pentium 4 | |
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UPC | |
Producción | de 2000 a 2008 |
Desarrollador | Intel |
Fabricante | |
Frecuencia de la CPU | 1,3-3,8 GHz |
Frecuencia FSB | 400-1066 MHz |
Producción tecnológica | CMOS , 180-65nm |
Conjuntos de instrucciones | IA-32 , MMX , SSE , SSE2 , SSE3 , EM64T |
microarquitectura | estallido de red |
Conectores | |
Núcleos |
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Pentium IIIpentium d |
Intel Pentium 4 es un microprocesador compatible con x86 de un solo núcleo de Intel , presentado el 20 de noviembre de 2000 [1] , que se convirtió en el primer microprocesador basado en una arquitectura de séptima generación fundamentalmente nueva en comparación con sus predecesores (según la clasificación de Intel) - ráfaga de red . Además de varias variantes del Pentium 4, los procesadores de arquitectura NetBurst incluyen procesadores Pentium D de doble núcleo , así como algunos procesadores Xeon específicos para servidores . Además, algunos procesadores Celeron para sistemas de gama baja son procesadores Pentium 4 con caché L2 parcialmente deshabilitada .
La producción de procesadores Pentium 4 comenzó en 2000. Desde mediados de 2005, comenzaron a ser forzados gradualmente a la categoría de precios más bajos por los procesadores Pentium D de doble núcleo . El 8 de 2007, Intel anunció el lanzamiento de un programa para eliminar la producción de todos los procesadores de la arquitectura NetBurst [2] .
Los procesadores Pentium 4 para computadoras de escritorio y portátiles venían en tres tipos de chasis diferentes.
El caso de los primeros procesadores basados en el núcleo Willamette, producidos desde finales de 2000 hasta principios de 2002 [3] y destinados a la instalación en el zócalo Socket 423, era un sustrato ( eng. sustrato ) hecho de material orgánico con un cerrado cubierta de distribución de calor ( esparcidor de calor integrado ing. ) cristal instalado en una placa adaptadora ( interposer ing. ) con contactos de 423 clavijas (dimensiones de la caja: 53,3 × 53,3 mm ) [4] . Los elementos SMD se instalan entre los contactos en la parte posterior de la placa del adaptador .
Los últimos procesadores en el núcleo Willamette, los procesadores Pentium 4 en el núcleo Northwood, algunos procesadores Pentium 4 Extreme Edition en el núcleo Gallatin y los primeros procesadores en el núcleo Prescott de 2001 a 2005 [5] se produjeron en un paquete FC-mPGA2 , que era un sustrato hecho de material orgánico con una cubierta de distribución de calor cerrada con un cristal en la parte frontal y contactos de 478 pines, así como elementos SMD, en la parte posterior (dimensiones de la caja: 35 × 35 mm).
Parte de los procesadores Pentium 4 Extreme Edition basados en el núcleo Gallatin, los últimos procesadores basados en el núcleo Prescott, los procesadores basados en los núcleos Prescott-2M y Cedar Mill desde la primavera de 2004 [6] hasta el otoño de 2007 se produjeron en un paquete FC-LGA4 , que era un sustrato de material orgánico con un cristal cerrado con una cubierta de distribución de calor en la parte frontal y 775 almohadillas de contacto en la parte posterior (dimensiones de la caja: 37,5 × 37,5 mm). Como en las dos versiones anteriores del diseño, cuenta con elementos externos (en un paquete SMD) que se instalan sobre el sustrato del paquete del procesador.
Algunos procesadores móviles basados en el núcleo de Northwood se produjeron en un paquete FC-mPGA . La principal diferencia entre este tipo de paquete y el FC-mPGA2 es la ausencia de una cubierta disipadora de calor.
Los procesadores con cubierta distribuidora de calor están marcados en su superficie, mientras que otros procesadores están marcados en dos adhesivos ubicados en el sustrato a ambos lados del chip.
El transportador consta de 20 etapas:
La arquitectura NetBurst (nombre provisional: P68 ), que subyace en los procesadores Pentium 4, fue desarrollada por Intel, en primer lugar, para lograr altas frecuencias de reloj del procesador. NetBurst no es un desarrollo de la arquitectura P6 utilizada en los procesadores Pentium III , sino que es una arquitectura fundamentalmente nueva en comparación con sus predecesores. Las características características de la arquitectura NetBurst son la hipercanalización y el uso de un caché de secuencia de microoperaciones en lugar de un caché de instrucciones tradicional. La ALU de los procesadores de la arquitectura NetBurst también tiene diferencias significativas con la ALU de los procesadores de otras arquitecturas [7] .
Hiperconveyorización ( ing. Hyper Pipelining ).
Los procesadores Pentium 4 basados en los núcleos Willamette y Northwood tienen un pipeline con una profundidad de 20 etapas, mientras que los procesadores basados en los núcleos Prescott y Cedar Mill tienen 31 etapas [8] (excluyendo las etapas de decodificación de instrucciones: debido al uso de una secuencia micro-op caché, el decodificador se mueve fuera de la canalización). Esto permite que los procesadores Pentium 4 alcancen velocidades de reloj más altas que los procesadores que tienen una tubería más corta con la misma tecnología de fabricación. Por ejemplo, la frecuencia de reloj máxima de los procesadores Pentium III en el núcleo Coppermine (tecnología de 180 nm ) es de 1333 MHz , mientras que los procesadores Pentium 4 en el núcleo Willamette pueden operar a frecuencias superiores a los 2000 MHz [7] .
Las principales desventajas de una canalización larga son una disminución en el rendimiento específico en comparación con una canalización corta (se ejecutan menos instrucciones por ciclo), así como graves pérdidas de rendimiento cuando las instrucciones se ejecutan incorrectamente (por ejemplo, con una ramificación condicional o caché incorrectamente predicha). señorita) [7] [9 ] .
Para minimizar la influencia de bifurcaciones predichas incorrectamente, los procesadores de arquitectura NetBurst utilizan un búfer objetivo de bifurcación aumentado en comparación con sus predecesores y un nuevo algoritmo de predicción de bifurcaciones, lo que hizo posible lograr una alta precisión de predicción (alrededor del 94 %) en procesadores basados en el núcleo de Willamette. . En núcleos posteriores, el motor de predicción de ramas se actualizó para mejorar la precisión de la predicción [7] [10] .
