进入0.09微米时代——prescott处理器全面测试

更新日期：2004-03-10 文章更新：残剑

前言：

     
  2月1日，intel官方正式发布了2004年第一批桌面处理器新品，当中最为引人瞩目的就是基于prescott内核构建的0.09微米新制程pentium4处理器了，也就是内核为prescott的第三代pentium4处理器，prescott正式名称已经确定为pentium 4e。

prescott pentium4处理器简介：

        

  prescott核心的pentium 4e处理器，采用0.09微米工艺制造，采用800mhz前端总线，配备16k一级缓存和1mb二级缓存，支持sse-3指令集，另外还新增加13条新指令。第三代netbrust架构，更大的16kb l1和1mb l2 cache允许在每个时钟周期内传输更多的数据，这对于ht技术的帮助很明显，当两个线程同时运行在一颗处理器上需要更多的缓存空间。另外intel还改进了prescott的分支预测单元，指令调度和整数执行核心，以适应增加的管线长度（pipeline stages）。

prescott 31级管线，冲击5g！

     
  基于0.13微米制造工艺的northwood核心的pentium 4处理器理论上的最高极限频率大约在3.6-3.8ghz之间。成为制约northwood的主要因素，intel在新一代pentium 4处理器上仍然延长了管线，相对northwood采用的20级来说，intel又把prescott管线加长了11级，达到了前所未有的31级管线，加上0.09微米工艺的应用，这一切都为prescott尽快冲上5ghz的频率打下了基础。

  但是管线过长也不见得是件好事，首先，长流水线的优势必须在达到一定频率后才能够体现出来，在目前3g左右的频率没有多大意义。intel在推出长流水线处理器的初期，由于市场因素，不可能马上推出较高频率的新处理器，所以31级管线的威力要等4g以后在能施展出来。

0.09微米制造工艺的诱惑：

  0.09微米制造工艺是大家最关心的问题，在intel公布的0.09微米工艺细节中，有一项名为“硅拉伸”（strained silicon）的技术。其实这项技术的原理其实很简单：通过拉伸硅片，硅原子间的距离增大，电流经过时其阻力必然比原来更小，即让晶体管在“开”的状态下将允许更多电子经过。采用硅拉伸技术后，晶体管的电流量比原来增大了10%至20%，这有助于微处理器性能的提高。

           
  图上方是晶体管显微照片，下面两个小图则通过对比突出了硅拉伸技术带来的好处：下面右侧小图显示出硅原子被“拉”开后，减少了对电流的阻力。

 prescott使用7层带有low-k绝缘层的low-k铜连接，使用了新的carbon-doped oxide（cdo）绝缘体材料，减少了线到线之间的电容，允许提高芯片中的信号速度和减少功率消耗。
 

prescott新增指令详解：

  新增加的13条sse3指令集在144条多媒体指令的基础上增强超线程同步指令、视频编码指令、以及浮点和复数运算增强指令。新的指令包括：fisttp、addsubps、addsubpd、movsldup、movshdup、movddup、lddqu、haddps、hsubps、haddpd、hsubpd、monitormwait。