AMDs Athlon 64 und Athlon 64 FX gibt es für unterschiedliche, aber auch einen gemeinsamen Sockel. Verschiedene Cache-Größen bei manchmal sogar gleicher Model-Number und unterschiedliche HyperTransport-Busgeschwindigkeiten machen die Unterscheidung nicht einfacher. Kompliziert ist es auch beim Athlon XP, denn vom ihm gibt es Varianten mit drei verschiedenen FSBs und diversen Cache-Größen. Und nicht jedes Socket-A-Mainboard für Athlon-XP-Prozessoren unterstützt alle Modelle - hier kommt es auf den Chipsatz an.
Intel macht es mit seinem Pentium 4 nicht weniger kompliziert: Auch hier gibt es drei verschiedene FSB-Taktfrequenzen, der L2-Cache wurde verdoppelt, und ein Sockelwechsel fand ebenfalls schon statt. Einfacher wird es auch mit den Hyper-Threading-, Extreme-Edition- und Prescott-Varianten nicht. Und schließlich bietet Intel noch die Celerons an, denen im Prinzip nur weniger Cache spendiert wurde.
In diesem Artikel finden Sie ausführliche Details zu den einzelnen Prozessoren. Wie sich die CPUs in der Performance unterscheiden, können Sie hier nachlesen.
Details zum Athlon 64
Den Athlon 64 positioniert AMD als Mainstream-Desktop-Prozessor. Zum Launch im September 2003 bietet AMD den Athlon 64 als Modell 3200+ mit einer Taktfrequenz von 2,0 GHz und 1 MByte L2-Cache an. Die Modell-Palette ergänzen inzwischen Versionen 2800+, 3000+ und 3200+ mit 512 KByte L2-Cache (letztere mit 2,2 GHz Taktfrequenz). Aktuelles Topmodell ist der Athlon 64 3700+ mit 2,4 GHz Taktfrequenz und 1 MByte L2-Cache. Die Model-Number soll die Leistungsfähigkeit des Prozessors wie beim Athlon XP bei allen wichtigen Benchmarks wiedergeben. Die CPUs nehmen Socket 754 Platz und besitzen einen HyperTransport-Bus mit 800 MHz Taktfrequenz.
Seit Juni 2004 bietet AMD den Athlon 64 als Modell 3500+ und 3800+ im neuen Socket 939 an. Diese Prozessoren stattet AMD durchgehend mit 512 KByte L2-Cache aus. Alle Athlon-64-Versionen besitzen einen L1-Cache von je 64 KByte für Befehle und Daten - unverändert zum Athlon XP.
Weitaus tief schürfender sind beim Athlon 64 die Änderungen, die schon im Vorfeld der Befehlsabarbeitung erfolgen. So hat AMD die TLBs einer Überarbeitung unterzogen und die Sprungvorhersage verbessert. Neben der bekannten 3DNow!-Professional-Technologie enthält der Athlon-64-Core auch eine SSE2-kompatible Einheit.
Wie bei allen AMD64-Prozessoren integriert AMD auch beim Athlon 64 einen Speicher-Controller. Während die Athlon-64-Modelle für den Socket 754 nur eine Single-Channel-Variante besitzen, können die 939er CPUs auf einen Dual-Channel-Controller zurückgreifen. Neben DDR400-SDRAM unterstützen die CPUs Speicher mit 200, 266 und 333 MHz Taktfrequenz. Mit ECC-Support wartet der Athlon 64 ebenfalls auf.
Die Fertigung des Athlon 64 erfolgt im 0,13-µm-Prozess mit SOI-Technik. Das 193 mm² große Die der Prozessoren mit 1 MByte L2-Cache besteht aus insgesamt 105,9 Millionen Transistoren. Modelle mit 512 KByte L2-Cache begnügen sich mit 68,5 Millionen Transistoren auf einer Die-Fläche von 144 mm².
Ausführliche Grundlagen über die AMD64-Architektur können Sie in einem separaten Artikel bei tecCHANNEL nachlesen.
"Cool 'n' Quiet"-Technologie
Mit den Athlon-64-CPUs bietet AMD erstmals ein Powermanagement in einem Desktop-Prozessor an. Die Cool 'n' Quiet getaufte Stromspartechnologie regelt dynamisch die Taktfrequenz und Core-Spannung der CPU.
