Pentium D [2] — это линейка 64-разрядных процессоров x86-64 для настольных ПК , основанных на микроархитектуре NetBurst , которая представляет собой двухъядерный вариант Pentium 4 производства Intel . Каждый процессор состоял из двух ядер. Первый процессор бренда под кодовым названием Smithfield, изготовленный по 90-нм техпроцессу , был выпущен 25 мая 2005 года, а девять месяцев спустя последовал 65-нм Presler. [3] Основная реализация 90-нм процессора Smithfield и более позднего 65-нм процессора Presler спроектирована по-разному, но функционально одинакова. 90-нм процессор Smithfield содержит один кристалл с двумя соединенными, но функционально отдельными ядрами ЦП, вырезанными из одной пластины . Более поздний Presler, изготовленный по 65-нм техпроцессу, использовал многокристальный модульный пакет, в котором на подложке ЦП находились два дискретных кристалла, каждый из которых содержит одно ядро. Ни 90-нм Smithfield, ни 65-нм Presler не были способны к прямой связи между ядрами, вместо этого они полагались на северный мост для передачи информации между двумя ядрами.
К 2004 году процессоры NetBurst достигли барьера тактовой частоты в 3,8 ГГц из-за ограничения по температуре (и мощности), примером которого является расчетная тепловая мощность Presler в 130 Вт [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 содержал существенных обновлений конструкции, [6] что по-прежнему приводило к относительно высокому энергопотреблению. [4]
Последней датой поставки чипов Presler с двумя кристаллами было 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 выполнять многопоточные приложения, типичные для перекодирования аудио и видео, сжатия , редактирования и рендеринга фотографий и видео , а также трассировки лучей . Однопоточные приложения, включая большинство старых игр, не получают особой пользы от второго ядра по сравнению с одноядерным процессором с одинаковой 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 использования двухъядерных процессоров.
В 2008 году многие бизнес-приложения не были оптимизированы для работы с несколькими ядрами. Они работали с одинаковой скоростью, когда не выполняли многозадачность на процессорах Pentium D или более старых процессорах Pentium 4 с одинаковой тактовой частотой. [ нужна цитация ] Однако в многозадачных средах, таких как BSD , Linux , операционные системы Microsoft Windows , другие процессы часто выполняются одновременно; если они требуют значительного времени процессора, каждое ядро процессора Pentium D может обрабатывать разные программы, улучшая общую скорость обработки по сравнению с одноядерным аналогом Pentium 4.
В апреле 2005 года крупнейший конкурент Intel, компания AMD , представила на рынке двухъядерные процессоры x86, предназначенные для рабочих станций и серверов , и была готова выпустить аналогичный продукт, предназначенный для настольных компьютеров . В ответ Intel разработала Smithfield, первый двухъядерный процессор x86, предназначенный для настольных компьютеров, опередивший AMD Athlon 64 X2 на несколько недель. Intel впервые выпустила Smithfield 16 апреля 2005 года в виде процессора Pentium Extreme Edition 840 с поддержкой технологии Hyper-threading 3,2 ГГц . 26 мая 2005 года Intel выпустила линейку процессоров под брендом Pentium D с начальной тактовой частотой 2,8, 3,0 и 3,2 ГГц и номерами моделей 820, 830 и 840 соответственно. В марте 2006 года Intel выпустила последний процессор Smithfield — Pentium D 805 начального уровня с тактовой частотой 2,66 ГГц и шиной 533 МТ/с . Было обнаружено, что относительно дешевый 805-й процессор легко разгоняется ; Частота 3,5 ГГц была возможна при хорошем воздушном охлаждении . Запустить его на частоте более 4 ГГц можно было с помощью водяного охлаждения , и на этой скорости 805 превзошел по производительности топовые процессоры (май 2006 г.) 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 мощность 130 Вт.
Все процессоры Smithfield состояли из двух 90-нм ядер Prescott , расположенных рядом друг с другом на одном кристалле , с 1 МБ кэш-памяти уровня 2 (L2) на ядро. Гиперпоточность была отключена во всех процессорах Smithfield серии Pentium D 8xx, 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 производились для форм-фактора LGA 775 . Единственными материнскими платами , которые гарантированно работали с процессорами Pentium D (и Extreme Edition), были платы на базе чипсетов 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 питанием, хотя они были исправлены в версии X16. Чипсеты серий 915 и 925 вообще не работали с Smithfields, поскольку они не поддерживали более одного ядра (чтобы помешать производителям создать дешевую материнскую плату с двумя процессорами, способную поддерживать процессоры Xeon , как это произошло с набором микросхем 875P). . Чипсеты серий 865 и 875 поддерживали многопроцессорную обработку. Материнские платы с ними могут быть совместимы с Pentium D и обновленным BIOS .
Через неделю после запуска Intel официально опровергла сообщение [9] в Computerworld Today Australia о том, что процессоры под брендом Pentium D включают в свое оборудование «секретные» функции управления цифровыми правами , которые могут использоваться Microsoft Windows и другими операционными системами, но не были публично раскрыто. Хотя Intel признала, что в наборах микросхем серий 945 и 955 присутствовали некоторые технологии DRM, она заявила, что масштабы этих технологий преувеличены и что рассматриваемые технологии присутствовали в наборах микросхем Intel начиная с 875P.
