Il test di Intel Prescott

L’architettura è migliorata, ma le prove di laboratorio non evidenziano performance molto superiori rispetto al Pentium 4 Northwood

26 febbraio 2004 E' arrivato Prescott, il Pentium 4 con processo
di costruzione a 0,09 micron. Il piano iniziale di Intel prevedeva
il rilascio della versione a 3,4 GHz ma pare che ci siano stati
problemi nella produzione di chip con questa velocità. Per ora sono disponibili
due versioni a 3 e 3,2 GHz.

Nel Prescott sono state raddoppiate le dimensioni delle cache L1 e
L2
, rispettivamente da 8 a 16 KB e da 512
a 1.024 KB
, ed è stato, come detto, utilizzato un processo di
costruzione a 0,09 micron.

Nonostante il raddoppio della cache e il miglioramento di alcuni punti dell'architettura
e l'aggiunta di nuove funzionalità, Prescott fornisce prestazioni
simili alla precedente versione Northwood
con cache L1 da 8 KB e L2
da 512 KB di pari frequenza. I benefici dei miglioramenti apportati nel Prescott
saranno visibili con frequenze di funzionamento superiori alle attuali.

I due modelli a 3 e 3,2 GHz sembrano essere due modelli rilasciati per invogliare
la transizione verso il nuovo processore, la cui produzione è più
remunerativa per Intel in quanto il processo a 0,09 micron consente di ricavare
un maggiore numero di chip da un wafer di silicio di 300 mm2
rispetto ai chip costruiti in tecnologia 0,13 micron. Ipotesi avvalorata dal
fatto che verranno venduti allo stesso prezzo dei Northwood
di pari frequenza: circa 240 euro per il 2,8 GHz, 300 euro per il 3 GHz, 440
euro per il 3,2 GHz.

I Prescott sono identificabili dalla presenza della lettera “e”
dopo il numero della frequenza, quindi 2.8e, 3e, 3.2e.

Occhio alla compatibilità della scheda
madre

Un punto sul quale si deve fare attenzione, se si desidera aggiornare il proprio
sistema con un Prescott è la compatibilità della scheda madre.

Il solo aggiornamento del BIOS non è infatti sufficiente,
la scheda madre deve supportare le specifiche di alimentazione VRM
(Voltage Regulator Module) 10.0 e il formato FMB
(Flexible MotherBoard) 1.5.

VRM10.0 offre una maggiore precisione nella regolazione dell'alimentazione,
rispetto a VRM 9.0 può gestire tensioni di alimentazioni più basse
ed è in grado di modificare dinamicamente la tensione di alimentazione
per le CPU dotate di questa funzionalità.

Quando la CPU non è impegnata diminuisce automaticamente la tensione
di alimentazione per ridurre l'assorbimento e il calore di funzionamento.
FMB è una specifica che riguarda diversi punti dell'architettura
della scheda madre. Queste informazioni, VRM e FMB, sono disponibili sul manuale
della scheda, o sul sito del produttore.

I miglioramenti nell'architettura di Prescott
Il numero degli stadi di pipeline è stato aumentato
da 20 a 31. La pipeline è una specie di catena di montaggio, ogni stadio
è un'operazione che il processore deve eseguire, aumentando il
numero degli stadi aumenta il numero delle operazioni che il processore esegue
per ciclo di clock. C'è una correlazione tra il numero degli stadi
e la frequenza di funzionamento.

La frequenza che il processore può raggiungere è determinata
dal tempo impiegato per completare l'istruzione in uno stadio. Per esempio
un'istruzione può essere composta da 10 operazioni, se la pipeline
è di cinque stadi ognuno deve eseguire due operazioni e presumendo che
ogni stadio impieghi un ciclo di clock da milionesimo di secondo per eseguire
un'operazione, per completarne 10 occorreranno complessivamente due nanosecondi.

Poiché la frequenza è l'inverso del ciclo di clock, la
massima raggiungibile è di 500 MHz (1 diviso 2 ns). Raddoppiando il numero
degli stadi le 10 operazioni sono eseguite in un nanosecondo e la frequenza
massima raggiungibile diventa di 1 GHz.