Caché de seguimiento de ejecución _ _
Los procesadores de arquitectura NetBurst, como la mayoría de los procesadores compatibles con x86 modernos , son procesadores CISC con un núcleo RISC : antes de la ejecución, las instrucciones x86 complejas se convierten en un conjunto más simple de instrucciones internas (micro-ops), lo que permite un procesamiento de comandos más rápido. Sin embargo, debido al hecho de que las instrucciones x86 son de longitud variable y no tienen un formato fijo, su decodificación está asociada con costos de tiempo significativos [11] .
En este sentido, cuando se desarrolló la arquitectura NetBurst, se decidió abandonar el caché de instrucciones tradicional de primer nivel que almacena instrucciones x86 en favor de un caché de secuencia de microoperaciones que almacena secuencias de microoperaciones de acuerdo con el orden esperado de sus operaciones. ejecución. Esta organización de la memoria caché también permitió reducir el tiempo dedicado a ejecutar saltos condicionales y obtener instrucciones.
ALU y motor de ejecución rápida _ _
Dado que el objetivo principal del diseño de la arquitectura NetBurst era aumentar el rendimiento logrando altas frecuencias de reloj, se hizo necesario aumentar la velocidad de ejecución de las operaciones básicas con enteros. Para lograr este objetivo, la ALU de los procesadores de arquitectura NetBurst se divide en varios bloques: una "ALU lenta" capaz de realizar una gran cantidad de operaciones con enteros, y dos "ALU rápidas" que realizan solo las operaciones con enteros más simples (por ejemplo, suma ). La ejecución de operaciones en "ALU rápidas" ocurre secuencialmente en tres etapas: primero, se calculan los dígitos menos significativos del resultado, luego los más significativos, después de lo cual se pueden obtener las banderas.
Las "ALU rápidas", sus programadores, así como el archivo de registro se sincronizan a la mitad del ciclo del procesador, por lo que la frecuencia efectiva de su operación es el doble de la frecuencia central. Estos bloques forman un mecanismo para la ejecución acelerada de operaciones con enteros.
En los procesadores basados en núcleos Willamette y Northwood, las "ALU rápidas" solo pueden realizar operaciones que procesan operandos en la dirección de los bits inferiores a los superiores. En este caso, el resultado de calcular los dígitos menos significativos se puede obtener después de medio ciclo. Así, el retardo efectivo es de medio ciclo. En los procesadores basados en núcleos Willamette y Northwood, no hay bloques de multiplicación y desplazamiento de enteros, y estas operaciones son realizadas por otros bloques (en particular, el bloque de instrucciones MMX ).
En los procesadores basados en núcleos Prescott y Cedar Mill, hay una unidad de multiplicación de enteros y las "ALU rápidas" son capaces de realizar operaciones de cambio. La latencia efectiva de las operaciones realizadas por las "ALU rápidas" ha aumentado en comparación con los procesadores basados en el núcleo de Northwood y es de un ciclo de reloj [12] .
Sistema de reproducción [ 9 ] _
La tarea principal de los programadores de microoperaciones es determinar la preparación de las microoperaciones para su ejecución y transferirlas a la canalización. Debido a la gran cantidad de etapas en la canalización, los programadores se ven obligados a enviar microoperaciones a las unidades de ejecución antes de que se complete la ejecución de las microoperaciones anteriores. Esto garantiza una carga óptima de las unidades de ejecución del procesador y evita la pérdida de rendimiento si los datos necesarios para realizar una microoperación están en la memoria caché de primer nivel, un archivo de registro o se pueden transferir sin pasar por el archivo de registro.
Al determinar la preparación de nuevas microoperaciones para la transferencia a unidades de ejecución, el programador debe determinar el tiempo de ejecución de esas microoperaciones anteriores, cuyo resultado son los datos necesarios para la ejecución de nuevas microoperaciones. En el caso de que el tiempo de ejecución no esté predeterminado, el programador utiliza el tiempo de ejecución más corto para determinarlo.
Si la estimación del tiempo necesario para recuperar los datos es correcta, la microoperación tiene éxito. En el caso de que los datos no se hayan recibido a tiempo, la verificación de la exactitud del resultado termina en falla. En este caso, la microoperación, cuyo resultado resultó ser incorrecto, se coloca en una cola especial ( cola de reproducción en inglés ), y luego el programador la envía nuevamente para su ejecución.
A pesar de que la ejecución repetida de microoperaciones conduce a pérdidas de rendimiento significativas, el uso de este mecanismo permite, en caso de ejecución errónea de microoperaciones, evitar detener y restablecer la tubería, lo que conduciría a pérdidas más graves.
El procesador, cuyo nombre en código es Willamette, apareció por primera vez en los planes oficiales de Intel en octubre de 1998 [13] , aunque su desarrollo comenzó poco después de la finalización del trabajo en el procesador Pentium Pro , que se lanzó a fines de 1995 , y el nombre "Willamette". fue mencionado en anuncios de 1996. [14] . La necesidad de diseñar un nuevo procesador de arquitectura IA-32 surgió debido a las dificultades que surgieron en el desarrollo del procesador Merced de 64 bits , al que, de acuerdo con los planes de Intel, se le asignó el papel de sucesor de los procesadores de arquitectura P6 : el desarrollo, llevado a cabo desde 1994, se retrasó mucho y el rendimiento de Merced al ejecutar instrucciones x86 fue insatisfactorio en comparación con los procesadores que pretendía reemplazar [13] .
Se suponía que Willamette se estrenaría en la segunda mitad de 1998 , sin embargo, como resultado de numerosos retrasos, el anuncio se pospuso hasta finales de 2000 [15] . En febrero de 2000, en el Intel Developers Forum ( IDF Spring 2000), se demostró una computadora basada en una muestra de ingeniería del procesador Willamette, llamada "Pentium 4", que opera a una frecuencia de 1,5 GHz [16] .
