Prescott技術剖析

[mancool]

Rupert Goodwins / ZDNet China譯　　

Intel每次發佈新款處理器時，都會大肆宣揚一番，然而這次新處理器Prescott的發佈活動卻進行的非常低調，這是為什麼呢？

和之前幾款處理器的發佈相比，Prescott的發佈並沒有如同過去一樣刻意宣揚。這對於一款擁有領先的技術並且千呼萬喚始出來的新處理器來說，似乎太奇怪了。然而，儘管Prescott擁有諸多先進的設計和製造工藝，但這並不能直接導致性能大幅提升。事實上，這款複雜的Prescott處理器所扮演的角色，就是直接代替最後一款以Northwood核心設計的Pentium 4處理器。



造價更低廉

目前Intel最重要的任務之一就是降低成本，而看來Intel很快就可以從Prescott處理器最重要的改變－90奈米處理器上獲益。目前的Northwood核心Pentium 4處理器由於採用130奈米製程，其體積已經縮小到了140平方公釐。而相對新一代的Prescott處理器僅有112平方公釐，這意味著每片晶圓上能製造出更多的處理器。由於Intel已經轉向製造面積更大的晶圓，再加上處理器的面積縮小了，因此Intel在每片晶圓上可以製造出比以前多3倍的處理器。雖然Intel從不會在處理器上標明製造成本，但Prescott處理器的造價肯定比之前的Northwood核心Pentium 4處理器要便宜不少。



速度和原料

雖然體積較小的處理器很可能比大的處理器更快（因為每個邏輯單元會有更少的電子駐留），Prescott處理器發佈時的最高時脈只是3.4GHz（新的3.4GHz版Northwood Pentium 4和Pentium 4 Extreme Edition也在同一時間發佈）。不過Intel表示，由於strained silicon（張力矽晶）技術，不久之後Prescott處理器的最高頻率可達5GHz。張力矽晶是借助外力改變分子結構，以使電子更容易通過晶格的技術。Intel目前已經將放棄老式的鈷矽材料而轉用鎳矽材料，它也能減少電子運動的阻力。晶片主要子系統的電路設計可以說非常特別，晶片上那些為了改善clock distribution而設計的匯流排與控制邏輯，不只代表著邏輯性的功能連結，也使用同樣的物理區域。

Prescott處理器性能提升最直接的原因就是更大的快取：1MB的第2層快取記憶體、16KB的第1層快取記憶體，和可以存儲12k micro-ops的指令快取，而在以往的Pentium中，晶片將機器碼轉譯成內部指令，然後再執行。 這些micro-ops的管理更多的是和晶片設計有關：Prescott導管長度為Northwood核心/20 stages的一半，大多數時候這種設計會加速程式的運行，然而一旦導管錯誤的載入了指令，它將給性能帶來很大的損失。

因為當這種情況發生時，晶片會清空導管並重新載入命令，越長的流水線，其清空和重載指令的時間就越長。這意味著同頻率下，在運行某些代碼時，Prescott的速度並不比Northwood快，但是在更高的速度下，比如4GHz，其處理速度肯定會更快。

相對於Northwood的SSE2指令補充，Prescott新增添了13條PNI（Prescott New Instructions）。這其中大部分都是用來進行矩陣運算，例如動態影像、繪圖以及信號處理，這些可能讓未來多媒體應用程式的運作效果更好。

更有趣的是，Intel還加入了兩個同步指令：MONITOR 和MWAIT。MONITOR會在記憶體中建立一個區域，然後處理器會監視其中的信號；而MWAIT則告訴處理器可以暫時停止處理線程或者邏輯處理器分派的工作。這兩個命令對於優化虛擬處理器、多處理器以及超執行緒（Hyperthread）程式都非常有用，也許會在未來的處理器中形成一個同步方法指令集。不過，和其他PNI指令一樣，要支援這個命令，軟體必須被重新改寫。所以對於現有程式來說，這些指令還沒有什麼實際效果。

隱藏特性

雖然Intel還沒有公佈報告，不過我們認為Prescott也許會包含一些會在日後披露出來的隱藏特性，就好像早先Pentium 4中的超執行緒技術。Intel的LaGrande安全系統應該被設計在Prescott中了，不過後來Intel告訴我們，雖然內部電路已經預設好了，但是並沒有被啟用，這個特性也許會在以後的晶片中被啟用，也許要到2005年或者更久之後。雖然AMD成功發佈64位處理器的事件會加快Intel的開發腳步，不過它對外界流傳的其64位元延伸設計（Yamhill）仍然保持低調。

還有一點要補充，Prescott的外觀看起來很像現在的Pentium 4：800MHz的前端匯流排，大約100瓦的熱量（Intel說現有的散熱系統已經足夠應付這個熱量了），以及mPGA478封裝。從Northwood到Prescott的過渡應該會比較快，因為Intel將Prescott處理器的標示封裝儘可能與現有Pentium 4銜接。不過要想充分體驗Prescott的優勢，我們還要等到更高時脈的Prescott處理器上市。

[leowang]

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