Pentium D [2] — это ряд 64-разрядных процессоров x86-64 для настольных ПК на базе микроархитектуры NetBurst , которая является двухъядерным вариантом Pentium 4 , производимого Intel . Каждый процессор состоял из двух ядер. Первый процессор бренда под кодовым названием Smithfield, произведенный по 90-нм техпроцессу , был выпущен 25 мая 2005 года, а через девять месяцев за ним последовал 65-нм Presler. [3] Реализация ядра в 90-нм Smithfield и более позднем 65-нм Presler спроектирована по-разному, но функционально одинакова. 90-нм Smithfield содержит один кристалл с двумя соединенными, но функционально отдельными ядрами ЦП, вырезанными из одной пластины . Более поздний 65-нм Presler использовал многочиповый модульный пакет, в котором два дискретных кристалла, каждый из которых содержал одно ядро, находились на подложке ЦП. Ни 90-нм Smithfield, ни 65-нм Presler не были способны осуществлять прямую связь между ядрами, вместо этого для передачи информации между двумя ядрами использовалась связь северного моста .
К 2004 году процессоры NetBurst достигли порога тактовой частоты в 3,8 ГГц из-за теплового (и энергетического) предела, примером которого является 130-ваттная тепловая мощность Presler [4] (более высокий TDP требует дополнительного охлаждения, которое может быть чрезмерно шумным или дорогим). Будущее принадлежало более энергоэффективным и медленным двухъядерным процессорам на одном кристалле вместо двух. [5] Однако Pentium D не предлагал значительных улучшений в конструкции, [6] что по-прежнему приводило к относительно высокому энергопотреблению. [4]
Окончательная дата отгрузки двухъядерных чипов Presler была 8 августа 2008 года, [7] что ознаменовало конец бренда Pentium D, а также микроархитектуры NetBurst. Линейка Pentium D была удалена из официальных прайс-листов 13 июля 2010 года.
Двухъядерный процессор способен запускать многопоточные приложения, типичные для перекодирования аудио и видео, сжатия , редактирования и рендеринга фото и видео , а также трассировки лучей . Однопоточные приложения, включая большинство старых игр, не получают большой выгоды от второго ядра по сравнению с одноядерным процессором с такой же тактовой частотой. Тем не менее, двухъядерный процессор полезен для запуска как клиентских, так и серверных процессов игры без заметной задержки в любом потоке, поскольку каждый экземпляр может работать на другом ядре. Кроме того, многопоточные игры выигрывают от двухъядерных процессоров.
В 2008 году многие бизнес-приложения не были оптимизированы для многоядерных процессоров. Они работали с одинаковой скоростью, когда не были многозадачными на процессорах Pentium D или более старых процессорах Pentium 4 с той же тактовой частотой. [ необходима цитата ] Однако в многозадачных средах, таких как операционные системы BSD , Linux , Microsoft Windows , другие процессы часто работают одновременно; если они требуют значительного времени ЦП, каждое ядро процессора Pentium D может обрабатывать разные программы, что повышает общую скорость обработки по сравнению с его одноядерным аналогом Pentium 4.
В апреле 2005 года крупнейший конкурент Intel, AMD , выпустил на рынок двухъядерные процессоры x86, предназначенные для рабочих станций и серверов , и был готов выпустить сопоставимый продукт, предназначенный для настольных компьютеров . В ответ Intel разработала Smithfield, первый двухъядерный процессор x86, предназначенный для настольных компьютеров, опередив AMD Athlon 64 X2 на несколько недель. Intel впервые выпустила Smithfield 16 апреля 2005 года в виде Pentium Extreme Edition 840 с тактовой частотой 3,2 ГГц и поддержкой Hyper-threading . 26 мая 2005 года Intel выпустила линейку процессоров под брендом Pentium D с начальными тактовыми частотами 2,8, 3,0 и 3,2 ГГц с номерами моделей 820, 830 и 840 соответственно. В марте 2006 года Intel выпустила последний процессор Smithfield, начальный уровень Pentium D 805, работающий на частоте 2,66 ГГц с шиной 533 МТ/с . Относительно дешевый 805 оказался очень разгоняемым ; 3,5 ГГц часто были возможны при хорошем воздушном охлаждении . Работа на частоте более 4 ГГц была возможна при водяном охлаждении , и на этой скорости 805 превзошел топовые процессоры (май 2006 года) от обоих основных производителей ЦП (AMD Athlon 64 FX-60 и Intel Pentium Extreme Edition 965 ) во многих тестах, включая энергопотребление. [8]
Модели 805 и 820 имели TDP 95 Вт . Все остальные модели имели номинальную мощность 130 Вт.