Los primeros procesadores Pentium 4 producidos en masa basados en el núcleo de Willamette , anunciados el 20 de noviembre de 2000, se produjeron utilizando tecnología de 180 nm . Otro desarrollo de la familia Pentium 4 fueron los procesadores basados en el núcleo de Northwood , producidos con tecnología de 130 nm. El 2 de febrero de 2004 se introdujeron los primeros procesadores basados en el núcleo Prescott (90 nm), y el último núcleo utilizado en los procesadores Pentium 4 fue el núcleo Cedar Mill (65 nm). Sobre la base de los núcleos Northwood y Prescott, también se produjeron procesadores móviles Pentium 4 y Pentium 4-M, que eran Pentium 4 con un consumo de energía reducido. Sobre la base de todos los núcleos enumerados anteriormente, también se produjeron procesadores Celeron , diseñados para computadoras económicas, que eran Pentium 4 con una cantidad reducida de memoria caché de segundo nivel y una frecuencia de bus del sistema reducida .
A continuación se muestran las fechas del anuncio de varios modelos de procesadores Pentium 4, así como sus precios al momento del anuncio.
Frecuencia de reloj, GHz | 1.4 | 1.5 | 1.3 | 1.7 | 1.6 | 1.8 | 1.9 | 2 |
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Anunciado | 20 de noviembre | 3 de enero | 23 de abril | 2 de julio | 27 de agosto | |||
2000 | 2001 | |||||||
Precio, $ [17] | 644 | 819 | 409 | 352 | 294 | 562 | 375 | 562 |
Frecuencia de reloj, GHz | 2.2 | 2.4 | 2.266 | 2.533 | 2.5 | 2.6 | 2.666 | 2.8 | 3.066 | 3 | 3.20 | 3.4 | 3.6 | 3.8 |
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Anunciado | 7 de enero | 2 de Abril | el 6 de mayo | 26 de agosto | 14 de noviembre | 14 de abril | 23 de junio | Febrero 2 | 21 de febrero | 26 de mayo | ||||
2002 | 2003 | 2004 | 2005 | |||||||||||
Precio, $ [17] | 562 | 562 | 423 | 637 | 243 | 401 | 401 | 508 | 637 | 415 | 637 | 417 | 605 | 851 |
Frecuencia de reloj, GHz | 3.2 | 3.4 | 3.466 | 3.733 |
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Anunciado | 3 de noviembre de 2003 | 2 de febrero de 2004 | 1 de noviembre de 2004 | 21 de febrero de 2005 |
Precio, $ [17] | 999 |
UPC | Pentium 4-M | Móvil Pentium 4 | |||||||||||||||
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Frecuencia de reloj, GHz | 1.6 | 1.7 | 1.4 | 1.5 | 1.8 | 1.9 | 2 | 2.2 | 2.4 | 2.5 | 2.6 | 2.4 | 2.666 | 2.8 | 3.066 | 3.2 | 3.333 |
Anunciado | 4 de marzo | 23 de abril | 24 de Junio | 16 de septiembre | 14 de enero | 16 de abril | 11 de junio | 23 de septiembre | 28 de septiembre | ||||||||
2002 | 2003 | 2004 | |||||||||||||||
Precio, $ [17] [18] | 392 | 496 | 198 | 268 | 637 | 431 | 637 | 562 | 562 | 562 | 562 | 185 | 220 | 275 | 417 | 653 | 262 |
El 20 de noviembre de 2000, Intel anunció los primeros procesadores Pentium 4. Se basaban en un núcleo fundamentalmente diferente al de sus predecesores: Willamette. Los procesadores Pentium 4 utilizaban un nuevo bus de sistema que permitía transferir datos a una frecuencia que excedía cuatro veces la base ( en inglés quad pumped bus ). Por tanto, la frecuencia efectiva del bus del sistema de los primeros procesadores Pentium 4 era de 400 MHz (la frecuencia física era de 100 MHz).
Los procesadores basados en el núcleo de Willamette tenían un caché de datos L1 de 8 KB, un caché de secuencia µop de aproximadamente 12 000 µops y un caché L2 de 256 KB. Al mismo tiempo, el procesador contenía 42 millones de transistores y el área del cristal era de 217 mm², lo que se explicaba por la tecnología de producción obsoleta: CMOS de 180 nm con compuestos de aluminio. Hasta el otoño de 2001, los procesadores basados en el núcleo Willamette se producían en un paquete FCPGA (en el caso del Pentium 4, este paquete era un chip OLGA instalado en un adaptador PGA) y estaban destinados a instalarse en placas base con un Socket 423 . conector [19] .
Incluso antes del lanzamiento del primer Pentium 4, se suponía que tanto los procesadores basados en Willamette como el Socket 423 estarían en el mercado hasta mediados de 2001, después de lo cual serían reemplazados por los procesadores basados en Northwood y el Socket 478 . Sin embargo, debido a problemas en la implementación de la tecnología de 130 nm, que es mejor que el porcentaje esperado de chips para procesadores basados en el núcleo Willamette, así como la necesidad de vender procesadores ya lanzados, el anuncio de procesadores basados en el núcleo Northwood se pospuso hasta 2002, y el 27 de agosto de 2001 se introdujeron los procesadores Pentium 4 en el paquete FC-mPGA2 ( Socket 478 ), que todavía se basaban en el núcleo Willamette [20] [21] [22] .
Los procesadores Pentium 4 basados en el núcleo Willamette operaban a una frecuencia de reloj de 1,3 a 2 GHz con una frecuencia de bus del sistema de 400 MHz, el voltaje del núcleo era de 1,7 a 1,75 V según el modelo y la disipación de calor máxima era de 100 W a una frecuencia de 2 GHz [ 19] .
NorthwoodEl 7 de enero de 2002, Intel anunció los procesadores Pentium 4 basados en el nuevo núcleo Northwood, que era un núcleo Willamette con una memoria caché L2 aumentada a ½ MB [23] . Los procesadores basados en el núcleo de Northwood contenían 55 millones de transistores y se fabricaron utilizando una nueva tecnología CMOS de 130 nm con conexiones de cobre. Debido al uso de una nueva tecnología de fabricación, fue posible reducir significativamente el área del troquel: el troquel de los procesadores basados en el núcleo Northwood de revisión B0 tenía un área de 146 mm², y en revisiones posteriores, el área del troquel disminuyó a 131 mm².
La frecuencia de reloj de los procesadores Pentium 4 basados en el núcleo de Northwood era de 1,6 a 3,4 GHz, la frecuencia del bus del sistema era de 400, 533 u 800 MHz, según el modelo. Todos los procesadores basados en el núcleo Northwood se produjeron en un paquete FC-mPGA2 y estaban destinados a la instalación en placas base con un conector Socket 478, el voltaje del núcleo de estos procesadores era de 1,475 a 1,55 V según el modelo y la disipación de calor máxima era 134 W a una frecuencia de 3, 4 GHz [19] [21] .