Das Verfahren basiert auf PowerNow! der AMD-Mobile-Prozessoren. Der Athlon 64 passt mit Cool 'n' Quiet die CPU-Leistung in 32 Stufen an. Dabei differiert die Taktfrequenz zwischen 800 MHz und dem Maximum (2,4 GHz beim Modell 3800+). Mit dem Arbeitstakt gekoppelt wählt der Prozessor die passende Core-Spannung - sie variiert zwischen 1,3 und 1,5 V.
AMD behält die "Cool 'n' Quiet"-Technologie den Athlon-64-Prozessoren vor. Die Highend-CPU Athlon 64 FX unterstützt das Stromsparverfahren nicht.
Details zum Athlon 64 FX
Mit dem Athlon 64 FX offeriert AMD eine Highend-Desktop-CPU. Zum Start im September 2003 gab es sie als Athlon 64 FX-51 mit einer Taktfrequenz von 2,2 GHz. Im Februar 2004 löste das Modell Athlon 64 FX-53 mit 2,4 GHz den FX-51 ab. Die Prozessoren verwenden wie der Opteron den Socket 940. Seit Juni 2004 bietet AMD den Athlon 64 FX-53 parallel im neuen Socket 939 an.
Die Model-Number "51 & 53" ist laut AMD eine eigene Performance-Einstufung innerhalb der Athlon-64-FX-Reihe. Sie korreliert nicht mit den Modellbezeichnungen des Opteron.
Der Core des Athlon 64 FX ist mit dem Athlon 64 und Opteron im Prinzip identisch. Der L1-Cache mit je 64 KByte für Befehle und Daten sowie der 1024 KByte fassende L2-Cache bleiben bei der Highend-Desktop-CPU unverändert. Wie der Opteron verfügt der Athlon 64 FX über ein Dual-Channel-Speicher-Interface. Die CPUs unterstützen DDR200-, DDR266-, DDR333- und DDR400-SDRAM. ECC-Support ist ebenfalls gegeben. Alle DIMM-Module müssen bei den Socket-940-Modellen wie bei Opteron-Systemen "registered" sein. Der Athlon 64 FX-53 für den Socket 939 greift auf normale Speichermodule zurück.
Gemeinsam mit der Opteron-100-Serie ist dem Athlon 64 FX nur ein HyperTransport-Interface mit 800 MHz Taktfrequenz - die 939er Version arbeitet mit 1000 MHz. Multiprozessor-Support bietet die Desktop-CPU nicht. Wie alle AMD64-Prozessoren fertigt AMD den Athlon 64 FX mit 0,13 µm Strukturbreite und SOI-Technik. Auch die Transistorzahl ist mit 105,9 Millionen des 193 mm² großen Siliziumplättchens unverändert.
AMD will vom Athlon FX stets nur eine Taktfrequenz-Variante gleichzeitig anbieten. Künftige Modelle mit höherer Taktfrequenz sollen die vorhandene CPU sofort aus dem Produktportfolio streichen.
Ausführliche Grundlagen über die AMD64-Architektur können Sie in einem separaten Artikel bei tecCHANNEL nachlesen.
Details zum Athlon XP Barton
Der Barton ist nicht viel mehr als ein Thoroughbred-Core mit 512 statt bisher 256 KByte L2-Cache. Über eventuell vorgenommenes zusätzliches Feintuning schweigt sich AMD aus.
Wie der Thoroughbred wird der Barton in 0,13-Mikron-Kupfertechnologie in AMDs Fab 30 in Dresden gefertigt. Für den L2-Cache steigt die Zahl der Transistoren von 37,6 Millionen beim Thoroughbred auf jetzt 54,3 Millionen an. Dadurch wurde das Die mit nun 101 statt 84 mm2 ebenfalls größer belegt.
AMD gibt für den Athlon XP 3000+ die Typical Thermal Power (TTP) mit 58,4 Watt und die Maximum Thermal Power mit 74,3 Watt an. Beim Athlon XP 2800+ mit Throroughbred-Core waren es 64,0 und 74,3 Watt. Trotz mehr Transistoren eine geringere Leistungsaufnahme? Die Antwort liegt in der niedrigeren Taktfrequenz des Athlon XP 3000+. Vergleicht man die Angaben mit einem gleich getakteten Thoroughbred-Athlon, dann schneidet der Barton schlechter ab.
