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Intel发布了第一款采用90nm工艺的桌面处理器，也就是我们所说的Prescott核心，目前发布的最高频率是3.4GHz。同时Prescott仍然沿用Pentium
4的名称，Prescott可以被称为第三代NetBrust架构，前两代分别是Willamette和Northwood，看来NetBrust架构依然有很强的生命力。这次Intel一共发布了七款处理器，已经上市的有基于Prescott核心的有Pentium 4
2.8A/2.8E/3.0E和3.2E，其中2.8A采用了FSB533的前端总线。基于Northwood核心的Pentium4 3.4GHz，另两款很快上市的产品是基于Prescott核心的P4
3.4E和基于Xeon MP "Gallatin"核心的Pentium 4 Extreme Edition 3.40GHz。
由于Intel强大的研发能力，使其推出90nm工艺处理器的速度大幅领先竞争对手，新工艺能够在核心中加入更多的增强特性。Prescott使用的第三代NetBrust技术是在Northwood核心上进行革新
而来的，Prescott增加了pipeline（流水线）的长度，使用更大的L1
Cache（16KB）和L2
Cache（1MB），增加了13条新的指令（SEE3），增强了超线程（HT）技术。不过和我们原来预测的不太一样的地方是，它的Trace Cahce追踪的指令数并没增加，和Northwood一样
都是12k
μ-ops。此外Prescott上还有一些很cool的技术，如LaGrande加密技术，和被称为Yamhill的64位扩展技术，不过Intel什么时候开启X86-64位扩展还不得而知
。
Prescott会采用两种接口形式目前的Socket 478和未来的LGA 775，Prescott 478兼容当前的Intel
875P和865PE/P/G芯片组。但并不是所有使用875P和865PE/P/G芯片组的主板都能完全兼容Prescott，大多数主板需要更新BIOS，另外还需要符合新的供电标准，只有那些标识了"Prescott
Ready"的主板才能很好的支持Prescott处理器。LGA 775会在下一个季度发布，Intel会推出新的芯片组来支持LGA 775 Prescott，采用LGA而不再使用Socket是为降低处理器的封装成本。代号Alderwood的Intel
925X和代号Grantsdale的Intel 915，这两款芯片组带来了PCI Express总线和DDR-II内存架构。
| CPU |
FSB/L2 Cache |
2月2日 |
发布时 |
| P4 3.4 EE |
800MHz/2MB |
- |
$999 |
| P4 3.2 EE |
800MHz/2MB |
$925 |
|
| P4 3.4E |
800MHz/1MB |
- |
$417 |
| P4 3.4 |
800MHz/512KB |
$417 |
|
| P4 3.2E |
800MHz/1MB |
$278 |
|
| P4 3.0E |
800MHz/1MB |
$218 |
|
| P4 2.8E |
800MHz/1MB |
$178 |
|
| P4 2.8A |
533MHz/1MB |
$169 |
|
EE表示Gallatin核心，E/A表示Prescott核心，没有后缀则是Northwood核心
同频的Prescott处理器价格和Northwood处理器一样，但是Prescott具有1MB的L2
Cache，晶体管数量增加了很多，能够维持价格不变主要是Intel采用90nm工艺后，晶元可以切割出更多的处理器，这样就有效的降低了成本。
Prescott和Northwood比较
Prescott Die的图片，我们看到1MB的L2
Cache占了很大一片核心面积，其它标识出来的部分有浮点/MMX/SSE3单元，整数执行单元，微代码调度单元，指令回溯缓存，缓存分配和寄存器重命名（为了兼容旧的指令集），执行管线，此外还有分支预测，指令解码，回溯缓存访问单元等。
| |
Northwood |
Prescott |
| 核心尺寸 |
131平方毫米 |
112平方毫米 |
| 晶体管数量 |
55百万 |
125百万 |
| 晶体管门宽 |
60nm |
50nm |
| 铜互连层数 |
6 |
7 |
| 化学成分 |
Cobalt Silicide |
Nickel Silicide |
| 光照技术 |
