده منطقی می تواند بصورت مستقل از پردازنده های دیگر، حالت های Halt، وقفه و اجرای مستقیم یک Thread را داشته باشد. در این وضعیت، هر دو پردازنده منطقی در اصل بر روی یک Die قرار گرفته و کامپیوتر در اصل یک پردازنده فیزیکی دارد. ضمن اینکه در یک پردازنده فیزیکی مبتنی بر تکنولوژی HT، پردازنده منطقی، منابع اجرایی هسته پردازنده را بصورت اشتراکی استفاده نمی کند. این منابع شامل موتور اجرایی، حافظه های نهان، واسط گذرگاه سیستم و نرم افزارهای قرار داده شده در حافظه Rom می باشند.

تکنولوژی Hyper Pipelined
شرکت Intel برای رسیدن به فرکانس بالا در پردازنده مذکور، طول خط لوله را افزایش داده است. از یک دیدگاه، طولانی تر شدن خط لوله باعث می شود که فعالیتی که در هر مرحله خط لوله انجام می شود، ساده تر انجام پذیرد. از دیدگاهی دیگر، طولانی شدن خط لوله پردازنده، بر روی بازدهی نهایی پردازنده بصورت مستقیم اثر منفی می گذارد. چرا که اگر به هر دلیل روند عملیات در خط لوله متوقف شود، بازسازی عملیات انجام شده، زمان زیادی را تلف می کند. تلفیق دو دیدگاه شرح داده شده، و افزایش راندمان کاری، با استفاده از تکنیک های پیش واکشی سخت افزار و پیش بینی انشعاب امکان پذیر شده است.

مجموعه دستورات Streaming SIMD Extension 3
شرکت اینتل مجموع دستوراتی را تحت نام SSE3 به مجموعه دسترات پردازنده Pentium 4 اضافه نکوده است. مجموعه دستورات SSE3 عبارتند از:
1. یک دستور تبدیل عدد صحیح به ممیز شناور:
(Store Integer and Pop from x87-FP with Truncation) FISTTP
2. سه دستور بار گذاری و انتقال :
DUPLICATE / LOAD / MOVE
3. یک دستور بارگذاری 128 بیتی : LDDQU
4. دو دستور جمع / تفریق فشرده :
ADDSUBPS/ ADDSUBPD
5. چهار دستور جمع / تفریق افقی :
HADDPS , HSUBPD , HADDPD , HSUBPS
6. دو دستور سنکرون نمودن دو Agent
7. دو دستور Monitor و Nwait جهت سنکرون نمودن دو عامل اجرایی پردازنده به کار می روند. دستور Monitor جهت تنظیم بازه مورد استفاده عملیات مونیتورینگ ذخیره سازی
Write-Back بکار می رود. دستور NWAIT نیز در رابطه با فعال سازی پردازنده منطقی، جهت ورود به حالت بهینه، و در زمان انتظار، جهت عملیات ذخیره سازی Write-Back بکار می رود.
به بیان دیگر، با کمک دو دستور Monitor و Nwait می توان عملیات خط لوله یک پردازنده منطقی را تا زمانیکه خط لوله پردازنده منطقی دوم، در حال نوشتن بر روی حافظه است، متوقف نموده. بنابراین امکان اجرای دو Thread با سرعت بسیار بالا وجود دارد.

گذرگاه سیستم با فرکانس 800MHz
پردازنده Pentium 4 با فرکانس 800MHz ، پهنای باندی معادل با 6.4 GB در ثانیه را جهت گذرگاه سیستم فراهم می نماید. این پهنای باند در اصل با استفاده از چهار مسیر ارسال داده مستقل که فرکانس 200 مگاهرتزی دارند، و با استفاده از عملیات با فرینگ حاصل می شود.

اجرای پویا و پیشرفته دستورات
با استفاده از پیش بینی انشعاب و اجرای خارج از رده و حدس و گمانی دستورات (تا 100 دستور ) این امکان بوجود می اید که پردازنده کارایی ایده آلی داستهخ باشد.

