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Pentium 4 Northwood

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Écrit par Rouard Cédric   
Jeudi, 14 Mars 2002 00:43
Le Pentium 4 est sorti il y a plus d'un an… Après un bref passage sur le Socket 423, le Pentium 4 s'installe sur le Socket 478 en octobre. En ce début d'année 2002, le fleuron d'Intel poursuit son évolution : La finesse de gravure passe de .18µ à .13µ. Le fondeur de Santa Clara profite de la manœuvre pour intégrer 512ko de cache L2 afin de booster les performances.


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Un Pentium !!! à remplacer

Le Pentium !!! a connue une longue vie : de 450MHz à 1200MHz...L'architecture du Pentium !!! ne permet plus à Intel de monter en fréquence. Il faut avouer que le fondeur a largement exploité l'architecture P6 introduite en 1995 par le Pentium Pro. Les nombreuses évolutions ont conduit au Pentium II en fusionnant les technologies du Pentium Pro avec celle du Pentium MMX. Ensuite, Intel a ajouté les instructions SSE pour en arriver au Pentium !!!. Les fréquences sont passées de 200MHz à un peu plus de 1Ghz. Une longévité hors du commun dans le monde informatique !
Cependant, toute technologie a ses limites et en l'occurrence, celles du Pentium !!! Coppermine se situent aux alentours du 1GHz tandis que la révision Tualatin permet quand même d'atteindre 1,2GHz. Quoi qu'il en soit, il était impératif pour Intel d'introduire une architecture capable de monter dans les hautes fréquences.


Conçu par une jeune équipe

Alors que tous les autres processeurs d'Intel avaient été développés avec au moins un fondateur d'Intel au sein de l'équipe, le Pentium 4 a été élaboré par un team de nouveaux ingénieurs. Le manque d'expérience a conduit à l'élaboration d'un processeur impossible à graver ! Le Pentium 4 originel comportait deux unités FPU et disposait de 512Ko de cache L2. Pour passer de la théorie à la pratique et fondre le processeur, il a fallu amputer le core d'une FPU et de 256ko de cache. Le Pentium 4 Willamette en Socket 423 était né !
Le Socket 423 n'est pas une solution optimale pour le Pentium 4. En effet, pour atteindre de hautes fréquences, les signaux doivent être de très grande qualité. Il faut notamment de nombreux points de masse afin de garantir la qualité de la tension. Le Pentium 4 est à nouveau contraint d'évoluer. Le Socket 478 autorise le passage à des fréquences supérieures à 2GHz, ce que l'ancien Socket ne permettait pas.


NetBurst !

La DDR offre de bonnes performances au Pentium 4 pour un prix raisonnable.Contrairement au Pentium !!! qui descend d'une longue lignée, le Pentium 4 est un processeur radicalement nouveau. Plus aucun point commun n'est conservé avec l'architecture P6. Au niveau interne, le Pentium 4 possède une ALU et un FPU. Une des innovations du Pentium 4 est la capacité de l'ALU à fonctionner à une fréquence double de celle du reste du processeur. Cela signifie que dans un Pentium 4 2GHz l'ALU mouline à 4GHz. Une autre particularité du Pentium 4 est la longueur des pipelines. Alors que la majorité des processeurs utilisent des pipelines de 10 niveaux, le Pentium 4 en comporte pas moins de 20. Chaque étage doit donc produire une tâche élémentaire très réduites ce qui autorise une bien plus grande vitesse de fonctionnement de l'ensemble. En contrepartie, toute erreur de traitement nécessite le vidage des 20 étages du pipeline, ce qui engendre la perte de très nombreux cycles et dégrade fortement les performances. Pour pallier le risque d'erreur, Intel utilise un Trace Cache de 12000 micro-opérations bien plus rapide que tout cache L1 alors élaboré. La prédiction de branchement a également fait l'objet d'une forte optimisation et son taux de réussite est à présent de l'ordre de 93%.
Toujours au niveau interne, le Pentium 4 conserve les instructions MMX et SSE auxquelles viennent s'ajouter les 144 nouvelles instructions SSE2. Comme toujours, les applications doivent être spécialement écrites pour exploiter les nouvelles instructions.
La communication externe se fait via un bus Quad Pumped à 100MHz. En d'autres mots, cela correspond à un bus à "400MHz". Le nouveau bus permet au Pentium 4 de transférer 3Go/s. Mais actuellement, seule la RDR PC800 est capable d'offrir un tel débit.