248nm |
193nm |
| 半导体 |
Normal Si |
Strained Si |
| 回溯缓存 |
12µ-Ops |
12µ-Ops |
| L1 Cache |
8KB |
16KB |
| L2 Cache |
512KB |
1MB |
| 流水线长度 |
20 stages |
31 stages |
| 指令集 |
FP MMX SSE SSE2 |
FP MMX SSE SSE2 SSE3 |
从上表可以看出，Prescott核心尺寸是112平方毫米，包含了125百万颗CMOS晶体管，晶体管的门宽是50nm，这些晶体管使用的氧化物绝缘层厚度只有1.2nm，nickel
silicide（含镍的硅化合物）具有更低的电阻。它采用七层的铜互连工艺，并使用低介电（low-k）绝缘材料，这样可以降低功耗并能提高工作频率。Prescott首次引入了Strained
Silicon技术，这能够提高晶体管开关速度。Prescott具有12Kµ-Ops的回溯缓存（Trace Cache），16KB的L1 Cache和1MB 8路关联的L2
Cache。下面这个公式计算出额外512KB缓存所需的晶体管数量：
512×1024 (KByte) × 8 (8 bits) × 6 (1 SRAM cell) = 25.2 million
Prescott的核心架构
让我们来总结一下Pentium4的架构：指令通过64位，200MHz，也就是6.4GB/s的总线带宽，然后指令进入L2高速缓存，进行指令预取分析并激活BTB（分支预测缓存）来满足分支预测精度的要求，它决定什么数据是下一次操作需要的。
随后发送指令到指令解码单元，把x86数据转换成微代码操作。
x86指令很复杂并具频繁使用循环，这就是为什么Intel在第一个Pentium4核心Willamette上就抛弃了经典的L1指令高速缓存，取而代之的是回溯缓存（Trace
Cache）。它基于微操作位于指令解码单元之前，这是一个很聪明的解决方案可以消除不必要的解码工作。Trace
Cache可以存储和重新组织多个微操作的串链，使它们能有效的传送到快速执行引擎（Rapid Execution Engine）。
要注意的改变是分支目标缓存（Branch Target Buffer）和指令解码，假如BTB不能保证分支预测精度，指令解码单元将执行一个静态的预报，它假设只有少数的冲突造成分支预测出错，通过改良循环检测处理能够实现很少的冲突。
分支预测精度是实现高性能的核心，假如处理器知道或者能够猜测到下一步将执行什么。它就能够高效的填充流水线，自从Intel把流水线长度提高到20
stages，在Prescott中又提高到31
stages后，有效的填充流水线（Pipeline）就显得非常重要了，因为流水线失效带来的性能损失很大。Intel试图减少每个流水线stage的复杂程度来提高处理器的时钟频率。
很明显，Intel想改进高速缓存，为了misprediction（丢失的分支预测精度），正确的数据必须被填充进流水线，为了支持这些，Pentium4的L1数据缓存使用一个8路关联连接，如果数据已经在缓存中它能够检测出来。
Prescott的新增特性
Prescott采用增强的NetBurst架构，更大的16KB L1和1MB L2
Cache允许在每个时钟周期内传输更多的数据，这对于HT技术的帮助很明显，当两个线程同时运行在一颗处理器上需要更多的缓存空间。另外Intel还改进了Prescott的分支预测单元，指令调度和整数执行核心，以适应增加的管线长度（pipeline
stages）。
更长的管线，31 stages，Intel证实Prescott使用更长的流水线长度来推进处理器频率的提高，更长的管线意味着分支预测失败会带来更大的性能损失。Prescott的流水线延长到31
stages，当然Intel必须使用更高的分支预测精度来减少流水线失效的损失。
Intel把Pentium 4的Trace Cache后面的管线延长了10 stages，假如在trace cache之前的decoding
stages保持不变，这意味着Prescott总共有39(31+8)stages，在大多数情况下，这八个额外的stages不会受分支预测失败的影响，也就是说流水线失效的部分是解码后的部分。我们知道长流水线架构可以有效的提高时钟频率，因此Prescott的频率提升潜力很大，相比较Athlon
64仅有12 stages，在今后的频率大战中，Intel的优势明显。
增强的超线程——Intel的工程师通过不同方式修改Prescott处理器，让它的超线程性能更好。增加了共享的资源可以允许更多类型的操作并行处理，in