حافظه نهان L2 با ظرفیت 1M
حافظه نهان L2 با ظرفیت 1 مگابایت، دارایTransfer Cache Advanced (ATC) می باشد. (ATC)وظیفه هدایت توان عملیاتی و تبادل اطلاعات بین هسته پردازنده و حافظه نهان L2 را بر عهده دارد. دارای رابطه 256 بیتی (32بیتی) می باشد که باعث تبادل داده در هر سیکل Clock هسته می شود. هسته Prescott در مقایسه با هسته Northwood که دارای 512KB حافظه نهان L2 است، دارای حافظه نهان L2 به ظرفیت 1MB می باشد. ضمنا" با توجه به فناوری ساخت 90 نانو، افزایش 512KB به 1MB تاثیری در تغییر اندازه سطح Die پردازنده بوجود نیاورده است.

واحد Floating Point/Multimedia توسعه یافته
با استفاده از یک درگاه 128 بیتی ممیز شناور و یک درگاه ثانویه برای انتقال داده ها، اشکال 3 بعدی و گرافیگی نمایش داده شده، بسیار صاف، صیقلی و نرم (Smooth) خواهد بود.


حافظه نهان ردیابی اجرا
حافظه نهان L1 ، به دوقسمت حافظه نهان داده L1 و حافظه نهان ردیابی اجرا L1 تقسیم میشود. حافظه نهان داده L1 دارای ظرفیت برابر با 8 کیلوبایت و حافظه نهان ردیابی اجرا، ریز عمل های کدگشایی (Decode) شده را در خود نگهداری می نماید که باعث حذف کدگشا از حلفه اجرایی و کاهش تاخیر خط لوله می شود.

هسته سریع اجرایی
پردازنده Pentium 4 دارای دو واحد ALU می باشد که با دو برابر فرکانس هسته پردازنده، عملیات خود را انجام می دهند. با وجود این دو واحد سریع، دستورات پایه ای از نوع صحیح، مانند جمع، تفریق،AND منطقی ،OR منطقی، و ... در نصف یک سیکل Clock اجراء می شوند. بعنوان مثال پردازنده Pentium 4 560 دارای فرکانس کاری 3.60GHz می باشد و هسته اجرایی آن با سرعت 7.2GHz عمل می کند.

تکنولوژی 4-Wire
با افزایش توان عملیاتی پردازنده Pentium 4 نیاز به راه حل های مناسب برای کاهش درجه حرارت پردازنده احساس می شود. نسل قبلی Heat sinkهای (سیستم هلی کاهش دما) پردازنده های Intel که بعنوان Intel-Box شناخته می شوند، در برگیرنده یک مدار جهت کنترل سرعت فن می باشند. این مدار حاوی یک سنسور حرارتی است که درجه حرارت محیط را اندازه می گیرد. این مدار کنترلی، سرعت فن خنک کننده را با توجه به درجه حرارت اعلام شده توسط سنسور تنظیم می نماید . شرکت Intel جهت رفع اشکالات نسل قبلی خنک کننده ها، تکنولوژی 4-Wire Fan Speed Control را ارائه نموده است. در این تکنولوژی، کابل مرتبط به Heat sink، دارای رشته سیم چهارمی شده است. این سیم چهارم، انتقال دهنده یک سیگنال از طرف برد اصلی به Heat sink جهت کنترل سرعت چرخش فن پردازنده است. همچنین یک دیود حرارتی در پردازنده، درجه حرارت واقعی پردازنده را اندازه گیری کرده و سپس پردازنده اطلاعات لازم را پیرامون درجه حرارتبه برد اصلی ارسال می نماید. بدین طریق برد اصلی از اطلاعات ارسالی استفاده نموده و در بهینه ترین حالت، سرعت فن پردازنده را کنترل می نماید.

---

برچسب ها: پردازنده, پردازنده پنتیوم4, CPU,