Ausschließlich für Großkunden produziert AMD mit dem "Thorton" noch eine spezielle Version des Athlon XP. Thorton basiert auf dem Barton-Core, die Hälfte des 512 KByte großen L2-Caches ist aber deaktiviert. Er ist als günstige Variante 2200+ im Angebot.
Details zum Athlon XP/MP Thoroughbred
Der Thoroughbred wird in Kupfertechnologie in AMDs Fab 30 in Dresden gefertigt. Deutlich sichtbar sind die positiven Auswirkung der verfeinerten Fertigungstechnologie mit 0,13 µm Strukturbreite. Das Die des Thoroughbred fällt mit 80 mm² deutlich kleiner aus als das des Palomino mit 128 mm². Die Transistorzahl konnte infolge eines optimierten Die-Layouts und der geringeren Anforderungen an die Spannungsstabilisierung von 37,5 auf 37,2 Millionen reduziert werden.
Die positiven Auswirkungen der 0,13-Fertigungstechnologie zeigen sich bei einem Blick in die Datenblätter von Palomino- und Thoroughbred-Athlon-XP. Die niedrigere Core-Spannung des Thoroughbred führt zu einer geringeren Leistungsaufnahme. Beim Athlon XP 1700+ mit 1,5 Volt beträgt die Typical Thermal Power beispielsweise 44,9 Watt gegenüber dem alten Athlon XP 1700+ mit 1,75 Volt und 53,8 Watt.
Ab dem Athlon XP 2400+ verwendet AMD den Thoroughbred-B-Core. Die B-Revision weist zwar keine Architektur-Änderungen auf, ist aber mit einem zusätzlichen Metall-Layer versehen. Der Core besteht nun aus neun Layern. Die Die-Fläche hat sich dadurch auf 84 mm² vergrößert. Auch die Transistor-Anzahl hat beim Thoroughbred-B mit 37,6 Millionen wieder geringfügig zugenommen.
Details zum Athlon XP/MP Palomino
Von den Thunderbird-Athlons unterscheidet sich der Athlon XP bis zur Model-Number 2100+ äußerlich durch das braune OPGA-Gehäuse. Technisch ist der XP mit dem MP identisch, denn er basiert auf dem Palomino-Core. Bei diesem wiederum handelt es sich um eine Weiterentwicklung des Thunderbird-Core, der letzten wirklichen Athlon-Neuerung bei AMD. Das Feintuning am Palomino-Core schlägt sich sichtbar in der Die-Größe nieder: Das Siliziumplättchen ist von 120 mm2 beim Athlon Thunderbird auf 128 mm2 gewachsen. Im Vergleich zum in 0,18 Mikron gefertigten Pentium 4 ist AMDs jüngster Sprössling immer noch klein.
Die Fertigung des Athlon XP mit Palomino-Core bis Model-Number 2100+ erfolgt in einem 0,18-Mikron-Prozess. Die Core-Spannung beträgt 1,75 V. Dank Sockel-A-Kompatibilität laufen Athlon-XP-Prozessoren in älteren Socket-A-Mainboards - ein neues BIOS ist allerdings zwingend erforderlich. Nur so wird auch 3DNow! Professional unterstützt, hinter dem sich neben dem bekannten 3DNow!-Befehlssatz 52 weitere Multimedia-Befehle verstecken. Sie entsprechen dem kompletten SSE-Befehlssatz des Pentium III, dessen Integration durch das erneuerte Lizenzabkommen mit Intel möglich war. Die SSE2-Erweiterungen des Pentium 4 bietet der Athlon XP aber nicht.
Änderungen gab es beim Cache-Management. Über ein verbessertes spekulatives Data Prefetch per Hardware holt sich der Athlon XP vorausschauend komplette Cache Lines (64 Bytes) in den 256 KByte großen L2-Cache. Besonders Applikationen mit großen Daten-Arrays sollen davon profitieren. Zusätzlich optimierte AMD die TLBs: Der L1-Data-TLB wurde von 32 auf 40 Einträge vergrößert, der L2-Instruction- und Data-TLB nutzen jetzt eine exklusive Architektur, so dass es zwischen den Cache-Hierarchien nicht mehr zu Dubletten kommt. Ferner lassen sich die TLB-Einträge spekulativ erneuern. Die Summe der Neuerungen fasst AMD unter dem Marketing-Namen Quantispeed für die komplette Mikroarchitektur zusammen.
