Pentium 4 0.13 µm : Tests
Notre étude précédente a porté sur le tronc commun de l'architecture NetBurst, et nous allons maintenant regarder les spécificités de deux de ses représentants, les Pentium 4 Willamette et Northwood.
Le Pentium 4 Northwood succède au Willamette, et se distingue de ce dernier par
- Une nouvelle finesse de gravure (0,13µm) et des interconnexions en cuivre.
- 512 Ko de cache L2.
La réduction de la finesse de gravure a permis de réduire la taille
du die, dont la surface passe de 217mm² pour le Willamette à 127mm² pour
le Northwood.
Les die comparés du Willamette et du Northwood
Elle permet également de réduire la tension de fonctionnement de 1,75
volts à 1,5 volts, réduisant du même coup
la dissipation thermique.
La fréquence d'horloge peut ainsi augmenter, et les premières versions
du Northwood sont cadencées à 2 et 2,2GHz.
La gamme Northwood comporte maintenant quatre modèles : 1,6A, 1,8A, 2A
et 2,2GHz. La lettre A permet de les distinguer des versions Willamette.
Le Northwood continuera sa montée en fréquence en même temps qu'il utilisera
un bus à 133MHz "Quad Pumped" (donc équivalent à 533MHz). Les modèles
prévus à court terme auront des fréquences de 2,26 (17x133), 2,4 (18x133)
et 2,53GHz (19x133).
- Le cache L2 du Northwood
La principale innovation du
Northwood par rapport à son prédécesseur concerne son cache L2 de 512Ko.
Mise à part la taille, le L2 garde les mêmes caractéristiques que celui
du Willamette, à savoir une associativité à 8 voies et des lignes de 64
octets (regroupées en secteurs). Le passage en 512Ko a pour effet de doubler
la taille des blocs qui passent ainsi à 64Ko.
Comme nous l'avons vu lors de l'étude du Pentium !!!-S, la seule augmentation
de la taille des blocs de cache a pour effet d'augmenter le taux de succès
du cache L2, mais en contrepartie augmente le temps d'accès au cache.
Voyons ce qu'il en est sur le Northwood.
| Pentium 4 Willamette 1,5GHz | Pentium 4 Northwood 1,8GHz | |
| Débit L1 (pic) (valeur en octets / cycle) |
11395 Mo/s (7,6 o/c) |
13591 Mo/s (7,6 o/c) |
| Débit L2 (moyen) (valeur en octets / cycle) |
6200 Mo/s (4,1 o/c) |
7380 Mo/s (4,1 o/c) |
| Débit mémoire | 1630 Mo/s | 1770 Mo/s |
La courbe du Northwood met
en évidence les 512Ko de cache L2, et présente une régression moins prononcée
passés la quantité de mémoire cache.
Sur le Willamette, passés les 256Ko du L2, le débit chute pour atteindre
le débit mémoire dès 288Ko, soit 32Ko après le L2. Le Northwood quant
à lui atteint le débit mémoire à 576Ko, soit 64Ko après la taille du L2.
Ceci met en évidence la taille plus importante des blocs de cache du Northwood,
diminuant ainsi le taux d'échec du L2.
Les débits en octets par cycle sont similaires à ceux du Willamette : près de 8 octets par cycle pour le L1 et 4 pour le L2.
| Pentium 4 Willamette 1,5GHz | Pentium 4 Northwood 1,8GHz | |
| Débit L1 (pic) (valeur en octets / cycle) |
21540 Mo/s (14,3 o/c) |
25704 Mo/s (14,3 o/c) |
| Débit L2 (moyen) (valeur en octets / cycle) |
12200 Mo/s (8,1 o/c) |
15200 Mo/s (8,4 o/c) |
| Débit mémoire | 2130 Mo/s | 2260 Mo/s |
Tout comme le Willamette, le Northwood double le débit de ses caches en SSE. Le maximum atteint par le L1 est 25704Mo/S, à comparer aux 28800Mo/s (16x1800) théoriques.
Comparons maintenant les latences des caches du Northwood à celles du Willamette.
Comme le révèlent ces courbes, les caches du Northwood offrent les mêmes
latences que ceux du Willamette : 2 cycles pour le L1 (6 en FPU), et 8
cycles pour le L2.La latence du cache L2 du Northwood n'a pas augmenté
du fait de sa taille, et c'est une bonne nouvelle !
En réalité, selon Intel, le cache du Northwood a, parallèlement à l'augmentation
de taille, été légèrement amélioré en terme de temps d'accès.