El 14 de noviembre de 2002, se presentó el procesador Pentium 4 de 3066 MHz, compatible con la tecnología multinúcleo virtual: Hyper-threading . Este procesador resultó ser el único procesador basado en el núcleo de Northwood con un FSB de 533 MHz compatible con la tecnología Hyper-threading. Posteriormente, esta tecnología fue compatible con todos los procesadores con una frecuencia de bus del sistema de 800 MHz (2,4–3,4 GHz) [24] .
Un rasgo característico de los procesadores Pentium 4 basados en el núcleo de Northwood era la imposibilidad de un funcionamiento continuo con un voltaje de núcleo aumentado (aumentar el voltaje de núcleo durante el overclocking es una técnica común que mejora la estabilidad a frecuencias más altas [25] ). El aumento del voltaje del núcleo a 1,7 V condujo a una falla rápida del procesador, a pesar de que la temperatura del cristal se mantuvo baja. Este fenómeno, llamado " síndrome de muerte súbita de Northwood ", limitó severamente el overclocking del Pentium 4 en el núcleo de Northwood [26] .
PrescottEl 2 de febrero de 2004, Intel anunció los primeros procesadores Pentium 4 basados en el núcleo Prescott. Por primera vez desde su creación, la arquitectura de NetBurst ha sufrido cambios significativos.
La principal diferencia entre el núcleo de Prescott y sus predecesores fue la tubería extendida de 20 a 31 etapas. Esto hizo posible aumentar el potencial de frecuencia de los procesadores Pentium 4, sin embargo, podría conducir a pérdidas de rendimiento más graves en caso de errores de predicción de bifurcación. En este sentido, el núcleo de Prescott recibió un bloque de predicción de rama mejorado, lo que permitió reducir significativamente la cantidad de errores de predicción. Además, se actualizó la ALU , en particular, se agregó una unidad de multiplicación de enteros, que estaba ausente en los procesadores basados en núcleos Willamette y Northwood. La caché de datos L1 se incrementó de 8 KB a 16 KB y la caché L2 se incrementó de 512 KB a 1 MB.
La frecuencia de reloj de los procesadores Pentium 4 en el núcleo Prescott era de 2,4 a 3,8 GHz, la frecuencia del bus del sistema era de 533 u 800 MHz, según el modelo. Al mismo tiempo, se deshabilitó la compatibilidad con la tecnología Hyper-threading en los procesadores de escritorio con una velocidad de reloj inferior a 2,8 GHz. Inicialmente, los procesadores basados en el núcleo Prescott se produjeron en un paquete FC-mPGA2 ( Socket 478 ), y luego en un paquete FC-LGA4 ( LGA775 ). Los procesadores contenían 125 millones de transistores, se fabricaron con tecnología CMOS de 90 nm utilizando silicio deformado , el área del cristal era de 112 mm², el voltaje del núcleo era de 1,4-1,425 V, según el modelo.
Para los procesadores basados en el núcleo Prescott para el zócalo Socket 478, se cambió la asignación de algunos pines, lo que hacía imposible ejecutarlos en placas base antiguas diseñadas para procesadores Willamette y Northwood. Sin embargo, existe una forma improvisada de montar el procesador en dicha placa [27] .
A pesar de que los procesadores basados en el núcleo Prescott se fabricaron utilizando la nueva tecnología de 90 nm, no fue posible lograr una reducción en la disipación de calor: por ejemplo, el Pentium 4 3000 en el núcleo Northwood tenía una disipación de calor típica de 81,9 W, y el Pentium 4 3000E en el núcleo Prescott en el tipo de paquete FC-mPGA2 - 89 W. La máxima disipación de calor de los procesadores Pentium 4 basados en el núcleo Prescott fue de 151,13 W a 3,8 GHz [19] .
Los procesadores Pentium 4 basados en el núcleo Prescott recibieron soporte para un nuevo conjunto de instrucciones adicional: SSE3 , así como soporte para la tecnología EM64T (el soporte para extensiones de 64 bits estaba desactivado en los primeros procesadores). Además, se optimizó la tecnología Hyper-threading (en particular, el conjunto SSE3 incluía instrucciones para la sincronización de subprocesos) [28] .
Como resultado de los cambios realizados en la arquitectura NetBurst, el rendimiento de los procesadores basados en Prescott ha cambiado en comparación con los procesadores basados en Northwood de igual frecuencia, de la siguiente manera: en aplicaciones de subproceso único que usan instrucciones x87 , MMX , SSE y SSE2 , Prescott Los procesadores basados en PC resultaron ser más lentos que sus predecesores, y en aplicaciones que usan subprocesos múltiples o son sensibles al tamaño del caché de segundo nivel, estaban por delante de ellos [10] .
Prescott 2MEl 20 de febrero de 2005, Intel presentó los procesadores Pentium 4 basados en el núcleo Prescott actualizado. Este núcleo difería de su predecesor solo en la cantidad de caché L2 aumentada a 2 MB, por lo que se llamó Prescott 2M. La cantidad de transistores en los procesadores basados en el nuevo núcleo ha aumentado a 169 millones, el área de matriz ha aumentado a 135 mm² y el voltaje del núcleo no ha cambiado en comparación con los procesadores basados en el núcleo Prescott.
Todos los procesadores basados en el núcleo Prescott 2M se produjeron en un paquete FC-LGA4, tenían una frecuencia de bus del sistema de 800 MHz y eran compatibles con las tecnologías Hyper-threading y EM64T. La frecuencia de reloj de los procesadores Pentium 4 basados en el núcleo Prescott 2M era de 3 a 3,8 GHz [19] .
Molino de cedroEl 16 de enero de 2006, Intel presentó los procesadores basados en el núcleo Cedar Mill. Cedar Mill fue el último núcleo utilizado en los procesadores Pentium 4. Era un núcleo Prescott 2M, producido de acuerdo con la nueva tecnología de proceso de 65 nm . El uso de la tecnología de 65 nm permitió reducir el área del cristal a 81 mm².
