معالج ال Pentium 4 ومميزاته–الجزء الثاني

6- Cache متابعة التنفيذ Execution Trace Cache:

بدلاً من استخدام ال L1-Instruction Cache التي كانت في Pentium III يستخدم Pentium 4 سمة جديدة تسمى Execution Trace Cache تعمل على توفير الوقت وتبسيط مسألة جلب شفرة الأمر وفك شفرته.

7- ماكينة التنفيذ السريعة The Rapid Execution Engine:

يبين شكل (2-21) جميع وحدات التنفيذ في المعالج Pentium 4 بما فيها من ماكينة التنفيذ السريعة "Rapid Execution Engine" ووحدات التنفيذ الغير سريعة أيضاً. الجزء الأساسي في ماكينة التنفيذ السريعة هو وحدات ال ALU المزدوجة الضخ (2xALU) ووحدات ال AGU المزدوجة الضخ (2xAGU) ومعنى كلمة مزدوجة الضخ "Double-Pumped" أن كل وحدة من هذه الوحدات تعمل بضعف نبضات ساعة المعالج، لأن كل منهم يمكنه أن يستقبل (Micro-Operation)Mop كل نصف دورة ساعة. معنى هذا أن جميع ال Mops التي يمكن معالجتها عن طريق ال Rapid Execution Engine تنفذ في نصف دورة ساعة فقط وبالطبع هذا شيء ممتاز هناك أوامر لا يمكن تنفيذها بواسطة ال Rapid Execution Engine مثل هذه الأوامر أو ال MOPs تحتاج إلى استخدام وحدة ال ALU البطيئة "Slow ALU" الوحيدة وهي ليست مزدوجة الضخ طبعاً أغلب الأوامر تحتاج إلى استخدام هذا المسار للأسف الشديد. تمكن الميزة التي يتمتع بها ال Pentium 4 وهي ميزة الدقة المضاعفة المعروفة بالاسم "Double Precision Streaming SIMD Extensions" والتي يرمز لها بالرمز (SSE2) من معالجة البيانات ذات الأطوال 128-bit بأداء أفضل. وعموماً فأن معالج ال Pentium 4 يمكنه معالجة البيانات التي أطوالها 128-bit بأحد الخيارات التالية والتي يعتمد على الدقة الأحادية المعروفة بالرمز SSE والبعض الأخر يعتمد على الدقة المضاعفة SSE2.

§ تقسيم البيانات (128-bit) إلى أربعة قيم ذات علامة عشرية Floating Point أحادية الدقة 4 Single Precision FP Values (SSE)

§ تقسيم البيانات (128-bit) إلى قيمتين ذات علامة عشرية (FP) ثنائية (مضاعفة) الدقة 2 Double Precision FP Values (SSE2)

§ قيمة واحدة مضاعفة الدقة بطول 16-Byte Value (SSE2) 16 Bytes

§ قيمة واحدة مضاعفة الدقة بطول 8-Word Value (SSE2) 8 Words

§ أربعة قيم مضاعفة الدقة كل منهما بطول 2-Word

4- Double Word Values (SSE2)

§ قيمتين كل منها بطول 4- Words

2-Quad Word Values (SSE2).

§ قيمة واحدة (عدد صحيح) Integer بطول 128-bit

1-(128-bit) Integer Value (SSE2)

8- وحدة الـ Trace Cache Branch Prediction:

تفخر شركة إنتل بوحدة تنبوء التفرع Branch Prediction Unit التي تعاون Cache متابعة التنفيذ "Execution Trace Cache" والتي فيها ال Branch Target Buffer ثمانية أمثال الموجود في Pentium III تخفض هذه الوحدة من نسبة التوقعات الخاطئة بمقدار 33 في المائة مما كان في الـPentium III

9- الـHyper Pipeline:

أحد السمات المعروفة جداً عن المعالج Pentium 4 هي طول المسار الأنبوبي الطويل جداً Very Long Pipeline فهو لا يقل عن 20 مرحلة مقابل عشرة مراحل فقط في معالج الـPentium III والغرض من أن يكون الـPipeline في معالج الـPentium 4 طويل جداً هو رغبة شركة إنتل في أن يستطيع المعالج استقبال معدلات ساعة عالية جداً.