Model-Number
Die Model-Number erinnert an das Performance-Rating (PR) aus den Tagen des AMD K5. Der war damals schon bei gleicher Taktfrequenz schneller als Intels Pentium. Und wie heute machte Intel das einfach durch höhere Taktfrequenz wett. Die gewählten Benchmark-Programme für das PR waren allerdings einseitig zu Ungunsten von Intel ausgewählt und sehr Integer-lastig. Dies brachte das Performance-Rating schnell in Verruf, so dass es schließlich in der Versenkung verschwand.
Mit der Model-Number ist das alles anders und viel besser - verspricht AMD. Laut aktuellem Statement von AMD spiegelt die Model-Number "die Leistungsfähigkeit des Athlon XP bei allen wichtigen Benchmarks wider". Das bietet Spielraum für "weniger wichtige" Benchmarks, bei denen eine andere CPU schneller sein könnte.
Die bisherige Rechenweise von "66 MHz pro 100 Model-Number-Punkten" hat AMD ab dem Athlon XP 2400+ konservativer ausgelegt. Statt mit 1933 MHz arbeitet die CPU mit 2000 MHz. Beim Athlon XP 2700+ fiel die Taktfrequenzsteigerung durch die gleichzeitige Anhebung des FSB auf 333 MHz allerdings gering aus. Der ebenfalls mit einem 333-MHz-FSB arbeitende Athlon XP 2800+ kann wieder mit einer höheren Steigerung aufwarten.
Prozessor | Taktfrequenz |
|---|---|
Die Tabelle zeigt die Athlon-XP-Modellpalette mit ihrer tatsächlichen Taktfrequenz. | |
Athlon XP 1500+ | 1333 MHz |
Athlon XP 1600+ | 1400 MHz |
Athlon XP 1700+ | 1467 MHz |
Athlon XP 1800+ | 1533 MHz |
Athlon XP 1900+ | 1600 MHz |
Athlon XP 2000+ | 1667 MHz |
Athlon XP 2100+ | 1733 MHz |
Athlon XP 2200+ | 1800 MHz |
Athlon XP 2400+ | 2000 MHz |
Athlon XP 2600+ | 2133 MHz |
Athlon XP 2700+ | 2170 MHz |
Athlon XP 2800+ | 2250 MHz |
Barton |
|
Athlon XP 2500+ | 1833 MHz |
Athlon XP 2800+ | 2083 MHz |
Athlon XP 3000+ | 2167 MHz |
Athlon XP 3200+ | 2200 MHz |
Details zum Duron
Zur auffälligsten Neuheit des Duron mit Palomino/Morgan-Core ab 1 GHz Taktfrequenz zählt "3DNow! Professional". Hinter der Bezeichnung verbergen sich neben dem bekannten 3DNow!-Befehlsatz 52 neue Multimedia-Befehle. Diese entsprechen dem kompletten SSE-Befehlssatz des Pentium III. Die Integration war durch das erneuerte Lizenzabkommen mit Intel möglich. Kompatibilität zur SSE2-Erweiterung des Pentium 4 ist nicht vorhanden.
Änderungen gibt es auch beim Cache-Management. Über ein verbessertes spekulatives Data Prefetch holt sich der Duron 1 GHz vorausschauend komplette Cache Lines in den L2-Cache. Besonders Applikationen mit großen Daten-Arrays sollen davon profitieren. Zusätzlich optimierte AMD die TLBs: Der L1-Data-TLB wurde von 32 auf 40 Einträge vergrößert, der L2-Instruction- und Data-TLB nutzen nun eine exklusive Architektur. Ferner lassen sich die TLB-Einträge spekulativ erneuern.