Había cuatro modelos de procesadores Pentium 4 basados en el núcleo Cedar Mill: 631 (3 GHz), 641 (3,2 GHz), 651 (3,4 GHz), 661 (3,6 GHz). Todos ellos trabajaban con una frecuencia de bus de sistema de 800 MHz, estaban pensados para su instalación en placas base con conector LGA775 , soportaban tecnología Hyper-Threading , EM64T , XD-bit , y en las últimas revisiones de C1/D0 también adquirieron energía- ahorro EIST, C1E y protección contra sobrecalentamiento TM2. Sin embargo, en las placas base más antiguas, sin el soporte de los nuevos modos de energía y los voltajes más bajos del chip de energía de la CPU, la computadora simplemente no arranca. La tensión de alimentación de estos procesadores estuvo en el rango de 1.2-1.3375 V, el parámetro TDP fue de 86 W para procesadores de stepping B1 y C1, en la revisión D0 esta cifra se redujo a 65 W.
El núcleo de Cedar Mill también subyace a los procesadores Pentium D de doble núcleo basados en el núcleo de Presler, que no tenía un troquel monolítico, sino dos troqueles, similares a los utilizados en los procesadores Pentium 4, ubicados en un sustrato y cubiertos con una cubierta térmica. cubierta distribuidora [29] .
Los procesadores Pentium 4 basados en el núcleo Cedar Mill se produjeron hasta el 8 de agosto de 2007 , cuando Intel anunció que todos los procesadores de arquitectura NetBurst serían descontinuados.
Procesadores canceladosSe supuso que a finales de 2004 - principios de 2005, el núcleo Prescott en los procesadores Pentium 4 de escritorio sería reemplazado por un nuevo núcleo Tejas. Se suponía que los procesadores basados en el núcleo de Tejas se producirían con tecnología de 90 nm, operarían a una frecuencia de 4,4 GHz con una frecuencia de bus del sistema de 1066 MHz, tendrían un caché L1 aumentado a 24 KB y soporte mejorado para la tecnología Hyper-threading [30 ] . A finales de 2005, los procesadores basados en el núcleo Tejas debieron pasar a la tecnología de fabricación de 65 nm y alcanzar una frecuencia de 9,2 GHz [31] . En el futuro, se suponía que la frecuencia de reloj de los procesadores de arquitectura NetBurst superaría los 10 GHz, sin embargo, el momento del anuncio de Tejas se pospuso constantemente, los procesadores basados en el núcleo de Prescott no pudieron alcanzar los 4 GHz debido a problemas con la disipación de calor, en conexión con el cual, a principios de 2004, apareció información sobre la cancelación del lanzamiento de procesadores basados en el núcleo Tejas [32] , y el 7 de mayo de 2004, Intel anunció oficialmente la finalización del trabajo tanto en el núcleo Tejas como en desarrollos prometedores basados en NetBurst. arquitectura [33] [34] .
Intel presentó los primeros procesadores Pentium 4 Extreme Edition (Pentium 4 "EE" o "XE") para entusiastas el 3 de noviembre de 2003. Estaban basados en el núcleo Gallatin, que se usaba en los procesadores de servidor Xeon y era un núcleo Northwood de revisión M0 con 2 MB de caché L3 . El área de troquel de dichos procesadores era de 237 mm².
Los procesadores Pentium 4 EE basados en el núcleo Gallatin funcionaban a una frecuencia de 3,2-3,466 GHz, tenían una frecuencia de bus del sistema de 1066 MHz para el modelo que funcionaba a 3,466 GHz y de 800 MHz para el resto de modelos (3,2 y 3,4 GHz) . El voltaje del núcleo fue de 1,4 a 1,55 V y la disipación de calor máxima fue de 125,59 W a una frecuencia de 3,466 GHz. Inicialmente, los procesadores Pentium 4 EE basados en el núcleo Gallatin se producían en un paquete FC-mPGA2 ( Socket 478 ), y luego en un paquete FC-LGA4 ( LGA775 ).
El 21 de febrero de 2005, Intel presentó el procesador Pentium 4 EE basado en el núcleo Prescott 2M. Fue producido en un paquete FC-LGA4, destinado a la instalación en placas base con conector LGA775 y operado a una frecuencia de 3.733 GHz. La frecuencia del bus del sistema fue de 1066 MHz, la tensión de alimentación fue de 1,4 V y la disipación de calor máxima fue de 148,16 W.
Otro desarrollo de la familia Extreme Edition fueron los procesadores Pentium XE de doble núcleo .
Los procesadores Mobile Pentium 4-M eran Pentium 4 basados en el núcleo de Northwood, que tenían un voltaje de suministro y una disipación de calor reducidos, y también admitían la tecnología Intel SpeedStep de ahorro de energía . La temperatura máxima permitida de la carcasa se incrementó en comparación con los procesadores de escritorio y fue de 100 °C (para los procesadores de escritorio basados en el núcleo Northwood, de 68 a 75 °C), lo que se debió a las condiciones de trabajo en la computadora portátil (pequeño espacio aéreo y tamaño del disipador de calor, flujo de aire menos fuerte).
Todos los procesadores Pentium 4-M funcionaban a 400 MHz FSB. El voltaje del núcleo de los procesadores Pentium 4-M fue de 1,3 V, la disipación de calor máxima fue de 48,78 W a una frecuencia de 2,666 GHz, típica - 35 W, en modo de bajo consumo - 13,69 W. Los procesadores Pentium 4-M funcionaban a frecuencias de 1,4 a 2,666 GHz.
Los procesadores Mobile Pentium 4 eran Pentium 4 basados en núcleos Northwood o Prescott y funcionaban a velocidades de reloj más altas que el Pentium 4-M, de 2,4 a 3,466 GHz. Algunos procesadores Mobile Pentium 4 admitían la tecnología Hyper-threading.
Todos los procesadores Mobile Pentium 4 funcionaron a 533 MHz FSB. El voltaje del núcleo fue de 1,325-1,55 V, la disipación de calor máxima fue de 112 W a una frecuencia de 3,466 GHz, típica, de 59,8 a 88 W, en modo de baja potencia, de 34,06 a 53,68 W.
El procesador Pentium 4 fue el procesador de escritorio insignia de Intel desde su introducción en noviembre de 2000 hasta la introducción del procesador Pentium D de doble núcleo en mayo de 2005 . En el momento de su lanzamiento, los procesadores Pentium 4 ocupaban el nicho de precio superior y, tras el lanzamiento de los procesadores Pentium D, ocuparon el medio. Intel promocionó el Pentium 4 no como un procesador universal, sino como un potente procesador multimedia que le permite obtener el máximo rendimiento en los juegos, editores de sonido y video existentes, así como cuando trabaja en Internet [7] [35] .