flight存储的指令数量从24个增加到32个，这些改进允许多指令更好的并行处理，同时，Prscott加入了调节功能，减少两个逻辑处理器对L1
Cache的争夺。
增加
13条新的指令（SSE3），为提高特定应用程序性能设计的新指令，主要应用于多媒体和游戏应用。这些指令包括五个方面：浮点到整数的转换，复数运算，视频压缩，SIMD（单指令多数据）浮点使用AOS格式和线程同步，Prescott新的指令（PNI）包括：
ADDSUBPD - Packed 64-bit add/subtract
ADDSUBPS - Packed 32-bit add/subtract
FISTTP - Store integer with truncation
HADDPD - Horizontal ADD 64-bit
HADDPS - Horizontal ADD 32-bit
HSUBPD - Horizontal SUBTRACT 64-bit
HSUBPS - Horizontal SUBTRACT 32-bit
LDDQU - Load unaligned 128-bit integer
MONITOR - Setup monitor addresses
MOVDDUP - Move 64-bit and duplicate
MOVSHDUP - Move 32-bit high and duplicate
MOVSLDUP - Move 32-bit low and duplicate
MWAIT - Monitor wait
| 浮点到整数的转换 |
FISTTP |
| 算数运算 |
ADDSUBPD, ADDSUBPS, MOVDDUP, MOVSHDUP,
MOVSLDUP |
| 视频压缩 |
LDDQU |
| SIMD浮点使用AOS格式 |
HADDPD, HSUBPD
HADDPS, HSUBPS |
| 线程同步 |
MONITOR, MWAIT |
13条SSE3指令的分类，MONITOR，MWAIT是线程同步指令，它将能够提高HT的性能，但是当前的Windows
XP还不能支持。
LaGrande加密技术（LT），这项技术有很高通用性，它增加在CPU和芯片组中的硬件级别加密技术，配合其它一些平台组件可以提供硬件级别的加密。
64位扩展-Yamhill(CT)，64位扩展已经加入了Prescott中，intel的发言人表示，当软件方面准备好时，Intel将乐意把当前的32位处理器升级到64位。
Strained Silicon技术
Prescott所采用的半导体工艺，从上到下分别是镍硅化物层，50nm的半导体门，氧化物绝缘层，另外新增了Strained
Silicon层。其中的Strained Silicon Lattice是首次在CPU中使用，它可以允许更加快速的电子流。
Strained silicon结构示意图
Intel在90nm处理器上使用了Strained
Silicon技术，90nm处理器意味50nm门宽的晶体管和更低的功耗，新的90nm处理器使用了高性能、低功耗晶体管，新的低介电性质绝缘材料。Prescott使用的Strained
Silicon技术实际上就是增加了晶体管之间的间隙，让电子流动更加平顺。Strained Silicon技术可以使用在当前所有类型的CMOS晶体管（NMOS和PMOS），它使用了非常细的单晶硅层。
其实这项技术的成本很低，只增加了2%的晶元面积，Intel本来打算把Strained
Silicon技术应用在下一代65nm工艺制程。
Prescott使用7层带有Low-K绝缘层的low-k铜连接，使用了新的carbon-doped oxide（CDO）绝缘体材料，减少了线到线之间的电容，允许提高芯片中的信号速度和减少功率消耗。
功耗
| 处理器核心频率 |
工作电压（V） |
热设计功耗(W) |
| 2.8GHz |
1.475-1.55 |
69.7 |
| 3.0GHz |
1.475-1.55 |
81.9 |
| 3.2GHz |
1.475-1.55 |
82.0 |
| 2.8EGHz |
1.25-1.4 |
89 |
| 3.0EGHz |
1.25-1.4 |
89 |
| 3.2EGHz |
1.25-1.4 |
103 |
| 3.4EGHz |
1.25-1.4 |
103 |
Prescott具有更低的工作电压，但是TDP比同频的Northwood还要高
几种高性能CPU的比较
|
特征 |
Athlon64 FX |
