Die Neuerungen des Prescott

Nach bisherigen, nicht offiziell bestätigten Erkenntnissen wird Intel seiner Pentium 4 CPU-Serie am 2. Februar einige neue Modelle hinzufügen, die auf dem in 90nm Prozesstechnologie gefertigten Kern mit dem Codenamen ”Prescott” basieren. Um sie von den aktuellen P4-Varianten (Northwood-Kern) zu unterscheiden, werden die Prescotts mit einem ”E” versehen, also z.B. ”Pentium 4 3.2E”. Aber wie unterscheidet sich der Prescott intern vom Northwood? Was ist neu am neuen Pentium 4? Außerhalb von Intel weiß das noch niemand ganz genau, aber es tauchen nach und nach immer mehr Informationen auf, die Hartware.net gesammelt und hier zusammengefasst hat.

Neben der Fertigungstechnologie (90nm statt 130nm), die höhere Taktfrequenzen und mehr Chips pro produziertem Wafer erlaubt, ändert sich beim Prescott auch die Ausstattung des internen Pufferspeichers. Der Level-2 Cache wird von 512KB auf 1MB verdoppelt. Dies soll die Zahl der vergleichsweise langsamen Zugriffe auf den Hauptspeicher des Systems reduzieren, da mehr Daten CPU-intern gehalten werden können.

Der Prescott versteht außerdem 13 neue Befehle zur Video- und Musik-Bearbeitung sowie zum Hyper-Threading, die unter dem Begriff ”Prescott New Instructions” (PNI) oder auch SSE3 zusammengefasst werden. Damit sollen typische Aufgaben der CPU schneller erledigt werden können als mit den bisher zur Verfügung stehenden Instruktionen. Für eine Nutzung dieser Erweiterung des Befehlssatzes müssen allerdings die Programme zumindest neu kompiliert, d.h. unter Berücksichtigung der PNI erneut in eine Maschinen-verständliche Form übersetzt werden. Im Idealfall werden die Applikationen schon mit den PNI entwickelt, um die Leistungsfähigkeit der neuen Befehle voll ausnutzen zu können.

Eine weitere Änderung an der Architektur des Prescott im Vergleich zum Northwood ist eine deutlich längere Pipeline. Dies wurde erst in diesen Tagen von einem Intel-Mitarbeiter offiziell bestätigt, ohne dass dieser sich aber auf die Anzahl der Stufen festlegen wollte, die die Pipeline besitzen wird. Der Pentium 4 Northwood verfügt über eine 20-stufige Pipeline. Glaubt man derzeit umher gehenden Gerüchten, wird die Pipeline des Prescott etwa 30 Stufen besitzen.
”Er wird eine längere Pipeline haben”, sagte der Intel-Repräsentant. ”Je länger die Pipeline, desto weniger kann pro Taktzyklus abgearbeitet werden und man kann den Prozessor beschleunigen.”
Der Vorteil einer längeren Pipeline ist, dass sie deutlich höhere Taktfrequenzen erlaubt als eine kürzere. Der Prescott wird vermutlich mit 3.4 GHz starten und soll im Laufe diesen Jahres auf 4 GHz oder mehr beschleunigt werden.
Allerdings birgt eine längere Pipeline auch das Risiko einer insgesamt schlechteren Pro-MHz-Leistung, wie Intel bereits bei der Einführung des Pentium 4 (Willamette Kern) im Herbst 2000 erfahren musste. Bei gleicher Taktfrequenz konnte sich der damals neue Pentium 4 mit seiner 20-stufigen Pipeline nur selten gegen Pentium III und AMD Athlon durchsetzen, die mit 10 bzw. 15 Stufen pro Pipeline auskommen. Je länger die Pipeline der anliegenden, nacheinander abzuarbeitenden Befehle ist, desto häufiger kommt es zu ”Vorhersagefehlern”, bei denen die Befehle in der Pipeline neu angeordnet werden müssen, um die Verarbeitung sicher zu stellen. Dies dürfte anfangs auch ein leistungshemmendes Problem des Prescott sein. Der Athlon 64 besitzt dagegen nur eine 12-stufige Pipeline. Dafür liegt dieser auch noch weit unter 3 GHz realer Taktfrequenz. AMD geht hier technisch einen ganz anderen Weg als Intel, die langfristig aber nicht auf eine längere Pipeline verzichten können, wollen sie weiter an der Taktschraube drehen.
Wie sich die Neuerungen des Prescott tatsächlich auf die Leistung in der Praxis auswirken, werden die ersten Test in der nächsten Zeit zeigen.

Quelle: ZDNet