Pentium 4 et i850

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Le 07 juin 2001
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Six mois après la sortie du premier Pentium 4, Intel annonce coup sur coup la disponibilité du modèle cadencé à 1.7GHz et une baisse de prix sans précédent afin de compenser les jusque-là très mauvaises ventes de son petit dernier. C'est surtout l'occasion pour nous de faire le point sur un processeur qui n'a pas fini de faire parler de lui !


Le Pentium 4 dans le détail


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Mettre au point un nouveau type de processeur n'est pas chose aisée. Cela demande d'importants investissements tant financiers, qu'humains et nécessite beaucoup de temps. Il n'est donc pas surprenant que les constructeurs veuillent rentabiliser leur mise de fonds en utilisant et réutilisant une même architecture pour plusieurs gammes de Processeurs. Le Pentium 4 constitue donc une petite révolution pour Intel dans la mesure où il marque justement le passage à une nouvelle architecture, chose qui ne s'était pas vue depuis 1996 et l'arrivée du Pentium Pro.

En effet depuis cette date les innovations apportées par les ingénieurs d'Intel aussi efficaces soient-elles ne sont jamais que du "bricolage" (sacrés bricoleurs quand même !) pour concurrencer la récente architecture K7 du concurrent AMD (qui date de 1999) et atteindre des fréquences toujours plus élevées. Rappelons tout de même la performances du fondeur texan qui est passé avec la même architecture de 150 MHz en 1996 à 1 GHz aujourd'hui ! Mais aussi performante soit-elle cette architecture qui a vu la finesse de gravure passée de 0.6 à 0.18 microns (avec de nombreuses étapes, 0.5, 0.35, 0.25...) avait grand besoin d'être dépoussiérée.

Dépoussiérée pour faire face au concurrent AMD bien sûr, mais surtout pour pouvoir atteindre des fréquences plus élevées. En effet à fréquence égale on sait que le Pentium III peut tenir tête au plus puissant de ses concurrents et qu'il est même plus puissant dans certains cas, mais au niveau des fréquences accessibles il est clair qu'il est limité, comme en a témoigné le retrait du modèle à 1.13 GHz en juillet 2000 pour cause d'instabilités.


L'architecture NetBurst


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Derrière ce nom qui fleure bon le marketing, se cache le cœur de la nouvelle architecture d'Intel. Cette appellation regroupe la plupart des innovations inhérentes au Pentium 4 et qui devraient donc se retrouver dans les prochains processeurs du fondeur. Il ne s'agit pas d'accélérer Internet comme Intel s'amuse à en parler dans ces publicités et l'accès à vos sites favoris sera toujours aussi lent si vous utilisez un modem 56k. En revanche cette "NetBurst" offre de nouvelles fonctions pour le moins intéressantes, que nous allons maintenant détailler :

- Bus système plus rapide (400 MHz)
- Gestion avancée de la mémoire cache interne
- Meilleure prédiction de branches
- 20 niveaux de Pipeline
- Amélioration de la FPU et des instruction multimédia (SSE2)

FSB "Quad Pumped" ?


Le Bus système atteint des niveaux sans précédent pour un processeur x86. En effet Intel a plus que triplé la bande passante des anciens Pentium III, qui grâce à leur FSB de 133 MHz offraient un maximum de 1064 Mb/s. De son côté AMD avec son architecture EV6 (depuis peu à 133 MHz également) et l'utilisation d'un système "Double Pumped" peut se prévaloir d'une bande passante de 2128 Mb/s.

La technologie NetBurst est quant à elle dite "Quad Pumped", le résultat est simple et si en réalité le bus ne fonctionne qu'à 100 MHz, il est capable de travailler sur 4 mots de 64 bits à la fois et permet donc de parler de "400 MHz". Le calcul est rapide, on obtient alors une bande passante de 3200 Mb/s !