Athlon64 |
Pentium4 C（Northwood) |
Pentium4 E (Prescott) |
Pentium4 EE |
Athlon XP 3200+ |
| 时钟频率 |
2.2-2.4GHz |
2-2.2GHz |
2.4-3.4GHz |
2.8-3.4GHz |
3.2-3.4GHz |
2.2GHz |
| 处理器技术（微米） |
0.13 SOI Cu |
0.13 SOI Cu |
0.13 Cu |
0.09 Cu |
0.13 Cu |
0.13 Cu |
|
晶体管数量（百万） |
105.9 |
105.9 |
55 |
125 |
168 |
37.5 |
| 电压 |
1.55V |
1.55V |
1.5-1.55V |
1.3-1.5V |
1.55V |
1.65V |
| 核心面积(mm²) |
193 |
193 |
131 |
112 |
>200 |
101 |
| 管线长度（整数/浮点） |
12/17 |
12/17 |
21 |
31 |
21 |
10/15 |
|
最大物理地址空间 |
1024 GB flat (40 bit) |
1024 GB flat (40 bit) |
64 GB PSE (36 bit) |
64 GB PSE (36 bit) |
64 GB PSE (36 bit) |
4GB |
| 最大虚拟地址空间 |
256 TB (48 bit) |
256 TB (48 bit) |
4GB |
4GB |
4GB |
4GB |
| SIMD单指令多数据 |
SSE2 3DNow! SSE |
SSE2 3DNow! SSE |
SSE2 SSE |
SSE3 SSE2 SSE |
SSE2 SSE |
3DNow! SSE |
| L1 Cache(数据/指令) |
64/64KB |
64/64KB |
8K/8-16KB |
8K/8-16KB |
8K/8-16KB |
64/64KB |
| L1 Cache延迟（load to use） |
3 |
3 |
2 |
2 |
2 |
3 |
| L2 Cache |
1024KB |
1024KB |
512KB |
1024KB |
512KB |
512KB |
| L2 Cache位宽 |
128位 |
128位 |
256位 |
256位 |
256位 |
64位 |
| L2 Cache延迟 Load to Use(+L1 latency) |
16 |
16 |
9-20 |
9-20** |
9-20 |
11-20 |
| L3 Cache |
- |
- |
- |
- |
2048KB |
- |
| 内存配置 |
2×DDR400 |
1×DDR400 |
2×DDR400 |
2×DDR400 |
2×DDR400 |
DDR400 |
| 内存到CPU最大带宽 |
6.4 GB/s |
3.2 GB/s |
6.4 GB/s |
6.4 GB/s |
6.4 GB/s |
3.2 GB/s |
这次我们收到Intel送测的Pentium 4 3.2E处理器
这颗是Prescott的工程样品，它的正面和Northwood的Pentium 4没有什么区别
CPU背面的电容分布和Northwood有明显区别，这使我们可以很容易的分辨出Prescott处理器
CPU-Z检测
使用CPU-Z 1.20版检测，可以看到它的核心代号是Prescott，支持SSE3指令集，L2高速缓存增加到1024KB
12KB的L1数据缓存，8路关联，1024KB的L2高速缓存同样是8路关联，总线位宽是256位，支持预取逻辑
测试使用的是Intel D875PBZ主板
性能测试
测试平台
| CPU |
Intel Pentium 4 3.2E（Prescott核心）
Intel Pentium 4 3.2C（Northwood核心） |
| 主板 |
Intel原厂D875PBZ，875P芯片组，打开PAT |
| 内存 |
Kingmax DDR400 256MB×2，6-3-3-2.5 |
| 硬盘 |
WD Raptor WD360，Serial ATA，FAT32 |
| 显卡 |
Geforce FX 5900 核心频率：400MHz，显存频率：700MHz |
| 操作系统 |
英文Windows XP Professional + SP1 |
| 驱动 |
DirectX 9.0b，ForceWare 53.03
Intel Chipset 5.1.0.1008 |
| 桌面设置 |