Die Cache-Größe des Duron 1 GHz bleibt zu den bisherigen Durons unverändert: Der L1-Cache fasst je 64 KByte für Befehle und Daten, der L2-Cache verharrt bei 64 KByte. So erhöht sich die Anzahl der Transistoren beim Palomino-Duron von bisher 25 auf 25,18 Millionen nur minimal. Entsprechend breitete sich das Die des 0,18-µm-Prozessors nur geringfügig aus: von 100 auf 106 mm².
Der Duron ab 1 GHz setzt wie gewohnt auf den Socket-A-Steckplatz. Für die korrekte Erkennung der CPU ist allerdings ein entsprechendes BIOS-Update erforderlich. Die Core-Spannung des Duron ab 1 GHz erhöht sich von 1,6 auf 1,75 V. Der FSB taktet weiterhin mit 200 MHz (per DDR).
Für OEMs gibt es vom Duron noch eine spezielle Version mit bis zu 1,8 GHz Taktfrequenz. Dieses Modell mit dem Code-Namen "Applebred" basiert im Prinzip auf dem Thoroughbred-Core älterer Athlon-XP-CPUs
Details zum Pentium 4
Ab 2000 MHz startet der Pentium 4 mit Northwood-Core, lediglich im OEM-Geschäft gab es auch Varianten ab 1,6 GHz. Damit es nicht zu Verwechslungen mit dem älteren Pentium 4 mit Willamette-Core kommt, trägt der 2-GHz-Northwood mit 400 MHz FSB den Zusatz "A" - offiziell hört er also auf den Namen Pentium 4 2000A. Beim Pentium 4 ab 2200 MHz entfällt das "A" dagegen wieder, denn den Willamette-Pentium-4 soll es für so hohe Frequenzen nicht mehr geben.
Der FSB-Takt von 533 MHz macht eine weitere Unterscheidung bei den Northwood-Prozessoren mit gleichem Core-Takt erforderlich. Hier hängt Intel einfach ein "B" an die Taktfrequenz an. Beispiel: Pentium 4 2400B für die Variante mit 533 MHz FSB-Takt und Pentium 4 2400 bei 400 MHz Frontside-Bus. Technisch bieten die Pentium-4-CPUs mit 533 MHz FSB-Taktfrequenz nichts Neues. Sie basieren auf dem Northwood-Core.
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-Cache von 42 auf 55 Millionen. Dank der kleineren Strukturbreite wurde das Northwood-Die dennoch kleiner. Es misst nun 146 mm² im Vergleich zu 217 mm² beim Willamette.
Details zum Pentium 4 HT
Den Pentium 4 mit Hyper-Threading-Technologie bietet Intel mit den Taktfrequenzen 2,40, 2,60, 2,80, 3,00, 3,20, 3,40 (FSB800) und 3,06 GHz (FSB533) an. Seit dem 21. Mai 2003 gibt es Hyper-Threading beim Pentium 4 schon ab 2,4 GHz. Der Core des Pentium 4 HT basiert weiterhin auf dem Northwood. Da es den Pentium 4 mit 2,4, 2,6 und 2,8 GHz auch ohne Hyper-Threading gibt, ergänzt Intel die Modellbezeichnung bei den neueren CPUs nun mit einem "C", also beispielsweise Pentium 4 2,40C GHz.
Die Hyper-Threading-Grundfunktion war bereits in den früheren Pentium-4-Prozessoren integriert, aber nicht aktiv. Beim Pentium 4 HT musste Intel nur geringe Änderungen am Core durchführen. Im Wesentlichen wurde die Cache-Strategie an das "Dualprocessing" angepasst: Der Trace-Cache ist jetzt achtfach statt nur vierfach assoziativ organisiert. Außerdem weist der Trace-Cache des Pentium 4 HT Fill Buffers sowie einen Next Instruction Pointer auf. Laut Intel benötigt der Pentium 4 für das "Freischalten" der Hyper-Threading-Technologie zirka fünf Prozent mehr Die-Fläche. Bei den älteren Pentium-4-Prozessoren lässt sich Hyper-Threading nachträglich nicht aktivieren.
Das Ein- oder Ausschalten der Hyper-Threading-Funktion muss während der Power-on-Phase erfolgen: Ist hier der Prozessor-Pin A31# gesetzt, so wird Hyper-Threading abgeschaltet. Ein späteres Umschalten während des Betriebs per Software ist nicht möglich.