Une mémoire cache supérieure


La mémoire cache a elle aussi subi d'importantes modifications, mais le gain est de prime abord plus difficile à percevoir. En effet Intel a choisi de diminuer la taille du cache dit L1 (premier niveau de mémoire cache intégrée au processeur), qui passe ainsi de 16 Ko pour le Pentium 3 à 8 Ko pour son successeur ! Ce qui ne représente plus que le 8ème de ce qu'offre un Athlon !

En fait c'est dans les caractéristiques techniques de ce cache qu'il faut chercher les améliorations. Alors qu'un Pentium III cadencé à 1 GHz ne disposait que d'une bande passante de 14.9 Gb/s, le Pentium 4 peut lui avancer des chiffres impressionnants : 48 Gb/s pour le modèle à 1.5 GHz ! La raison de cela est le temps de latence singulièrement réduit puisqu'il passe de 3ns à 1.4ns dans le cas de notre nouveau cobaye. Il en va de même pour la mémoire cache L2, qui dispose aussi d'un temps de latence nettement inférieur mais qui conserve cette fois la même taille que pour le Pentium III, à savoir 256 Ko.

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Hyper Pipeline ?


Encore une appellation anglo-saxonne pas forcément évidente pour nous francophones. Lorsqu'un processeur traite une information, il doit normalement la finir complètement avant de passer à une autre. Disposer de niveaux de pipeline lui permet de découper le traitement de données en plusieurs étapes et donc de commencer à s'occuper d'une nouvelle avant que le cycle de la première ne soit terminé. Cela fait bien évidement gagner du temps et permet de gérer un nombre beaucoup plus important d'informations à la fois. Les deux concurrents actuels sont très proches dans ce domaine, le Pentium 3 dispose en effet d'un Pipeline sur 10 niveaux et l'Athlon sur 11, en revanche le Pentium 4 fait là encore très fort dans la mesure où il n'offre pas moins de 20 niveaux de Pipeline.

On s'en doute ces 20 niveaux de pipeline vont permettre de traiter beaucoup plus d'infos en même temps. Mais il faut aussi savoir que de découper le traitement de cette manière permet d'atteindre des fréquences plus élevées et laisse donc à Intel une certaine marge de manœuvre pour le futur de son nouveau bébé.

Il existe en revanche un défaut pour le moins important à ces 20 niveaux de Pipeline. En effet le traitement s'y effectue par ce qu'on appelle la prédiction de branches, c'est à dire qu'en quelque sorte le processeur devine les instructions qu'on va lui demander en fonction de ce qu'il a déjà reçu. Le plus souvent il tombe juste (93% des cas pour un Pentium 4 contre 90% pour un Pentium 3), mais s'il devait se tromper il lui faudrait perdre beaucoup de temps pour reprendre son erreur. Il n'est effectivement pas possible de reprendre un traitement avant d'avoir "vidé" tout les niveaux de Pipeline et on se doute que vider 20 niveaux est plus long que d'en vider 10 !

De nouvelles instructions


Alors que pendant des années Intel n'avait pas rajouté d'instructions à ses processeurs, les choses se sont quelques peu bousculées ces derniers temps. Nous avons d'abord eu droit au MMX, ensuite coup sur coup les deux fondeurs ont sortis le 3D Now! et le SSE.

Aujourd'hui Intel offre encore de nouvelles instructions, 144 pour être précis, sous l'appellation de SSE2. De nouvelles instructions permettent normalement d'accélérer certaines tâches ou de faciliter le travail des programmeurs. Encore faut-il que ceux-ci y trouvent un intérêt ou veuillent bien les utiliser.

Intel compte bien que ces nouvelles instructions deviennent en quelque sorte un standard et si l'avenir est le seul à pouvoir nous le certifier, il semblerait qu'AMD aussi y croit puisqu'il a annoncé un support complet des ces nouvelles instructions dans sa prochaine gamme de processeurs (les Hammers).
Modifié le 01/06/2018 à 15h36
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