Все процессоры Smithfield были сделаны из двух 90 нм ядер Prescott , расположенных рядом друг с другом на одном кристалле с 1 МБ кэша уровня 2 (L2) на ядро. Гиперпоточность была отключена во всех Pentium D 8xx-серии Smithfield, за исключением Pentium Extreme Edition 840. Smithfield не поддерживал Intel VT-x — виртуализацию Intel x86 (ранее Vanderpool).
Все процессоры Pentium D поддерживали Intel 64 (ранее EM64T), XD Bit и выпускались для форм-фактора LGA 775. Единственными материнскими платами, которые гарантированно работали с процессорами под маркой Pentium D (и Extreme Edition), были те, которые были основаны на чипсетах Intel серий 945, 955, 965 и 975 , а также nForce 4 SLI Intel Edition и ATI Radeon Xpress . Pentium D 820 не работал с чипсетом nForce 4 SLI Intel Edition из-за некоторых проблем с конструкцией питания, хотя они были исправлены в версии X16. Чипсеты серий 915 и 925 вообще не работали с Smithfield, поскольку они не поддерживали более одного ядра (чтобы производители не выпускали дешевые двухпроцессорные материнские платы, способные поддерживать процессоры Xeon , как это произошло с чипсетом 875P). Чипсеты серий 865 и 875 поддерживали многопроцессорность. Материнские платы с ними могли быть совместимы с Pentium D с обновленным BIOS .
Через неделю после запуска Intel официально опровергла сообщение [9] в Computerworld Today Australia о том, что процессоры под маркой Pentium D включают в себя «секретные» функции управления цифровыми правами в своем оборудовании, которые могут использоваться Microsoft Windows и другими операционными системами, но публично не раскрываются. Хотя Intel признала, что в чипсетах серий 945 и 955 были некоторые технологии DRM, она заявила, что масштаб этих технологий был преувеличен, и что рассматриваемые технологии присутствовали в чипсетах Intel со времен 875P.
Pentium Extreme Edition (PXE) был представлен на весеннем форуме Intel Developers Forum 2005 года, не путать с « Pentium 4 Extreme Edition » (более ранним одноядерным процессором, занимавшим ту же нишу). Процессор был основан на двухъядерном Pentium D под маркой Smithfield, но с включенной технологией Hyper-threading , поэтому любая операционная система видела четыре логических процессора. Он также имел разблокированный множитель, что позволяло легче разгонять процессор. Первоначально он был выпущен как Intel Pentium Extreme Edition 840 с тактовой частотой 3,20 ГГц в начале 2005 года по цене 999,99 долларов США ( цена OEM ) или 1200 долларов США (розничная цена). Единственными чипсетами, которые работали с Extreme Edition 840, были Intel 955X, NVIDIA nForce4 SLI Intel Edition и ATi Radeon Xpress 200. Использование процессора Pentium Extreme Edition с чипсетом серии Intel 945 отключит технологию Hyper-Threading.
Последним поколением процессоров под маркой Pentium D был Presler, выпущенный 16 января 2006 года, идентифицированный по коду продукта 80553 и изготовленный из двух ядер 65 нм процесса , которые также встречаются в процессорах Pentium 4 Cedar Mill . Presler представил многочиповый модуль, или MCM, который состоял из двух одноядерных кристаллов , размещенных рядом друг с другом на одном корпусе подложки. Это позволило Intel производить эти процессоры с меньшей себестоимостью производства в результате более высокого выхода годных. Presler поддерживался теми же чипсетами, что и Smithfield. Он производился с использованием 65 нм технологии, аналогичной Yonah . Presler взаимодействовал с системой с помощью 800 MT/s FSB , и его два ядра также взаимодействовали с помощью FSB, как и в Smithfield. Presler также включал Intel VT-x (ранее Vanderpool) – хотя это было ограничено моделями 9x0, а не моделями 9x5 – Intel 64 , XD bit и Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST). Presler был выпущен в первом квартале 2006 года с кэшем 2×2 МБ уровня 2. Его модели включали 915, 920, 925, 930, 935, 940, 945, 950 и 960 (с тактовой частотой 2,8, 2,8, 3,0, 3,0, 3,2, 3,2, 3,4, 3,4 и 3,6 ГГц соответственно).