1024×768像素 32bit色彩 85Hz刷新率 |
PCMark04
这是一个综合性能测试软件，由FuterMark出品，可以方便快捷的测试系统的综合性能
| |
PCMark04 |
CPU |
Memory |
HDD |
| Pentium 4E 3.2GHz |
4940 |
4923 |
5158 |
4960 |
| Pentium 4C 3.2GHz |
4889 |
4905 |
4675 |
4985 |
Multimedia Content Creation Winstone 2003
ZD的Content Creation Winstone
2002是一款综合系统测试软件，通过运行一些流行软件的脚本来体现系统的整体性能，它更加注重多媒体性能的测试。
| |
CCWinstone 2003 Score |
| Pentium 4E 3.2GHz |
56.3 |
| Pentium 4C 3.2GHz |
53.9 |
Prescott表现不错
POV Ray 3.5
| |
POV Ray
3.5 |
| Pentium 4E 3.2GHz |
74.88 PPS |
CINEBENCH 2003 V1
这个测试软件是基于真实的高性能软件CINEMA 4D
R8，我们看到Hyper-threading技术的确是Intel的至胜法宝。
| |
Pentium 4E
3.2GHz |
| Rendering渲染 (单CPU) |
280 CB-CPU |
| Rendering渲染 (双CPU) |
335 CB-CPU |
| 多处理器加速（Multiprocessor Speedup） |
1.20 |
| Shading (CINEMA 4D) |
359 CB-GFX |
| Shading (OpenGL软件光源) |
1450 CB-GFX |
| Shading (OpenGL硬件光源) |
2418 CB-GFX |
| OpenGL加速 |
6.74 |
Cachemem 2.6内存子系统性能测试
| |
Cachemem Main Memory 读性能 |
Cachemem Main Memory 写性能 |
| Pentium 4E 3.2GHz |
4197.0 MB/s |
1875.0 MB/s |
| Pentium 4C 3.2GHz |
3187.2 MB/s |
1246.6 MB/s |
在Cachemem内存读测试中，P4E的内存带宽大幅领先于P4C，要注意的是，由于有操作系统内存预读功能，因此1MB的二级高速缓存会发挥不小的作用。在cachemem内存写测试中，P4E高达1MB的二级缓存同样发挥了作用。
ScienceMark 2.0
缓存/内存带宽比较
由于Prescott改进了L1缓存和L2缓存，因此目前版本的ScienceMark
2.0无法得出L1和L2 Cache的带宽，Prescott的内存带宽表现出色。
| |
Memory |
| Pentium 4E 3.2GHz |
4508.67 MB/s |
| Pentium 4C 3.2GHz |
3908.68 MB/s |
ScienceMark的分子和复数计算，时间越短越好
|
|
Pentium 4E 3.2GHz |
Pentium 4C 3.2GHz |
| Molecular Dynamics(秒） |
87.074 |
78.886 |
| Primordia(秒） |
486.856 |
421.825 |
由Prescott的管线增强到了31stages，虽然做了很多优化，提高了分支预测精度，增加了缓存。但在科学运算中还是比不过同频的Northwood处理器，Prescott的优势在于简化了每个stages，可以获得更高的时钟频率。
SuperPi二百万位测试
|
|
Pentium 4E 3.2GHz |
Pentium 4C 3.2GHz |
| SuperPi二百万位 |
1分38秒 |
1分46秒 |
视频和音频压缩测试
视频压缩测试采用Xmpeg 5.0+DivX Pro
5.05，把一段3000帧的MPEG2视频以1500bps的码率压缩成MPEG4格式视频，以每秒的帧数计算成绩。音频压缩测试采用lame
3.39 MMX，把一段50MB的WAV文件压缩成VBR mp3，命令格式为：lame --alt-preset
extreme 1.wav 1.mp3
|
|
Pentium 4E 3.2GHz |
Pentium 4C 3.2GHz |
| Xmpeg 5.0+DivX Pro 5.05 |
38.82 FPS |