Der Pentium 4 mit 2,40, 2,60, 2,80, 3,00, 3,20 und 3,40 GHz mit FSB800 wird unverändert in 0,13-µm-Technologie gefertigt. Die Core-Spannung muss in einem Bereich von 1,340 bis 1,425 V liegen. Dabei kann der Prozessor in der 3,20-GHz-Variante einen maximalen Strom von 67,4 A aufnehmen. Den TDP-Wert des Pentium 4 3,20 GHz beziffert Intel mit 82,0 W.
Details zum Pentium 4 Extreme Edition
Speziell für Spieler und Power-User bietet Intel den Pentium 4 Extreme Edition an. Den Prozessor gibt es mit 3,20 und 3,40 GHz Taktfrequenz und einem FSB800. Als Besonderheit bietet die Extreme Edition einen 2048 KByte fassenden L3-Cache - die zweite Cache-Stufe bleibt mit 512 KByte unangetastet.
Der Pentium 4 Extreme Edition ist eine Mischung aus dem Northwood-Core des Pentium 4 und dem Gallatin-Core des Xeon MP. Letzterer verfügt bereits über einen 2 MByte großen L3-Cache - allerdings bei niedrigeren Taktfrequenzen für den Core und den FSB. Die Fertigung des Pentium 4 Extreme Edition erfolgt in einem 0,13-µm-Prozess. Auf einer Die-Fläche von 237 mm² breiten sich 178 Millionen Transistoren aus. Damit besitzt die Extreme Edition über dreimal soviel Transistoren wie der Pentium 4 Northwood.
Wie alle neuen Pentium 4 verfügt die auf dem IDF Fall 2003 präsentierte Extreme Edition über Intels Hyper-Threading-Technologie. Die CPU nimmt im gewohnten Socket 478 Platz und arbeitet mit den 865- und 875-Chipsätzen zusammen. Eine neue Plattform ist dadurch nicht notwendig. Intel gibt für den Pentium 4 3,20 GHz Extreme Edition einen TDP-Wert von 93,9 Watt an. Die 3,40-GHz-Version spezifiziert der Hersteller mit 102,9 Watt.
Details zum Pentium 4 Prescott
Am Markennamen Pentium 4 hält Intel beim Prescott weiterhin fest. Offiziell wird die neue CPU somit wieder als Pentium 4 Prozessor mit Hyperthreading-Technologie bezeichnet. Den Prescott gibt es zum Start mit Taktfrequenzen von 2,80, 3,00 und 3,20 GHz. Seit März 2004 gibt es zusätzlich eine 3,40-GHz-Version. Mit den gleichen Taktfrequenzen gibt es den Pentium 4 mit Northwood-Core.
Zur Kennzeichnung der Prescott-Varianten fügt Intel bei gleicher Taktfrequenz ein "E" an die Taktzahl an. Allen CPUs gemein ist der 800-MHz-FSB sowie die Unterstützung der Hyper-Threading-Technologie. Beim Prescott mit 2,80 GHz Taktfrequenz fertigt Intel zusätzlich eine Variante mit FSB533 und deaktiviertem Hyper-Threading. Diesen Prozessor tituliert Intel mit Pentium 4 2,80A GHz.
Den Pentium 4 Prescott stattet Intel mit größeren Caches aus. Der L1-Daten-Cache besitzt mit 16 KByte nun die doppelte Größe wie beim Northwood. Unverändert blieb der 12k µOps fassende Trace-Cache. Kräftig aufgestockt hat Intel auch den L2-Cache mit nunmehr 1 MByte Puffergröße. Neben einem verbesserten Hyper-Threading beherrschen die Prescott-Prozessoren Intels SSE3-Erweiterung mit 13 neuen Befehlen - Details finden Sie in diesem Artikel.
Damit die Prescott-Architektur bis Taktfrequenzen von 5 GHz gut skaliert, verlängerte Intel die Pipeline von 20 auf 31 Stufen. Die zusätzlichen Stufen befinden sich laut Intel hauptsächlich im Cache-Bereich. Falsche Sprungvorhersagen haben bei dieser Pipeline-Tiefe aber erheblich negative Auswirkungen auf die Performance. Um dem zu entgegnen, verbesserte Intel beim Prescott die Sprungvorhersage.
