Intel Pentium 4 Extreme Edition mit 2 MB Cache: Der Cache-Überflieger?

Insgesamt genau 2048 kByte Cache

Wir möchten die technische Abhandlung des Pentium 4 EE nicht all zu umfangreich gestalten und verzichten deshalb auch auf einen detaillierten Vergleich mit dem Xeon MP mit Gallatin-Kern. Daher an dieser Stelle eine Tabelle im Vergleich zum Pentium 4 und zum neuen Athlon 64 (FX).

Merkmale	Pentium 4	Pentium 4 Extreme Edition	Athlon XP	Athlon 64 (FX)
Kern	Northwood	Northwood 2M	Thoroughbred "A/B" Barton	Clawhammer
Frontside-Bus	400 MHz QDR 533 MHz QDR 800 MHz QDR	800 MHz QDR	266 MHz DDR 333 MHz DDR 400 MHz DDR	entfällt
Fertigung	0,13 µm	0,13 µm	0,13 µm	0,13 µm SOI
Sockel	Sockel 478	Sockel 478	Sockel A	Sockel 754 Sockel 940 (FX)
Taktrate oder Modellnummer	400 MHz QDR 1600 MHz A 1800 MHz A 2000 MHz A 2200 MHz 2400 MHz 2500 MHz 2600 MHz 533 MHz QDR 2266 MHz 2400 MHz B 2533 MHz 2666 MHz 2800 MHz 3066 MHz HT 800 MHz QDR 2400 MHz C HT 2600 MHz C HT 2800 MHz C HT 3000 MHz HT 3200 MHz HT HT: Hyper-Threading	3200 MHz HT HT: Hyper-Threading	266 MHz DDR (Tho.) 1800+ 1900+ 2000+ 2100+ 2200+ 2400+ 2600+ 333 MHz DDR (Tho.) 2600+ 2700+ 2800+ 333 MHz DDR (Bar.) 2500+ 2600+ 2800+ 3000+ 400 MHz DDR (Bar.) 3000+ 3200+	Athlon 64: 3200+ Athlon 64 FX: 51
Transistoren	55 Millionen	169 Millionen	37,5 Millionen (Tho.) 54,3 Millionen (Bar.)	105.9 Millionen
DIE-Size	146 mm² (nB0 Step) 131 mm² (nC1 Step) 131 mm² (nD1 Step)	240 mm² (nM0 Step)	80 mm² ("A") 84 mm² ("B") 101 mm²(Bar.)	193 mm²
L1-Execution-Cache	12.000 µ-Ops	12.000 µ-Ops	64 kB	64 kB
L1-Daten-Cache	8 KB	8 KB	64 kB	64 kB
L1-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt
L2-Cache	512kB	512kB	256kB (Tho.) 512kB (Bar.)	1024kB
L2-Anbindung	256 Bit	256 Bit	64 Bit	128 Bit?
L2-Cache-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt
L2-Modus	L1 inclusive	L1 inclusive	L1 exclusive	L1 exclusive
L3-Cache	-	2048kB	-	-
L3-Cache-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt
L3-Modus	-	L2 inclusive	-	-
HW Data Prefetching	Ja	Ja	Ja	Ja
VCore	1,475V 1,500V 1,525V 1,550V	1,475V 1,500V 1,525V 1,550V	1,50V 1,60V 1,65V	1,55V
Befehlssätze	MMX SSE / SSE2	MMX SSE / SSE2	MMX / 3DNow! 3DNow!+ / SSE	MMX / 3DNow! 3DNow!+ / SSE SSE2 / AMD64
Temperatur Diode	Ja	Ja	Ja	Ja
Multiprozessor-fähig	Nein	Nein	Nein	Nein
CPU-Architektur	20-stufige Pipeline	20-stufige Pipeline	15-stufige (FPU) 10-stufige (ALU) Pipeline	17-stufige (FPU) 12-stufige (ALU) Pipeline

Was sich letztendlich unter dem Heat-Spreader des P4 EE versteckt, bleibt Intels Geheimnis; es ist jedoch durchaus wahrscheinlich, dass der Prozessor-Kern an sich vom selben Wafer wie der Gallatin kommt und sich anschließend deren Wege trennen. In der Transistoranzahl und der Chipgröße stimmen sie jedoch überein: 169 Millionen Transistoren belegen eine Fläche von 240 mm². Im Vergleich dazu erscheint der Pentium 4 eher ein David zu sein: 55 Millionen Transistoren bei einer Fläche von 131 mm².

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Der im Prozessor integrierte und 2 MB große L3 Cache nimmt also ein beachtliches Maß an Platz ein. Der Speicher wird mit vollem Prozessortakt betrieben und ist ebenso wie der L2 8-fach assoziativ. Aufgrund der Cache-Verwaltung beim Pentium 4 darf der L3 Cache aber nicht einfach zum bestehenden Cache addiert werden. Der Pentium 4 besitzt mitnichten nun einen Zwischenspeicher von 2560 kB Kapazität (L2+L3) - vielmehr landet der gesamte L2 (ebenso wie der L1 Cache) nochmals im L3. Dadurch wird die Verwaltung der prozessornahen Caches zwar extrem vereinfacht, insgesamt stehen damit aber nicht mehr als 2 MB zur Verfügung.

Beim Athlon XP oder beim Athlon 64 ist das anders. Dort werden die im L1 Cache hinterlegten Daten nicht L2 hinterlegt (Exklusive-Cache), womit der Athlon 3200+ beispielsweise einen 640kB großen Gesamtcache (L1 Data 64 kB + L1 Instruction 64 kB + 512 kB L2 Cache) besitzt. Beim Athlon 64 (FX) sind es sogar 1152 kB.

Die normale thermische Verlustleistung, beziehungsweise die Leistung, für die die Kühler ausgelegt werden müssen, beträgt nicht weniger als 93,9 Watt (beim 3,2 GHz Pentium 4 sind es 82 Watt). Damit ist jedoch nicht die maximale Leistungsaufnahme genannt, welche klar jensseits der 100 Watt anzusiedeln ist. AMD gibt für den Athlon 64 FX-51 und dem Athlon 64 3200+ eine maximale Verlustleistung von 89,8 Watt an, auf dem Launch-Event in Cannes konnten wir AMD doch die "normale" thermische Verlustleistung entlocken: 50 Watt. Der Pentium 4 Extreme Edition 3,2 ist also mit Sicherheit ein heißes Eisen, kann aber mühlelos noch von dem Boxed-Kühler des 3,2 GHz Pentium 4 gekühlt werden.