Une mémoire contraignante

La RDR est parfaitement en phase avec le bus Quad Pumped du Pentium 4.Même utilisé dans des conditions optimales avec de la mémoire Rambus PC800, le Pentium 4 ne parvient pas à lutter face aux Athlon et les derniers Pentium !!! lui font même de l'ombre. En effet, il faut une fréquence de 1,5GHz pour que le Pentium 4 puisse tenir tête à un Thunderbird 1GHz ou un Coppermine 1GHz. Cependant, Intel est lié avec Rambus. Le fondeur ne peut pas opter pour la mémoire DDR dont le prix plus faible que celui de la RDR aurait pourtant fait grand bien à la plate-forme Pentium 4. Pour démocratiser son dernier processeur, Intel n'a d'autre solution que de proposer un chipset capable de prendre en charge la SDR PC133. Les performances s'effondrent alors et il ne faut pas moins de 1,6GHz pour égaler un Pentium !!! ou un Athlon à 1GHz. Fort heureusement, depuis décembre 2001, le Pentium 4 peut être couplé à de la mémoire DDR et offrir les mêmes performances qu'avec de la RDR. La plate-forme Pentium 4 prend doucement forme. La prise en charge de la DDR permet de faire baisser le prix de la solution Pentium 4 sans sacrifier les performances et le Socket 478 est paré pour les hautes fréquences.


Le core du NorthwoodSauvé par la technologie

L'arrivée de la gravure en .13µ (appelée Px60) permet de réduire la taille du core du Pentium 4. L'utilisation du .13µ a permis au Pentium !!!-M Mobile d'intégrer 512ko de cache tout en chauffant moins et en réduisant la tension de fonctionnement. Dans le cas du Pentium 4, la migration vers le .13µ est purement et simplement une obligation. Il est impératif de monter en fréquence pour offrir un niveau de performances acceptable. Mais il faut également rentabiliser les lignes de production. Le .13µ permet de loger plus de processeurs par galette même en y intégrant 512ko de cache L2.
Face au Willamette équipé de 256ko et fonctionnant avec une tension de 1,7v, le Northwood bénéficie de 512ko de mémoire L2 et demande 1,5v d'où une dissipation thermique réduite mais ce sont bien les seuls points qui les séparent… Toutefois, la présence de 256ko de cache supplémentaires devrait permettre au Northwood de se montrer 5 à 10% plus véloce que son aîné.


Configuration de tests

Matériel et drivers
  • Asus P4B266 (i845 B0)
  • Asus A7N266 (nForce)
  • Intel Pentium 4 1,8GHz Willamette
  • Intel Pentium 4 1,8Ghz Northwood
  • Athlon XP 1800+ (1533MHz)
  • 256Mo DDRAM PC2100 CAS2
  • Seagate Barracuda IV 80Go ATA100
  • Ecran IIyama Vison Master 403 (synchronisation verticale toujours désactivée)
  • Hercules 3D Prophet Titanium 500 : Detonator 21.83

    Logiciel
  • Windows XP français et Direct X 8a
  • Ziff Davids : Winbench 99, Content Creation 2001 et Business Winstone 2001
  • Gogo MP3
  • Giants + patch 1398 bêta (toutes options activées)
  • Mercedes Benz Truck Racing + patch 1.1.9 bêta (toutes options activées)
  • Quake III + patch 1.27 (normal en 16bits et HQ++ en 32bits)
  • Serious Sam Public Test 2 build 1.09 (options par défaut)
  • 3D Mark 2001 (options par défaut)
  • Sisfotware Sandra 2001


    Performances processeur

    Les 512ko de cache L2 permettent au Pentium 4 Northwood 1,8GHz d'atteindre un score de 115 au CPU Mark 99. Le gain est donc 4,5% en puissance brute sous Windows. L'indice FPU Mark qui est généralement en liaison directe avec la fréquence du processeur grimpe lui aussi de 4,5%. L'augmentation du cache L2 permet d'optimiser le flux de données élevé nécessaire au fonctionnement optimal du Pentium 4.


    Bande passante mémoire

    Les taux de transfert mémoire sont plus soutenus avec une mémoire cache plus grande. Elle permet d'optimiser les I/O et cela se traduit par une augmentation de l'ordre de 10% pour l'ALU et 5% pour la FPU. La FPU est moins tributaire de la bande passante que l'ALU.


    Performances 2D

    Depuis toujours, les scores atteints en 2D sont tributaires de la puissance du processeur. Le gain est assez important lors des tests basiques avec une augmentation des performances de 7%. Lors des mesures High-End, l'indice n'augmente que de 2,6%. A noter qu'il ne s'agit pas d'une limitation due à la carte graphique comme en témoigne le score de l'Athlon.