Mit dem Prescott schwenkt Intel gleichzeitig auf die 90-nm-Fertigungstechnolgie um. Für seine 125 Millionen Transistoren benötigt die CPU eine Die-Fläche von 112 mm². Die Leistungsaufnahme ist durch die geringere Strukturbreite allerdings nicht gesunken. Verantwortlich hierfür zeichnet der große L2-Cache. Intel spezifiziert den Pentium 4 Prescott 3,20E und 3,40E GHz mit einem TDP-Wert von 103 Watt. Damit liegen die CPUs auf dem Niveau des Pentium 4 3,40 GHz Extreme Edition. Der 3,20-GHz-Northwood begnügt sich dagegen noch mit 82,0 Watt TDP.
Sockelvarianten
Die Pentium-4-Prozessoren produzierte Intel bisher für zwei Sockeltypen. Im neueren Socket 478 gab es den Prozessor mit Willamette-Core erst ab 1,5 GHz Taktfrequenz, während der mit Northwood-Core ausschließlich dafür bestimmt ist. Das deutlich geschrumpfte Socket-478-Gehäuse nennt Intel FC-PGA2, den Socket 478 dagegen offiziell mPGA478B oder µPGA478B.
Der Socket 478 ist elektrisch und mechanisch inkompatibel zum bisherigen Socket 423 des Pentium 4. Durch die Änderungen will Intel eine bessere Stromversorgung und damit Spielraum für Taktfrequenzen bis über 3 GHz schaffen sowie die Kühlung vereinfachen. Dies scheint auch erforderlich zu sein: Für den Pentium 4 2000 gibt Intel beispielsweise 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. Ein Pentium 4 3,40 GHz Extreme Edition ist bereits bei 103 Watt angelangt.
Socket-478-Celeron
Der Celeron für den Socket 478 folgt Intels Tradition für Lowcost-Prozessoren: Ein nicht mehr ganz taufrisches Design wird zur Hälfte seines L2-Cache beraubt und zu einem niedrigeren Preis auf den Markt gebracht. Zum Zeitpunkt der Markteinführung ist der Willamette-Core schon 18 Monate alt.
Technisch hat der Willamette-Celeron mit 1,7 und 1,8 GHz also nichts zu bieten, was nicht schon beim ersten Pentium 4 realisiert war. Selbst das Gehäuse wurde inklusive der passiven Bauteile auf der Unterseite eins zu eins übernommen. Der auf 128 KByte halbierte L2-Cache bleibt die einzige "Innovation" der Budget-CPU.
Beim Celeron ab 2,0 GHz verwendet Intel dagegen den aktuellen Northwood-Core des Pentium 4. Der L2-Cache des Northwood mit 512 KByte wurde allerdings geviertelt, um wieder 128 KByte zu erreichen. Aktuell arbeitet der Celeron mit einer Taktfrequenz von maximal 2,80 GHz.
Tualatin-Celeron
Intel verwendet beim Celeron ab 1,2 GHz den Tualatin-Core, der bereits im Pentium III zum Einsatz kommt. Die CPU wird in 0,13-µm-Technologie gefertigt. Allerdings läuft der "Tualatin" nicht ohne weiteres in alten Mainboards: Durch den Die-Shrink verlangt der Prozessor eine Core-Spannung von 1,475 V. Zum Vergleich: Ein Pentium III 1000 fordert noch 1,75 V als Core-Spannung. Ein BIOS-Update zur korrekten Erkennung der höher getakteten Pentium-III-Varianten ist auf jeden Fall zusätzlich erforderlich.
Die Änderungen am Tualatin-Core beschränken sich im Vergleich zum Coppermine größtenteils auf eine verbesserte Data Prefetch Logic für den L2-Cache. Die Größe des sekundären Puffers hat sich zumindest bei den Celerons auf 256 KByte verdoppelt. Neu für den Celeron ist auch die ECC-Unterstützung des L2-Cache, den der Tualatin-Pentium-III ebenfalls bietet.
