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2000年11月20日，Intel正式发布了下一代处理器――奔腾4。这不仅仅是一款新产品的发布，它还标志着一个处理器新时代的开始，奔腾4可以说对Intel至关重要。《电脑报》评测实验室抢先取得奔腾4处理器和i850主板的测试样品，本周我们就和《电脑报》的读者一起来看看这款目前还难得一见的奔腾家族新成员。
登场的契机
从8086开始，大约每3～4年，Intel会将处理器的核心架构更新换代。目前市场上的Intel处理器都基于P6内核，从第一块基于P6核心的处理器――奔腾Pro问世以来，已经过了近五年时间。在这五年中，P6内核经过MMX和SSE两次指令集扩展，产品从低端的赛扬到高端的Coppermine，直到服务器专用的Xeon，真的算得上是物尽其用了。在Intel原来的计划中，继P6之后登场的是IA－64体系的P7（Merced）核心，令Intel难堪的是应该在1998年量产的Merced直到现在还没有搞妥当。并且，AMD推出的Athron处理器和EV6总线超乎Intel想象的厉害，其设计明显优于P6核心，凭借这一利器，AMD可以轻轻松松地同时在高低端市场和Intel展开全面竞争。更严重的问题是，在制程工艺相同的情况下，Athron可以比P6取得更高的时钟频率，而时钟频率正是Intel长期以来的绝对领先领域，可以说是最后一道防线，当1.13GHz奔腾Ⅲ出现问题时，这最后的一道防线似乎也要失守了。在这种情况下，Intel实在是需要一款新产品登场救急。幸运的是Intel有两套独立的处理器研发队伍，尽管研发P7团队遭到了挫折，另一研发团队还是可以及时地推出P67（Willamette）核心，它的第一款实用产品就是奔腾4。
很难说奔腾4是一个周密策划的产品。这项计划最初只是为了把P7的x86指令扩展为64位，算是P7计划的一个部分，后来才转为开发出新一代32位x86内核。该计划原本的名称是P67，它在1998年正式归入Intel的规划表，代号：Willamette，当初人们甚至搞不清楚Willamette计划的目的所在。现在看起来，Intel倒是走了一步好棋：如果Merced能够正常运作，Willamette就是面向低端市场的主力产品，如果Merced出了什么状况（事实就是如此），Willamette还可以当作一条保险绳。
功能简介
奔腾4
奔腾4 的核心面积为217 mm2，是奔腾Ⅲ的两倍多，接近Athron的两倍，在核心中集成了4200万个晶体管。从核心面积大小显露出来的信息是奔腾4的产量不会太高，而且其价格可能不会太便宜。
它的针脚数为423针，比奔腾Ⅲ多出53针。问题是Intel会在Socket423上坚持多长时间呢？按计划，2001年下半年将会推出Socket478，那时Socket423会处于什么样的地位呢？
目前的奔腾4仍然使用0.18微米工艺、铝连接技术制造，可能一直要到明年年底，Intel才会在更高频率的奔腾4中采用0.13微米制造工艺和铜导线连接技术。
目前已经推出的奔腾4包括1.4GHz和1.5GHz两款，稍后会推出频率较低的产品，不过都是GigaHz级别。出乎大多数人意料的是奔腾4的功率实际上只有52瓦，远低于预计的68到76瓦。
奔腾4采用了Intel最新的“NetBurst”核心体系。从字面意义上看，“NetBurst”是Net（网络）和Burst（淬发）的组合词，希望读者不要认为使用奔腾4处理器会大幅度提高网络连接的速度，对于这个名字，Intel或许另有深意吧。
按照Intel的提法，奔腾4包括了四项特色技术，它们是400MHz system bus、Hyper－pipelined technology、Rapid execution engine和Execution trace cache。另外，还在P6核心基础上增强了四项功能：Advanced Dynamic Execution, Advanced Transfer Cache, Enhanced Floating Point ＆ Multimedia Unit, and Streaming SIMD Extensions 2。
400MHz system bus
在奔腾4系统中，系统的时钟频率还是100MHz，数据宽度为64bit，但是它采用了“quad－pumped”技术。像AGP4×一样，它可以在不提高频率的情况下以4倍速传输数据，这意味着奔腾4的带宽达到了8 byte×100 million/s×4=3200MB/s，还远远超过了增强EV6总线的2133 MB/s。
Hyper－pipelined technology
这可能是奔腾4采用的新技术中最为重要的一项。奔腾4的管线深度是P6核心奔腾Ⅲ处理器的两倍，在关键的分支预测和恢复管线上，奔腾4包括20个工位而奔腾Ⅲ只有10个，这意味着奔腾4在每个时钟周期处理的任务要少于奔腾Ⅲ。Hyper－pipelined带来的好处显而易见，它的每一个工位只需要较少的晶体管和门电路，这使得奔腾4可以在未改进制程之前就可以达到较高的频率。