34.73 FPS |
| lame 3.39 MMX |
40秒 |
35秒 |
在视频和音频压缩方面还是Intel的传统强项，Pentium4高效的L1和L2
cache设计和SSE2指令集非常适合于SIMD（多媒体程序中的单指令多数据）处理。我们看到Prescott的视频压缩性能更强，而且这还没有应用到Prescott新增的SSE3指令集，如果视频编码能够应用到SSE3指令，相信Prescott的多媒体处理能力会有更出色的表现。
SiSoftware Sandra 2004
内存性能测试
| |
Int Buffered |
Float Buffered |
| Pentium 4 3.2E |
4942 MB/s |
4942 MB/s |
CPU Arithmetic Benchmark，CPU 数学运算成绩
| |
Dhystone ALU |
Whetstone FPU/iSSE2 |
| Pentium 4 3.2E |
8855 MIPS |
3693/6738 MFLOPS |
CPU Multi-Media Benchmark，CPU的多媒体性能
| |
Integer iSSE2 |
float-point iSSE2 |
| Pentium 4 3.2E |
22652 it/s |
30462 it/s |
3DMark2001SE build330
|
800×600 |
17728 |
| 1024×768 |
15693 |
| 1600×1200 |
12991 |
3DMark03 build340
| |
800×600 |
1024×768 |
1280×1024 |
| 得分 |
6948 |
5426 |
3937 |
| GT1(fps) |
237.6 |
185.6 |
137.2 |
| GT2(fps) |
51.2 |
38.2 |
26.8 |
| GT3(fps) |
39.6 |
30.9 |
21.7 |
| GT4(fps) |
37.7 |
31.2 |
23.9 |
| CPU Score |
833 |
828 |
831 |
| CPU Test1(fps) |
93.2 |
92.5 |
92.5 |
| CPU Test2(fps) |
14.8 |
14.7 |
14.8 |
| 单材质填充率 MTexels/s |
1149.7 |
1184.4 |
1210.5 |
| 多材质填充率 MTexels/s |
2656.5 |
2709.9 |
2740.1 |
| Vertex Shaders 2.0(fps) |
17.2 |
16.9 |
16.4 |
| Pixel Shader 2.0(fps) |
40.4 |
32.7 |
24.8 |
| Ragtroll(fps) |
19.5 |
17.0 |
14.0 |
SPECViewperf 7.1.1
这是SPEC最新推出的OpenGL测试软件，在原来SPECViewperf
7.1的基础上对脚本做了一些升级
| 3dsmax-02 |
15.22 |
| drv-09 |
41.15 |
| dx-08 |
59.25 |
| light-06 |
16.24 |
| proe-0 |
15.34 |
| ugs-03 |
8.601 |
Serious Sam 2:The Second Encounter
英雄萨姆测试了显卡的OpenGL引擎性能，测试软件版本为Serious Sam 2：The
Second Encounter，测试场景为“Little Trouble”，游戏设定，PREFERENCES：Quality
|
800×600 |
43.70 fps |
| 1024×768 |
36.40 fps |
| 1600×1200 |
28.26 fps |
Prescott的发布是一个标志，它在CPU制造工艺上的意义重大，代表了90ns制程正式进入主流的台式机CPU领域。Intel在Prescott上使用了大量的新工艺，其中Strained
Silicon技术是首次出现。Prescott代表了NetBrust架构进一步的成熟，它的流水线增加到了31stages，频率提升的潜力巨大。为了弥补超长流水线失效的损失，Prescott改良了分支预测技术，增加了L2高速缓存。新增加了13条SSE3指令，Pentium
4处理器在SIMD性能上的优势更加明显。在目前的频率下，Prescott并没有表现出多少优势，但是Intel已经为自己描绘好了发展道路，随着频率不断提升，Prescott就发挥出更多的潜能。
|