Per ottenere la massima efficienza le pipeline devono essere costantemente
alimentate di dati, ma ci sono alcune situazioni in cui ciò non può
avvenire: per esempio quando un'operazione deve interrompersi per eseguire
un salto condizionato, cioè il passaggio a un'altra fase del programma.

Sin dal primo Pentium 4 è stata introdotta un'unità, il
Branch predictor, che si occupa di prevedere i salti in modo
da preparare i dati che serviranno a riempire la pipeline. Se la previsione
è errata il risultato è disastroso per le prestazioni, specie
con le pipeline lunghe, in quanto la pipeline deve essere svuotata perdendo
preziosi cicli di elaborazione.

Per questo Intel ha rivisto nel Prescott il meccanismo del Branch predictor
migliorandolo nei salti condizionati all'indietro. Ora è in grado
di stabilire se il salto fa parte di un loop, cioè il ritorno a un'istruzione
precedente che continua fino al soddisfacimento di una condizione, oppure se
si tratta di un altro genere di salto, per esempio un salto a una parte precedente
del programma in caso di errore.

Introdotte le nuove SSE3
In una delle due unità aritmetico logica (ALU) del Prescott
è stata aggiunta una sezione che si occupa specificatamente delle istruzioni
che eseguono spostamenti o rotazioni.

Altra novità è l'aggiunta di 13 nuove istruzioni
multimediali SSE
(Streaming SIMD Extension, SIMD sta
per Single Instruction Multiple Data), riunite sotto il nome di SSE3. Le SSE
sono istruzioni che velocizzano l'esecuzione dei calcoli in virgola mobile,
pane quotidiano delle applicazioni come la grafica tridimensionale e in generale
di tutti quei programmi che fanno uso di calcoli geometrici.

Anche l'Hyper-threading è stato migliorato ottimizzando alcuni
meccanismi di memorizzazione e sequenza di istruzione delle operazioni.

I risultati del laboratorio
I miglioramenti all'architettura e l'aumento delle cache L1 e L2
non si sono tradotti in grandi vantaggi per il Prescott: le prestazioni sono
altalenanti rispetto a un Northwood di pari frequenza, solo 3DMark e PCMark
evidenziano un valore superiore.

In 3DMark, eseguito alla risoluzione di 640 x 480 punti in modo da limitare
il peso della scheda grafica, i due Prescott ottengono un punteggio più
alto solo in alcuni dei test della Suite, per la precisione in Wings of Fury
e nel CPU score. Nel PCMark04 il Prescott a 3,2 GHz ha il punteggio migliore,
seguito a ruota dal P4 Northwood di pari frequenza.

In questo test le differenze architetturali non riescono a compensare i 200
MHz in meno del Prescott a 3 GHz. Nei test singoli del PCMark04 non mancano
le sorprese. La compressione dei file nel formato video WMV risulta più
veloce nel P4 Northwood.

E in effetti anche nel test di compressione video questa CPU è più
veloce del Prescott di pari frequenza. Nel SYSmark è visibile l'effetto
di una pipeline lunga quando non è sfruttata efficacemente, le prestazioni
dei due Prescott sono inferiori a quella del Northwood.

Nei giochi reali, Wolfenstein 3D OpenGL e Halo DirectX 9, la situazione tra
i processori aventi la stessa frequenza è di parità.

Processore

P4 3,2 (Northwood)

P4 3e

P4 3,2e

3DMark
Score

6.541

6.609

6.658

CPU
Test 1  fps

80,5

87,2

91,8

CPU
Test 2

14,1

13,3

13,9

PCMark

4.719

4.513

4.777

CPU

4.820

4.528

4.902

SYSmark®
2002 Rating

310

297

305

 
Internet Content Creation

424

393

416

 
Office Productivity

227

224

224

Halo
timedemo fps

40,21

36,8

41,87

Wolf
3D

174

160

176,8

Conversione

137

148

139

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