يمكن للـPipeline بمعالج الـPentium 4 حفظ 128 أمراً In-Flight يتضمنهم 48 أمر تحميل و 24 أمر تخزين ما يحدث داخل الـ"Trace Cache" يمثل المراحل الخمس الأولى فقط من الـPipeline بمعالج الـPentium 4، أما ما يلي ذلك فهو الخطوات التالية:

· تحديد مواقع الموارد Allocate Resourcesد

· إعادة تسمية المسجلات Register Renamuing

· الكتابة في طابور (مسجل) الأمر Write Into The MOP Queue

· الكتابة في الـ"Schedulers" وحساب التابعات.

· Write Into The Schedulers And Compute Dependencies

· إرسال الأوامر "Mops" إلى وحدات التنفيذ الخاصة بهم Dispatch Mops to Their Execution Units

· قراءة ملف المسجلات Read Register file

10- تغليف رقاقة المعالج "Package" والـ"Socket":

بمقارنة مساحة رقاقة المعالج الـPentium 4 بمساحة رقاقة الـ Pentium III أو Athlon أو Duron نجدها أكبر من الضعف. ولا غرابة في ذلك، لأن رقاقة الـPentium 4 تحتوى على 42 مليون ترانزستور مقابل 3 مليون ترانزستور في رقاقة معالج "Athlon" تمت حماية قالب السليكون بغطاء معدني بدلاً من تعرضه للجو الخارجي وتعرضه للتلف خصوصاً أثناء تركيب المصرف الحراري وهذا ما كان يحدث في معالج الـPentium III

يبين شكل (2-25) الـ Socket 423 التي يستخدمها المعالج الـ Pentium 4 وهي تحتوى على 423-pin أي تزيد عن معالج الـPentium III بمقدار 53-Pin معظم هذه الـPins لإمداد الـPentium 4 بالقدرة الكهربية التي يحتاجها المعالج.

استمرت إنتل في تطوير معالج الـPentium 4 فقدمت في الآونة الأخيرة معالج الـ Pentium 4 سرعة القلب تصل إلى 2.8 GHz وسرعة ناقل الجانب الأمامي (FSB) 533 MHz ويستخدم هذا المعالج Socket جديدة هي الـ Socket 478 ذات الـ 478-Pin مزود هذا المعالج بمروحة ومصرف حراري "Heat Sink" وCache حجمها 512 KB وتعتمد تكنولوجيا العناصر الالكترونية داخل المعالج على التكنولوجيا 0.13 ميكرون. فيما يلي المواصفات الرئيسية لهذا المعالج:

· 2.8 GHZ Clock Speed.

· 533 MHz System Bus.

· 512 KB L2 Advanced Transfer Cache

· mPGA-478 (Socket 478) From Factor.

· Featuring the Intel Net Burst Micro Architecture.

· Compatible with existing Intel Architecture-based soft ware.

· Streaming SIMD Extension 2 (SSE2) Instructions.

· Intel MMX media Enhancement Technology.

· Integrated Caches in include 12-K Micro-OP Trace Cache And 8-KB L1 Data Cache In Addition to 13 Cache Memory.

· Based upon Intel's Leading 0.13 Micro Manufacturing Process Technology.

أخيراً الـPentium 4 القادم إلينا تلك الأيام القريبة، أعلنت شركة إنتل عن قدوم ذلك المعالج في ثوبه الجديد في 14 نوفمبر عام 2002 أي قبل معرض لافيجاس (المعروف باسم Comdex Trade) بأيام سرعة هذا المعالج 3 GHz ويعتمد على تكنولوجيا جديدة تسمى "Hyper Threading" تجعل هذه التكنولوجيا المعالج متميزاً في أدائه لدرجة عالية جداً. بواسطة تكنولوجيا الـ Hyper Threading فإن مناطق مختلفة داخل المعالج مثل وحدة النقطة العائمة (الخاصة بحسابات العلامة العشرية) ووحدة الإعداد الصحيحة Integer Unit يمكنها أن تعالج أجزاء مختلفة في وقت واحد.

أيضاً من خريطة إنتاج المعالجات لشركة إنتل المنشورة في شبكة الانترنت إنتاج معالج Pentium 4 في الفترة من يناير 2003 إلى يونيو 2003 سرعته 3.06 GHz ويستخدم الرقاقة Intel 845 Chipset