Der 4fach assoziative L1-Cache fasst je 16 KByte an Befehlen und Daten. Für eine beschleunigte Bearbeitung von Multimedia-Befehlen verfügen die Tualatin-CPUs über MMX und eine SSE-Erweiterung. Der FSB taktet beim Tualatin-Celeron mit 100 MHz, beim Tualatin-Pentium-III dagegen mit 133 MHz - der einzige Unterschied zwischen den beiden Tualatin-CPUs.
Der Celeron ist nach wie vor nicht SMP-fähig. Auch der Tualatin-Pentium-III wurde seiner Dualprozessorfähigkeit beraubt, die er mit dem Coppermine-Core noch hatte. Intel bietet den 0,13-µm-Pentium-III aber als zusätzliche Serverversion an. Dieser darf auf einen 512 KByte großen Cache zurückgreifen. Der Tualatin für Server entspricht somit von der Cache-Größe dem Mobile Pentium III Processor-M.
Celeron T | Pentium III T | |
|---|---|---|
| ||
Max. Core-Takt | 1,4 GHz | 1,4 GHz |
FSB-Takt | 100 MHz | 133 MHz |
L1-Cache | 2x 16 KByte | 2x 16 KByte |
L2-Cache | 256 KByte | 256/512 KByte |
L2-Cache ECC | ja | ja |
3D-Befehlssatz | MMX, SSE | MMX, SSE |
Multiprozessorfähig | nein | nein |
Fertigungstechnik | 0,13 µm | 0,13 µm |
Gehäuse | S370, FC-PGA2 | S370, FC-PGA2 |
Coppermine-Celeron
Intel hat bei den Celerons 950, 1000 und 1100 neben der Erhöhung der Taktfrequenz keine Änderungen am Core vorgenommen. Der Celeron-Kern basiert bei diesen Modellen auf dem Coppermine und wird in 0,18-µm-Technologie gefertigt.
Unverändert ist somit die Cache-Konfiguration: Dem L1-Cache stehen je 16 KByte für Befehle und Daten zur Verfügung. Der L2-Cache fasst 128 KByte und verzichtet auf ECC. Für eine beschleunigte Bearbeitung von Multimedia-Befehlen verfügen die Celerons über MMX und eine SSE-Erweiterung.
Die aktuelle Celeron-Reihe umfasst laut aktuellen Roadmaps fünf Varianten: 850, 900, 950, 1000 und 1100 MHz. Alle Versionen haben einen 100-MHz-FSB. Die älteren Celerons bis 766 MHz Taktfrequenz müssen sich noch mit 66 MHz begnügen. Intel bietet den Celeron im FC-PGA-Gehäuse an, das auch beim Pentium III zum Einsatz kommt.
Celeron | Pentium III | |
|---|---|---|
| ||
Max. Core-Takt | 1,1 GHz | 1,13 GHz |
FSB-Takt | 100 MHz | 100/133 MHz |
L1-Cache | 2x 16 KByte | 2x 16 KByte |
L2-Cache | 128 KByte | 256 KByte |
L2-Cache ECC | nein | ja |
3D-Befehlssatz | MMX, SSE | MMX, SSE |
Multiprozessorfähig | nein | ja |
Fertigungstechnik | 0,18 µm | 0,18 µm |
Gehäuse | S370, FC-PGA | S370, FC-PGA |
Fazit
Die Vielfalt der Prozessoren mit verschiedenen Architekturen und Sockeltypen wird immer größer. Selbst innerhalb einer CPU-Serie gibt es oft entscheidende Änderungen am Core. Trotz unverändertem Sockelsteckplatz unterstützen ältere Mainboards dann die neue CPU oft nicht mehr. Gerne erhöhen die Hersteller im Laufe des Lebenszyklus eines Prozessors auch die FSB-Taktfrequenz. Mit einem BIOS-Update ist es dann nicht mehr getan, ein neues Mainboard mit passendem Chipsatz wird erforderlich.
Übersichtlicher wird die Lage auch in Zukunft nicht. Intel plant Ende Juni 2004 einen neuen Socket T für den Pentium 4. Und AMD hat bereits Anfang Juni 2004 mit dem Socket 939 eine weitere Variante ins Leben gerufen. Für diesen Steckplatz gibt es sowohl den Athlon 64 als auch den Athlon 64 FX. Diese CPUs haben sich zumindest bisher durch verschiedene Sockel unterschieden. (cvi)