Все степпинги моделей Presler 915, 920, 925, 930 и 935, а также степпинги C1, D0 моделей 940, 945 имели TDP 95 Вт . Все другие модели (т. е. определенные модели с тактовой частотой 3,2 ГГц или выше) были рассчитаны на 130 Вт — на 37% больше потребляемой мощности. [10]
[*] В первой партии процессоров Presler (ревизия B1) функция EIST была отключена обновлением микрокода из-за проблем со стабильностью. Это повлияло только на энергопотребление в режиме ожидания и тепловыделение. Чипы с работающим EIST начали поставляться во втором квартале 2006 года. У них был другой номер S-Spec, который можно найти в документации Intel по ошибкам.
Pentium Extreme Edition на базе двухъядерного Pentium D под брендом Presler был представлен как модель 955 с тактовой частотой 3,46 ГГц и использовал FSB 1066 MT/s по сравнению с 800 MT/s в не-Extreme edition. Вторая версия, 965 с тактовой частотой 3,73 ГГц, появилась в марте 2006 года. Оба процессора также оснащены технологией Hyper-Threading и разблокированным множителем. Оверклокеры смогли разогнать ядро до 4,26 ГГц с помощью воздушного охлаждения, просто повысив разблокированный множитель процессора.
Presler Extreme Edition предназначался только для работы с чипсетом Intel 975X, он также мог работать с чипсетом 955X, хотя эта комбинация не поддерживалась Intel. i975X имел южный мост ICH7R и поддерживал все процессоры LGA 775 (Socket T) Pentium 4, Pentium D и Pentium Extreme Edition.
Бренд Pentium D был объединен с брендом Pentium 4 , а 27 июля 2006 года на смену ему пришла линейка процессоров под брендом Core 2 с микроархитектурой Core , выпущенная в виде двух- и четырехъядерных процессоров под брендами Duo, Quad и Extreme.
В однопроцессорном сценарии соединение ЦП с северным мостом является двухточечным , и единственным реальным требованием является его достаточно высокая скорость для обеспечения ЦП данными из памяти .
При оценке Pentium D важно отметить, что по сути это два ЦП в одном корпусе и что он столкнется с теми же проблемами конкуренции на шине , что и пара Xeon до архитектуры Dual Independent Bus, представленной в двухъядерных Dempsey Xeon. Если использовать грубую аналогию, то можно сказать, что вместо использования одного кабеля между ЦП и северным мостом нужно использовать Y-разветвитель. Оставляя в стороне такие сложные вопросы, как когерентность кэша , каждое ядро может использовать только половину пропускной способности FSB в 800 МТ/с при большой нагрузке.
Конкурирующий AMD Athlon 64 X2 , хотя и работал на более низких тактовых частотах и не имел гиперпоточности , имел некоторые существенные преимущества перед Pentium D, такие как интегрированный контроллер памяти , высокоскоростная шина HyperTransport , более короткий конвейер (12 этапов по сравнению с 31 у Pentium D) и лучшая производительность с плавающей точкой , [11] более чем компенсирующая разницу в чистой тактовой частоте. Кроме того, в то время как Athlon 64 X2 унаследовал зрелую многоядерную логику управления от многоядерного Opteron , Pentium D, по-видимому, был запущен в производство в спешке и по сути состоял из двух ЦП в одном корпусе. Действительно, вскоре после запуска основных процессоров под маркой Pentium D (26 мая 2005 г.) и Athlon 64 X2 (31 мая 2005 г.) возник консенсус о том, что реализация многоядерности AMD превосходит реализацию Pentium D. [12] [13] В результате этого и других факторов AMD на некоторое время превзошла Intel по продажам настольных ПК в розничных магазинах США, хотя Intel сохранила общее лидерство на рынке благодаря своим эксклюзивным отношениям с прямыми продавцами, такими как Dell. [14]
В 2007 году Intel выпустила новую линейку процессоров для настольных ПК под брендом Pentium Dual Core , использующую микроархитектуру Core (которая была основана на архитектуре Pentium M , которая, в свою очередь, была основана на Pentium III Tualatin). Новые процессоры Pentium Dual-Core выделяют значительно меньше тепла (макс. 65 Вт), чем Pentium D (макс. 95 или 130 Вт). Они также работают на более низких тактовых частотах, имеют только до 2 МБ кэш-памяти L2, в то время как Pentium D имеет до 2×2 МБ, и у них отсутствует Hyper-threading.
Pentium Dual-Core имеет более широкий исполнительный блок (ширина в четыре этапа по сравнению с тремя у Pentium D), а его 14-ступенчатый конвейер составляет менее половины длины конвейера Pentium D, что позволяет ему превосходить Pentium D в большинстве приложений, несмотря на более низкую тактовую частоту и меньший объем кэш-памяти L2.