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Im Test vor 15 Jahren: Intels Pentium 4 Prescott war auch mit 3,4 GHz ein Flop

23.3.2019 8:00 Uhr

tl;dr: Fast zwei Monate nachdem Intel im Februar 2004 die Pentium-4-Prozessoren auf Prescott-Basis in 90 nm vorstellte, war auch das schnellste Modell mit einem Takt von 3,4 GHz (Test) erhältlich. Aber die 200 MHz mehr Takt machten den Prozessor nicht attraktiver.

Nur mehr Takt

Bei der schnellsten Version des Prescott handelte es sich um eine normale CPU der Reihe, die lediglich über mehr Takt verfügte. Gegenüber Prozessoren mit Northwood-Kern blieben die Schwächen der Prescott-Architektur (Im Test vor 15 Jahren), insbesondere die 31-stufige Pipeline, bestehen. Ziel war es gewesen, darüber den Takt deutlich steigern zu können, was im neuen 90-nm-Verfahren aber nicht gelang.

Intels aktuelle Highend-Prozessoren im Desktop-Segment

Im Vergleich zu der 1.000 Euro teuren Extreme Edition des Pentium 4 (Northwood 2M) verfügten die Prozessoren nicht über einen L3-Cache. Intel führte bei Prescott bei Erscheinen zudem noch keine Extreme Edition ein. Der vor 15 Jahren getestete Pentium 4 gehörte noch dem C0- und nicht dem für Mai 2004 geplanten D0-Stepping, das über thermische Verbesserungen verfügen sollte, an.

Die Prozessoren im Überblick

Merkmale	Pentium 4		Pentium 4 Extreme Edition	Athlon XP	Athlon 64 (FX)
Kern	Prescott	Northwood	Northwood 2M	Thoroughbred Barton	Clawhammer Clawhammer-512
Frontside-Bus	533 MHz QDR 800 MHz QDR	400 MHz QDR 533 MHz QDR 800 MHz QDR	800 MHz QDR	266 MHz DDR 333 MHz DDR 400 MHz DDR	entfällt
Fertigung	90 nm	130 nm			130 nm SOI
Sockel	Sockel 478			Sockel A	Sockel 754 Sockel 940 (FX)
Taktrate oder Modellnummer	533 MHz QDR 2800 MHz A 800 MHz QDR 2800 MHz E HT+ 3000 MHz E HT+ 3200 MHz E HT+ 3400 MHz E HT+ HT+: Verbessertes Hyper-Threading	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 3400 MHz HT HT: Hyper- Threading	800 MHZ QDR 3200 MHz HT 3400 MHz HT HT: Hyper- Threading	266 MHz DDR 1800+ 1900+ 2000+ 2100+ 2200+ 2400+ 2600+ 333 MHz DDR 2600+ 2700+ 2800+ 333 MHz DDR 2500+ 2600+ 2800+ 3000+ 400 MHz DDR 3000+ 3200+	Athlon 64: 3000+ 3200+ 3400+ Athlon 64 FX: 51
Transistoren	125 Mio.	55 Mio.	169 Mio.	37,5 Mio. (Tho.) 54,3 Mio. (Bar.)	105,9 Mio.
Die-Size	112 mm²	146 mm² (nB0) 131 mm² (nC1) 131 mm² (nD1)	240 mm² (nM0)	80 mm² (Tho. A) 84 mm² (Tho. B) 101 mm² (Bar.)	193 mm²
L1-Execution-Cache	12.000 µ-Ops			64 kByte
L1-Daten-Cache	16 kByte	8 kByte		64 kByte
L1-Takt	CPU-Takt
L2-Cache	1024 kByte	512 kByte		256 kByte (Tho.) 512 kByte (Bar.)	512 kByte (3000+) 1024 kByte
L2-Anbindung	256 Bit			64 Bit	128 Bit
L2-Cache-Takt	CPU-Takt
L2-Modus	L1 inclusive			L1 exclusive
L3-Cache	–		2048 kByte	–
L3-Cache-Takt	–		CPU-Takt	–
L3-Modus	–		L2 inclusive	–
HW Data Prefetching	Ja
VCore	1,250V 1,275V 1,300V 1,325V 1,350V 1,375V 1,400V	1,475V 1,500V 1,525V 1,550V	1,475V 1,500V 1,525V 1,550V 1,575V 1,600V	1,50V 1,60V 1,65V	1,55V
Befehlssätze	MMX SSE SSE2 SSE3	MMX SSE SSE2	MMX SSE SSE2	MMX 3DNow! 3DNow!+ SSE	MMX 3DNow! 3DNow!+ SSE SSE2 AMD64
Temperatur-Diode	Ja
Multiprozessor-fähig	Nein
CPU-Architektur	31-stufige Pipeline	20-stufige Pipeline		15-stufige (FPU)/10-stufige (ALU) Pipeline	17-stufige (FPU)/12-stufige (ALU) Pipeline