也许读者要问：既然更精细地划分管线工位可以提高频率，为什么不将它分到50个或者100个？这是因为频率的提高还受到其它因素的影响，所以这一方法不是无限适用的。并且，过细的分支预测会导致准确率降低，一旦分支树预测失误，必须回到出发点重新开始，这会大幅度降低性能。因为新算法的采用，奔腾4的分支预测准确率并没有下降，根据Intel的资料，它反而比奔腾Ⅲ减少了约33％的错误率。
Rapid execution engine
奔腾4的核心中包括能够“倍速操作”的ALU（Arithmetic Logic Unit整数逻辑单元）和AGU（Address Generation Unit地址发生单元）各两个，也就是说在每一时钟周期可以进行两次操作，理论上相当于以3GHz运行。这可能会使奔腾4的整数性能达到前所未有的高度。所有采用NetBurst核心体系的处理器都将拥有这一特征。
Execution trace cache
奔腾4采用的L1－Cache是一种崭新的模式，解释起来相当复杂。令人吃惊的是奔腾4只有8K的数据缓存，采用动态模式，可以处理12000条μOP （Micro－Operation/Operand Intel指令的名称，这些指令可以被执行单元理解和操作）。奔腾4的L1－Cache采用4路联合体系和64byte缓冲线，双端口设计使它可以同时进行读和写操作。
在奔腾4增强的四种功能中，增强型浮点/多媒体单元和SSE2指令集特别值得注意，这使得奔腾4在多媒体解码以及3D游戏中可以发挥出更高的性能。不过跟以前的MMX和SSE一样，SSE2指令集需要软件厂商的支持。在今年的COMDEX上，超过60家软件公司已经宣布对SSE2提供支持。
I850芯片组
Intel850芯片组是目前唯一支持奔腾4的主板芯片组。82850 Memory Controller Hub (MCH)芯片支持双重RambusDRAM 内存通道和奔腾4的400 MHz总线,，也支持AGP 4×。它的I/O Controller Hub仍然采用82801BA (ICH2)，支持ATA/100。
总体上看，i850芯片组并没有提出什么新的技术亮点，它仍然采用Intel Hub体系，双重RambusDRAM 内存通道也是一项成熟技术，在Intel840E芯片组上使用了相当长的时间。至于ICH2芯片的各项技术特色也早已是人尽皆知了。
测试样品简介
我们用来测试的是一颗1.5GHz的奔腾4处理器和微星MSI 850Pro主板。
处理器
外观上，奔腾4和Coppermine比较相似，不过封装形式有很大的不同，它的面积比Coppermine稍大。从处理器的正面来看，绿色的电路板上是一层面积较小的褐色电路板，上面安装了一块厚厚的散热片。散热片上标志出这颗处理器仍然是Intel的测试版本，在哥斯达黎加生产。实际上，Coppermine的核心直接接触到风扇散热片，散热效果很好，为什么频率更高，功率更大的奔腾4要在核心外包上散热片呢？这是因为Coppermine的封装确实比较脆弱，在操作时稍有不慎，就可能对CPU造成物理损伤。奔腾4的核心面积更大，危险程度更高，所以不得不采取保护措施，散热片实际上起到了盔甲的作用。奔腾4的底面更具特色，它的针脚不再是对称分布，四边型的四个边分别是五、六、七、八列针脚不等。且不论这样的针脚排列方式是否有什么特殊意义，最直接的好处是：安装CPU时，插错方向实际是不可能的事了。在奔腾4核心的背面，还有12颗电器元件。
主板
搭配进行本次测试的主板是微星MSI－6339，当然，它基于Intel850芯片组。参加测试的这块主板已经是正式上市的版本，看来微星公司的行动相当敏捷，已经为奔腾4的全面上市做好了完全地准备。
MSI 850 主板的编号为MS－6339，这款ATX结构的主板做工很不错，提供一条AGP Pro插槽，五条PCI插槽和CNR扩展槽，按微星一贯的作风，扩展槽都采用了名牌大厂――FOXCONN的产品。MS－6339提供4条RambusDRAM扩展槽，为了配合处理器、内存和加速卡，它在电源方面有特别周密的考量。这款主板集成了AC’97声卡，接口都符合PC’99规范，用不同颜色加以区分。当然它也包括微星的特色技术故障诊断指示灯，用户可以通过四颗LED不同的颜色组合方式，来发现和排除常见的故障。
i850芯片组的82850 MCH芯片的封装形式和奔腾4相同，看上去非常精致。MSI 850Pro在MCH芯片上安装了大大的散热片，可见82850的发热量不会很小。Socket423也非常有特色，它的周围有四个固定孔，可以用来固定专用的奔腾4风扇。而插座上的风扇卡明显比Socket370插座宽，也就是说普通风扇无法安装到Socket423插座上。
在本文的下篇中，奔腾4和i850的组合将携手出击，参加全面的性能大考验。（钟建勇）
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