Los procesadores Pentium 4 Extreme Edition eran procesadores de " imagen ", y el precio mayorista de estos procesadores en el momento del anuncio siempre fue de $999 [36] .
A pesar de que durante el año posterior al anuncio del Pentium 4, las principales ventas de Intel siguieron siendo los procesadores Pentium III [37] (esto se debió al altísimo costo de los sistemas basados en Pentium 4 en combinación con la memoria RDRAM , que no tenía alternativa hasta el lanzamiento del conjunto de chips Intel 845 en el otoño de 2001 [22] ), posteriormente gracias a las agresivas políticas de publicidad y marketing de Intel (que incluyen ofrecer descuentos a los fabricantes de computadoras y cadenas minoristas por usar y vender exclusivamente productos Intel, así como como pago por negarse a utilizar productos de la competencia [38] ), combinado con la política de marketing sin éxito del principal competidor, AMD, los procesadores Pentium 4 se hicieron populares entre los usuarios [39] [40] [41] . Esto también se vio facilitado por la mayor frecuencia de reloj de los procesadores Pentium 4 (en particular, debido a la alta frecuencia de reloj de los procesadores de la competencia, así como a la popularidad del " mito de los megahercios " [42] , AMD se vio obligada a introducir un calificación de rendimiento para los procesadores Athlon XP, a menudo presentada por usuarios sin experiencia engañosa [43] ). Sin embargo, AMD logró desplazar seriamente a Intel en el mercado de microprocesadores gracias a productos exitosos: los primeros Athlon XP y Athlon 64, que superaron a los procesadores Pentium 4 en rendimiento y tenían un costo menor. Así, de 2000 a 2001, AMD logró aumentar su participación en el mercado de procesadores x86 del 18% al 22% (la participación de Intel disminuyó del 82,2% al 78,7%), y luego de solucionar los problemas que tuvo AMD en 2002, cuando su mercado la participación cayó al 14%, de 2003 a 2006, al 26% (la participación de Intel es de aproximadamente el 73%) [44] [45] [46] .
Paralelamente a los procesadores de la familia Pentium 4, existían los siguientes procesadores x86:
Los procesadores Pentium 4 que operaban a alta frecuencia se caracterizaban por un alto consumo de energía y, como resultado, una disipación de calor. La frecuencia de reloj máxima de los procesadores Pentium 4 en serie fue de 3,8 GHz, mientras que la disipación de calor típica superó los 100 W y la máxima, 150 W [19] [61] . Sin embargo, los procesadores Pentium 4 estaban mejor protegidos contra el sobrecalentamiento que los procesadores de la competencia. El funcionamiento de Thermal Monitor , una tecnología de protección térmica para los procesadores Pentium 4 (así como los procesadores Intel posteriores), se basa en un mecanismo de modulación del reloj que le permite ajustar la frecuencia central efectiva mediante la introducción de ciclos inactivos , apagando periódicamente la señal del reloj. al procesador de bloques funcionales ("salto de reloj", " estrangulamiento "). Cuando se alcanza el valor umbral de la temperatura del cristal, que depende del modelo del procesador, el mecanismo de modulación de la señal del reloj se enciende automáticamente, la frecuencia efectiva disminuye (al mismo tiempo, su disminución puede determinarse ya sea ralentizando el sistema , o usando un software especial, ya que la frecuencia real permanece sin cambios), y el aumento de temperatura se ralentiza. En el caso de que la temperatura aún alcance el máximo permitido, el sistema se apaga [62] [63] . Además, los últimos procesadores Pentium 4 (comenzando con la revisión del núcleo Prescott E0 [64] ), destinados a la instalación en el zócalo Socket 775, tenían soporte para la tecnología Thermal Monitor 2 , que permite reducir la temperatura al reducir la frecuencia del reloj real (por bajando el multiplicador) y núcleos de voltaje [65] .
Un buen ejemplo de la eficacia de la protección térmica de los procesadores Pentium 4 fue un experimento realizado en 2001 por Thomas Pabst. El propósito de este experimento fue comparar el rendimiento térmico de los procesadores Athlon 1,4 GHz, Athlon MP 1,2 GHz, Pentium III 1 GHz y Pentium 4 2 GHz basados en el núcleo Willamette. Después de retirar los enfriadores de los procesadores en funcionamiento, los procesadores Athlon MP y Athlon sufrieron daños térmicos irreversibles y el sistema del Pentium III se bloqueó, mientras que el sistema con el procesador Pentium 4 solo disminuyó la velocidad [66] [67] . A pesar de que la situación con una falla completa del sistema de enfriamiento (por ejemplo, en el caso de la destrucción del soporte del radiador ), modelada en experimentos, es poco probable y, si ocurre, tiene consecuencias más graves (por ejemplo, ejemplo, a la destrucción de las tarjetas de expansión o la placa base como resultado de la caída sobre el disipador de calor) independientemente del modelo de procesador [62] , los resultados del experimento de Thomas Pabst afectaron negativamente la popularidad de los procesadores AMD de la competencia y la opinión sobre su falta de confiabilidad. fue ampliamente difundido incluso después del lanzamiento de los procesadores Athlon 64 , que tienen un sistema de protección contra sobrecalentamiento más eficaz en comparación con su predecesor. Además, las temperaturas de los procesadores Intel en este experimento, equivalentes a 29 y 37 Celsius, generan dudas; después de todo, estas son las temperaturas operativas de los procesadores Intel con carga de CPU cero y con un sistema de enfriamiento estándar. En un experimento de Thomas Pabst, se mostraban de forma hipertrofiada las ventajas de los procesadores Intel y las desventajas de los procesadores AMD en cuanto a la protección térmica. Esto puede haber sido un truco publicitario para los nuevos procesadores Intel, especialmente dado el sentimiento del consumidor hacia los primeros procesadores Pentium 4 debido a su alto precio y bajo rendimiento.
