Intels Pentium 4 Prescott im Detail

Designoptimierungen

Neben den erwähnten, von außen sichtbaren Neuerungen hat sich beim Prescott unter der Haube einiges radikal verändert. Diese Umbauten haben alle den Zweck, die Taktfrequenz weiter nach oben zu treiben.

Ein großes Problem innerhalb eines CPU-Cores ist die Verteilung des Taktsignals. Der Takt sorgt dafür, dass die Funktionsblöcke synchronisiert arbeiten und beispielsweise Daten erst übernehmen, wenn die vorgeschaltete Stufe stabile Ausgangssignale liefert.

Bedingt durch die Laufzeit der elektrischen Signale variiert der Takt einzelner Funktionsblöcke aber abhängig von ihrer Position auf dem Die. Wie im Bild zu sehen, hängen beim Northwood einzelne Bereiche um über 20 ps nach. Da der Taktzyklus bei einer 5-GHz-CPU nur noch 200 ps dauert, vereitelt dieser so genannte Skew eine saubere Synchronisierung der Funktionsblöcke. Ein derartiges Design ist für hohe Taktraten daher nicht geeignet.

Beim Prescott haben die Ingenieure die Clock-Verteilung komplett neu entwickelt. Wie im Skew-Diagramm des Prescott zu sehen ist, weicht sie nur nochmaximal 7,5 ps ab. Dies ist weniger als die Schaltzeit des einfachsten logischen Gatters, eines Inverters. Wenn man die 20-ps-Skew des Northwood und dessen Taktfrequenz zu den 7,5 ps in Relation setzt, ist diese Clock-Verteilung des Prescott für Taktraten bis 8 GHz geeignet.