Pentium Extreme Edition (PXE) был представлен на форуме разработчиков Intel весной 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 торговой маркой Smithfield, но с включенной технологией Hyper-threading , поэтому в любой операционной системе было четыре логических процессора. Он также имел разблокированный множитель, облегчающий разгон. Первоначально он был выпущен как Intel Pentium Extreme Edition 840 с частотой 3,20 ГГц в начале 2005 года по цене 999,99 долларов США ( цена OEM ) или 1200 долларов США (розничная цена). Единственными наборами микросхем, 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 набором микросхем Intel серии 945 приведет к отключению Hyper-threading.
Последнее поколение процессоров под маркой Pentium D было Presler, выпущенное 16 января 2006 года, идентифицированное кодом продукта 80553 и состоящее из двух 65-нм техпроцессных ядер, которые также встречаются в процессорах Cedar Mill под брендом Pentium 4 . Преслер представил многокристальный модуль, или MCM, который состоял из двух одноядерных кристаллов, расположенных рядом друг с другом на одной подложке. Это позволило Intel производить эти процессоры с меньшими производственными затратами за счет более высокой производительности. Presler поддерживался теми же чипсетами, что и Smithfield. Он производился по технологии 65 нм, аналогичной Yonah . Преслер взаимодействовал с системой, используя FSB 800 МТ/с , и два его ядра также взаимодействовали с помощью FSB, как и в Смитфилде. Преслер также включил 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 второго уровня размером 2×2 МБ. В число его моделей входили 915, 920, 925, 930, 935, 940, 945, 950 и 960 (с соответствующей тактовой частотой 2,8, 2,8, 3,0, 3,0, 3,2, 3,2, 3,4, 3,4 и 3,6 ГГц).
Все степпинги моделей Presler 915, 920, 925, 930 и 935, а также степпинги C1, D0 940, 945 имели TDP 95 Вт . Все остальные модели (т.е. некоторые модели с тактовой частотой 3,2 ГГц или выше) имели номинальную мощность 130 Вт, что означает увеличение энергопотребления на 37%. [10]
[*] В первой партии процессоров Presler (версия B1) функция EIST была отключена при обновлении микрокода из-за проблем со стабильностью. Это повлияло только на его 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 исправлениям.
Pentium Extreme Edition, основанный на двухъядерном процессоре Pentium D под маркой Presler, был представлен как модель 955 с частотой 3,46 ГГц и использовал FSB 1066 МТ/с по сравнению с 800 МТ/с в версии, отличной от Extreme. Вторая версия, 965 с 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 для использования только с набором микросхем Intel 975X, но он также мог работать с набором микросхем 955X, хотя эта комбинация не поддерживалась Intel. i975X оснащен южным мостом ICH7R и поддерживает все процессоры Pentium 4, Pentium D и Pentium Extreme Edition с разъемом LGA 775 (Socket T).
Бренд Pentium D был объединен с брендом Pentium 4 , и 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 сценарии с одним процессором соединение ЦП с северным мостом является двухточечным, и единственное реальное требование состоит в том, чтобы оно было достаточно быстрым, чтобы обеспечить подачу данных в ЦП из памяти .
Оценивая Pentium D, важно отметить, что это, по сути, два процессора в одном корпусе и что он будет сталкиваться с теми же проблемами конкуренции за шину , что и пара Xeon до появления архитектуры двойной независимой шины, представленной с двухъядерным процессором Dempsey. Ксеоны. Если использовать грубую аналогию, можно сказать, что вместо использования одного кабеля между процессором и северным мостом необходимо использовать Y-разветвитель. Если оставить в стороне сложные проблемы, такие как когерентность кэша , каждое ядро может использовать только половину пропускной способности FSB 800 МТ/с при большой нагрузке.
Конкурирующий AMD Athlon 64 X2 , хотя и работал на более низких тактовых частотах и не имел технологии Hyper-Threading , имел ряд существенных преимуществ перед Pentium D, таких как встроенный контроллер памяти , высокоскоростная шина HyperTransport , более короткий конвейер (12 стадий по сравнению с Pentium D 31) и лучшая производительность с плавающей запятой [11] более чем компенсируют разницу в тактовой частоте. Кроме того, в то время как Athlon 64 X2 унаследовал зрелую многоядерную логику управления от многоядерного Opteron , Pentium D, похоже, был запущен в производство в спешке и по сути состоял из двух процессоров в одном корпусе. Действительно, вскоре после запуска массовых процессоров под брендом Pentium D (26 мая 2005 г.) и Athlon 64 X2 (31 мая 2005 г.) возник консенсус, что реализация многоядерности AMD превосходит реализацию Pentium D. [12] ] [13] В результате этого и других факторов AMD на какое-то 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 , используя микроархитектуру Core (которая была основана на архитектуре Pentium M , которая сама была основана на Pentium III Tualatin). Новые двухъядерные процессоры Pentium выделяют значительно меньше тепла (максимум 65 Вт), чем Pentium D (максимум 95 или 130 Вт). Они также работают на более низких тактовых частотах, имеют только до 2 МБ кэш-памяти L2, тогда как Pentium D имеет до 2 × 2 МБ, и у них отсутствует Hyper-threading.
Pentium Dual-Core имеет более широкий исполнительный блок (четыре процессора по сравнению с тремя у Pentium D), а длина его 14-ступенчатого конвейера составляет менее половины длины Pentium D, что позволяет ему превосходить Pentium D в большинстве приложений, несмотря на имеющий более низкую тактовую частоту и меньший объем кэш-памяти L2.