Debido a la naturaleza de la arquitectura NetBurst, que permitía que los procesadores funcionaran a altas frecuencias, los procesadores Pentium 4 eran populares entre los overclockers . Entonces, por ejemplo, los procesadores basados en el núcleo Cedar Mill pudieron operar a frecuencias superiores a los 7 GHz utilizando un enfriamiento extremo (generalmente se utilizó un vaso de nitrógeno líquido) [68] , y los procesadores junior basados en el núcleo Northwood con un sistema estándar. La frecuencia de bus de 100 MHz funcionó de forma fiable a una frecuencia de bus del sistema de 133 MHz o superior [69] .
[19] [70] [71] | Willamette | madera del norte | Galatina | Prescott | Prescott 2M | Molino de cedro | |||
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Escritorio | Escritorio | Móvil | Escritorio | Móvil | Escritorio | ||||
Frecuencia de reloj | |||||||||
Frecuencia central, GHz | 1.3-2 | 1,6—3,4 | 1.4—3.2 | 3,2—3,466 | 2,4—3,8 | 2,8—3,333 | 2,8—3,8 | 3-3.6 | |
Frecuencia FSB , MHz | 400 | 400, 533, 800 | 400, 533 | 800, 1066 | 533, 800, 1066 ( EE ) | 800 | |||
Características del núcleo | |||||||||
Conjunto de instrucciones | IA-32 , MMX , SSE , SSE2 | IA-32 , EM64T (algunos modelos), MMX , SSE , SSE2 , SSE3 | |||||||
Bits de registro | 32/64 bits (entero), 80 bits (real), 64 bits (MMX), 128 bits (SSE) | ||||||||
Profundidad del transportador | 20 etapas (excluyendo el decodificador de instrucciones) | 31 etapas (excluyendo el decodificador de instrucciones) | |||||||
Profundidad de bits SHA | 36 bits | 40 bits | |||||||
Profundidad de bits SD | 64 bits | ||||||||
Precarga de datos de hardware | hay | ||||||||
Número de transistores , millones | 42 | 55 | 178 | 125 | 188 | ||||
caché L1 | |||||||||
caché de datos | 8 KB, asociación de marcación de 4 canales, longitud de línea de 64 bytes, escritura simultánea de dos puertos | 16 KB, asociación de marcación de 8 canales, longitud de línea de 64 bytes, escritura simultánea de dos puertos | |||||||
Caché de instrucciones | Caché de secuencia de microoperaciones, 12 000 microoperaciones, conjunto asociativo de 8 canales, longitud de línea: 6 microoperaciones | ||||||||
caché L2 | |||||||||
Volumen, MB | ¼ | ½ | una | 2 | |||||
Frecuencia | frecuencia central | ||||||||
Profundidad de bits BSB | 256 bits + 32 bits ECC | ||||||||
Organización | Unificado, asociativo por conjuntos, sin bloqueo, con control y corrección de errores ( ECC ); longitud de la cadena - 64 bytes | ||||||||
Asociatividad | 8 canales | ||||||||
caché L3 | |||||||||
Volumen, MB | No | 2 | No | ||||||
Asociatividad | 8 canales | ||||||||
Longitud de la línea | 64 bytes | ||||||||
Interfaz | |||||||||
conector | Zócalo 423 , Zócalo 478 | Zócalo 478 | Zócalo 478 | Zócalo 478, Zócalo 775 | Zócalo 478 | enchufe 775 | |||
Cuadro | FCPGA2 , FC-mPGA2 | FC-mPGA2 | FC-mPGA, FC-mPGA2 | FC-mPGA2, FC-LGA4 | FC-mPGA2, FC-mPGA4 | FC-LGA4 | |||
Neumático | AGTL + (el nivel de la señal es igual al voltaje del núcleo) | ||||||||
Características tecnológicas, eléctricas y térmicas | |||||||||
Producción tecnológica | CMOS de 180 nm (cinco capas, compuestos de aluminio) | CMOS de 130 nm (seis capas, conexiones de cobre, dieléctrico Low-K ) | CMOS de 90 nm (siete capas, unión de cobre, Low-K, silicio estirado) | CMOS de 65 nm (ocho capas, cobre, Low-K, silicio estirado) | |||||
Área de cristal, mm² | 217 | 146 (rev. B0) 131 (rev. C1, D1, M0) |
237 | 112 | 135 | 81 | |||
Tensión de núcleo, V | 1.7-1.75 | 1.475-1.55 | 1,3—1,55 | 1,4—1,55 | 1,4—1,425 | 1.325 | 1,4—1,425 | 1,2—1,3375 | |
voltaje de E/S | tensión de núcleo | ||||||||
Voltaje de caché L2 | |||||||||
Liberación máxima de calor, W | 100 | 134 | 48.78 | 125.59 | 151.13 | 112 | 148.16 | 116.75 | |
Willamette
revisión | identificación de la CPU | Modelos |
---|---|---|
B2 | 0xF07h | SL4QD... SL4SC... SL4SF... SL4SG... SL4SH... SL4TY |
C1 | 0xF0Ah | SL4WS SL4WT SL4WU SL4WV SL4X2 SL4X3 SL4X4 SL4X5 SL57V SL57W SL59U SL59V SL59X SL5FW SL5GC SL5N7 SL5N8 SL5N9 SL5US SL5UT SL5UV SL5UW |
D0 | 0xF12h | SL5SX SL5SY SL5SZ SL5TG SL5TJ SL5TK SL5TL SL5TN SL5TP SL5TQ SL5UE SL5UF SL5UG SL5UH SL5UJ SL5UK SL5UL SL5UM SL5VH SL5VJ SL5VK SL5VL SL5V SL5VM SL5WH, SL62Y, SL62Z |
E0 | 0xF13h | SL679, SL67A, SL67B, SL67C, SL6BA, SL6BC, SL6BD, SL6BE, SL6BF |