    Test disque dur

    Dans ce domaine, les performances restent inchangées. En effet, le contrôleur joue un rôle capital et la puissance du processeur n'apporte plus grand chose. Autrefois, les écarts étaient notables, mais depuis le cap du 1GHz, l'impact de la puissance processeur sur les performances d'un disque dur est anodin voire inexistant.


    Content Creation 2001

    De tous les tests, le Content Creation 2001 est certainement le plus intéressant à prendre en compte étant donné qu'il reflète les performances globales du système. Le Northwood offre un gain très appréciable de 6,3%, ce qui est remarquable sur ce type de mesure.


    3D Mark 2001 et jeux

    Le 3D Mark 2001 est un bench qui devient de plus en plus proche des moteurs 3D réels. En effet, en 1024x768x32, le score fait intervenir de nombreux paramètres comme la puissance processeur, le type de carte graphique et les drivers mais également les performances du chipset et de la mémoire centrale. A ce petit jeu, le Northwood se montre également à la hauteur. L'indice augmente de 4,5% pour atteindre 7569 contre 7255.

    Dans les autres jeux que nous avons utilisés en 1280x1024x32, la GeForce3 Ti 500 limite les performances. Dans ce mode, que ce soit avec Quake III ou Serious Sam, tous les processeurs se retrouvent logés à la même enseigne avec des scores comparables . Dans les basses résolutions, le Northwood dépasse le Willamette de 12% dans Serious Sam et 10% dans Quake III. Ce test prouve, si besoin est, que la carte graphique est bel et bien l'élément déterminant qui fixe les performances en hautes résolutions…


    Overclocking

    A chaque changement de technologie de gravure, les processeurs Intel obtiennent de très bonnes performances en overclocking. Les plus anciens se souviennent des Celeron 300A qui supportaient parfaitement un bus 100MHz au lieu de 66MHz ou des Celeron 533A qui montaient à 800MHz sur bus 100MHz. C'est un peu ce que nous espérions de notre Northwood 1,8GHz : passer à un bus de 133MHz et ainsi atteindre un glorieux 2,4GHz. En pratique, rien n'y a fait ! Pâte thermique de qualité, augmentation de la tension, utilisation de timings moins agressifs dans les bios se sont tous soldés par un échec. Nous n'avons atteint que 121MHz soit une fréquence finale de 2178MHz. Toutefois, plusieurs membres de notre forum ont été plus chanceux avec des Northwood à 1600MHz qui ont parfaitement supporté le passage sur un bus à 133MHz et même 150MHz. Avec un bus de 150MHz et une fréquence de 2400MHz, le Northwood atteint un honorable score de 140 au CPU Mark 99. Ceux qui optent pour un Pentium 4 afin de pratiquer de l'overclocking devront porter leur choix sur le modèle 1,6GHz dont le multiplicateur de 16 permettra plus probablement d'atteindre 2,133MHz que le 1,8GHz dont les chances de parvenir à 2,4GHz sont réduites. Avec l'optimisation des chaînes de productions en .13µ, il est probable qu'un plus grand nombre de Pentium 4 1,8Ghz passeront à 2,4GHz…

    Les processeurs à faible fréquence sont de meilleurs candidats à l'overclocking.

    Conclusion

    Courage, il reste à passer au bus 133MHz !Le Pentium 4 Northwood ressemble un peu plus à ce que nous attendions d'un Pentium 4. Les performances progressent réellement et la politique tarifaire d'Intel place le Northwood au même prix que le Willamette. Le potentiel d'overclocking est présent et il est facile de passer le cap des 2GHz. Pour ce genre d'exercices, il vaut mieux opter pour un Northwood de faible fréquence afin de pourvoir utiliser un bus élevé étant donné que le multiplicateur est bloqué… Au niveau du prix la solution Intel reste plus coûteuse que la plate-forme AMD alors que les performances sont encore en retrait. Le passage au bus 133MHz, que ce soit par overclocking ou officiellement (avril), boostera encore un peu les performances du Pentium 4. La suite en avril !

    Intel Pentium 4 Northwood 1,8GHz
    Note : 8/10


    Pour :
    Performances en progrès
    Faible dissipation thermique
    Solution full Intel
    Overclocking

    Contre :
    Rapport Prix/Performances
  • Mise à jour le Mardi, 10 Novembre 2009 20:23