Das C0-Stepping in Kombination mit den 3,4 GHz des Prozessors machte sich bei den Temperaturen bemerkbar. Gegenüber einem Prescott mit 3,2 GHz lag die Temperatur 3 Kelvin höher, im Vergleich zu den in 130 nm gefertigten Northwood-(2M-)Chips sogar um 14 respektive 15 Kelvin.

Diagramme

Temperatur
Leistungsaufnahme

Temperatur

- Pentium 4 3,40 GHz (Northwood)
  49
- Pentium 4 3,40 GHz EE (Northwood)
  50
- Pentium 4 3,2E GHz (Prescott)
  61
- Pentium 4 3,4E GHz (Prescott)
  64

Einheit: °C

Trotzdem bestand noch Übertaktungspotential: Im Test konnte ComputerBase eine Taktrate von 3,86 GHz erzielen, die somit nur noch minimal unter den von Intel angepeilten 4 GHz lag. Das 3,2 GHz schnelle Modell konnte auf lediglich 3,71 GHz übertaktet werden. Mit einem UVP von 417 US-Dollar war der 3,4-GHz-Prescott genauso teuer wie ein gleich getakteter Northwood. Im freien Handel war er allerdings rund 20 Euro teurer.

In den Benchmarks spiegelte der höhere Preis sich nicht wider. In Medienkodierungs-Anwendungen lag die Leistung gleichauf mit einem Northwood mit einem um 200 MHz geringeren Takt und auch in Spielen war er lediglich ein Prozent vorne. Über alle Benchmarks hinweg lag der Prescott rund ein Prozent hinter einem Northwood mit gleichem Takt.

Der Prescott schwächelte aufgrund der langen Pipeline vor allem in Medienkodierungs-Anwendungen, die zum Testzeitpunkt noch nicht die Befehlssatz-Erweiterung SSE3 unterstützten. Diese hatte potentiell die Möglichkeit, den Prescott in angepassten Anwendungen vor den Northwood zu befördern. Bedingt durch die hohe thermische Verlustleistung, die in einem kommenden Stepping abgeschwächt werden sollte, den höheren Preis und die schlechtere Leistung erhielt der Prescott mit 3,4 GHz damit im März 2004 keine Empfehlung.

Alle Anwender waren besser damit beraten, entweder einen Pentium mit Northwood-Kern zu kaufen oder zumindest das kommende D0-Stepping abzuwarten. Der Pentium 4 Extreme Edition auf Basis des Northwood-2M-Kerns war zwar weiterhin der ungeschlagene Leistungskönig, aufgrund des Preises von 1.000 Euro aber nicht attraktiv.

Prescott brachte das Tick-Tock-Modell

Für Intel war der Prescott eine Lehre: Gleichzeitig deutlich die Architektur zu überarbeiten und auf einen neuen Prozess zu wechseln, das wollte der Hersteller von nun an vermeiden. Mit dem so genannten Tick-Tock-Modell rief der Hersteller drei Jahre später den stetigen Wechsel aus Architektur- und Prozessverbesserungen zur Strategie aus. Mittlerweile hat Intel eine dritte Stufe angehängt: die Optimierung.

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