madera del norte
revisión | identificación de la CPU | Modelos |
---|---|---|
B0 | 0xF24h | SL5YR, SL5YS, SL5ZT, SL5ZU, SL62P, SL62Q, SL62R, SL62S, SL63X, SL65R, SL668, SL66Q, SL66R, SL66S, SL66T, SL67R, SL67Y, SL67Z, SL682, SL683, SL684, SL685, SL68Q, SL68R, SL68S, SL68T, SL6D6, SL6D7, SL6D8, SL6ET, SL6EU, SL6EV (Escritorio), SL6CL, SL6DF, SL6CK, SL6DE, SL69D, SL65Q, SL6CJ, SL5ZZ, SL6CH, SL5Z7, SL5YU, SL5ZY, SL6CG, SL5YT, SL5CF, XSL, SL5ZW (móvil) |
C1 | 0xF27h | SL6DU SL6DV SL6DW SL6DX SL6E6 SL6E7 SL6E8 SL6E9 SL6EB SL6EE SL6EF SL6EG SL6EH SL6GQ SL6GR SL6GS SL6GT SL6GU SL6HB SL6HL SL6JJ SL6K6 SL6K7 SL6RZ, SL6S2, SL6S3, SL6S4, SL6S5, SL6S6, SL6S7, SL6S8, SL6SA, SL6, SL6, SL6SB , SL6SL, SL6SM, SL6SN, SL6SP, SL6SR (escritorio), SL6P2, SLLR6K5, SL6, SL6LS , SL6FK, SL6FJ, SL6FH, SL6FG, SL6FF (móvil) |
D1 | 0xF29h | SL6PB, SL6PC, SL6PD, SL6PE, SL6PF, SL6PG, SL6PK, SL6PL, SL6PM, SL6PN, SL6PP, SL6PQ, SL6Q7, SL6Q8, SL6Q9, SL6QA, SL6QB, SL6QC, SL6QL, SL6QM, SL6QN, SL6QP, SL6Q SL6WF, SL6WG, SL6WH , SL6WJ, SL6WK, SL6WR, SL6WS, SL6WT, SL6WU, SL6WZ, SL78Y, SL78Z, SL792, SL793, SL7EY (Escritorio), SL77R, SL726, SL77P, SL725, SL77N, SL6W7, SL6MY, SL6VC, SL723, SL6VB, SL6V9, SL6V8, SL6V7, SL6V6 (móvil) |
M0 | 0xF25h | SL6Z3, SL6Z5, SL79B, SL7BK, SL7V9 |
Galatina
revisión | identificación de la CPU | Modelos |
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M0 | 0xF25h | SL7AA... SL7CH... SL7GD... SL7NF... SL7RR... SL7RT |
Prescott
revisión | identificación de la CPU | Modelos |
---|---|---|
C0 | 0xF33h | SL79K, SL79L, SL79M, SL7AJ, SL7B8, SL7B9, SL7D7, SL7D8, SL7E8, SL7E9, SL7FY |
D0 | 0xF34h | SL7E2 SL7E3 SL7E4 SL7E5 SL7E6 SL7J4 SL7J5 SL7J6 SL7J7 SL7J8 SL7J9 SL7K9 SL7KC SL7KH SL7KJ SL7KK SL7KL SL7KM SL7KN SL7L8 SL7 SL7 SL7LA, SL7YP (Escritorio), SL7DU, SL7DT, SL7DS (Móvil) |
E0 | 0xF41h | SL7KD SL7NZ SL7P2 SL7PK SL7PL SL7PM SL7PN SL7PP SL7PR SL7PT SL7PU SL7PW SL7PX SL7PY SL7PZ SL7Q2 SL82U SL82V SL82X SL82Z SL833 SL84X SL85X SL87L, SL88F, SL88G, SL88H, SL88J, SL88K, SL88L, SL8B3, SL8HX, SL8HZ, SL8J2, SL8J5, SL8J6, SL8J7 , SL8J8, SL8J9, SL8JA, SL8U4, SL8U5 (escritorio), SL7X5 (móvil) |
G1 | 0xF49h | SL8JX SL8JZ SL8K2 SL8K4 SL8PL SL8PM SL8PN SL8PP SL8PQ SL8PR SL8PS SL8ZY SL8ZZ SL9C5 SL9C6 SL9CA SL9CB SL9CD SL9CG SL9CJ SL9CK |
Prescott 2M
revisión | identificación de la CPU | Modelos |
---|---|---|
N0 | 0xF43h | SL7Z3, SL7Z4, SL7Z5, SL7Z7, SL7Z8, SL7Z9, SL8AB |
R0 | 0xF4Ah | SL8PY... SL8PZ... SL8Q5... SL8Q6... SL8Q7... SL8Q9... SL8QB... SL8UP |
Molino de cedro
revisión | identificación de la CPU | Modelos |
---|---|---|
B1 | 0xF62h | SL8WF, SL8WG, SL8WH, SL8WJ, SL94V, SL94W, SL94X, SL94Y |
C1 | 0xF64h | SL96H, SL96J, SL96K, SL96L |
D0 | 0xF65h | SL9KE, SL9KG |
El procesador es un dispositivo microelectrónico complejo, lo que no excluye la posibilidad de su funcionamiento incorrecto. Los errores aparecen en la etapa de diseño y se pueden solucionar actualizando el microcódigo del procesador (reemplazando el BIOS de la placa base con una versión más nueva) o lanzando una nueva revisión del núcleo del procesador. Algunos errores menores pueden no ocurrir en el funcionamiento real, o no afectar su estabilidad, o ser administrados por hardware (chipset) o software (por ejemplo, usando el BIOS).
Núcleo | revisión | Errores encontrados | Errores arreglados | Número de errores [72] |
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Willamette | B2 | 81 | — | 81 |
C1 | una | 21 | 61 | |
D0 | 2 | cuatro | 59 | |
E0 | una | 0 | 60 | |
madera del norte | B0 | 13 | catorce | cincuenta |
C1 | ocho | 7 | 51 | |
D1 | 3 | cuatro | cincuenta | |
M0 | 3 | 0 | 53 | |
Galatina | M0 | |||
Prescott | C0 | 71 | — | 71 |
D0 (PGA478) | cuatro | catorce | 61 | |
D0 (LGA775) | 21 | 0 | 82 | |
E0 (PGA478) | 0 | 29 | 53 | |
E0 (LGA775) | 23 | 0 | 76 | |
G1 (PGA478) | 0 | 26 | cincuenta | |
G1 (LGA775) | dieciséis | 0 | 66 | |
Prescott 2M | N0 | 0 | una | sesenta y cinco |
R0 | 17 | once | 71 | |
Molino de cedro | B1 | 28 | — | 28 |
C1 | 0 | una | 27 | |
D0 | 0 | una | 26 |
Información Oficial
Descripción de la arquitectura e historia de los procesadores.
Revisiones y pruebas
Procesadores Intel | |||||||||||||||||||||||||||||
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