2003秋季IDF特別報導-本屆IDF的遺珠之憾：Prescott

英特爾90nm製程的先驅

原先外界普遍預期，英特爾會在本屆秋季IDF正式發表其第一款使用由90nm製程、偏斜矽（Strained Silicon）以及低誘電率（Low-K）導線間膜材料等先進技術，所生產的桌上型及筆記型處理器，也就是新版Pentium 4 Prescott和新版Pentium M Dothan。不過，很遺憾的，Prescott最後都沒有在IDF正式露面，算是本次IDF的遺珠之憾。所以，在這裡，我們就根據英特爾已公開的文件及資料，對Prescott做一個簡單的介紹。Northwood的後繼者：Prescott

Prescott是繼130nm製程的Northwood核心後，Pentium 4家族的最新成員，使用90nm製程（代號P1262）生產，電晶體數量為1億2千5百萬，7層銅導線布線，晶片面積112平方公釐。值得注意的是，Prescott並非僅為Northwood的製程縮小版。最顯而易見的差別，除了Prescott將現有NetBurst管線架構深度略作調整、以4GHz至5GHz的時脈做為目標外，第一階資料快取記憶體從8kb增加到16kB、以及第二階快取記憶體從512kB增加到1MB。另外，在未來，Prescott會支援更高的前端匯流排速度。

為了達成高時脈，除了加深管線深度以及導入新型的製程技術，電路設計上也必須作出相對應的提升。英特爾在今年春季IDF初步公布Prescott相關資訊時，就透露了電腦輔助設計工具（CAD）的改進，及時脈分配（Clock Distribution）較Northwood改進4倍、有效的降低運作溫度及時脈信號偏移（Clock Skew）的問題。

Prescott一開始仍以和Northwood相同的Socket 478出貨，不過，到後來，會全面轉進至全新球型接腳的LGA（Land Grid Array）775封裝。Prescott下一代的Tejas，也將會使用LGA 775。新指令集的擴充

指令集的擴充，一直都是處理器廠商持續強化產品功能、便利程式設計者發展程式的重點。Prescott新增了俗稱SSE-3的PNI（Prescott New Instructions）指令集，包含了13個新指令。

其中，1個新指令提供存放於x87浮點暫存器內的浮點至整數資料型態轉換，3個新指令增加對128位元SSE-2暫存器不同欄位的資料載入、搬移及複製功能，1個新指令提供對未對齊（Unaligned）16位元組cache-line的128位元長度資料載入動作，2個新指令提供對兩個128位元暫存器內相同欄位的加減法運算，4個新指令提供對兩個128位元暫存器內水平欄位的資料進行加減法運算。除了強化現有x87/SSE/SSE-2指令集的功能外，PNI也包含了2個新指令，改善執行緒的同步化，這對提升Hyper-Threading的效能頗有助益。安全運算機制的導入
實作加速機制的改進

為了配合微軟新世代作業系統Longhorn所導入的NGSCB安全運算機制，Prescott成為英特爾第一個實作La Grande技術的處理器。不過，這也必須等待對應支援的作業系統及應用程式出現，才有發揮的機會。

相較於PNI、La Grande等需要全新軟體環境支援的新功能，改進現有的實作加速機制、改善既有應用軟體的執行效能，也是新處理器的發展重點。除了快取記憶體的增加，因應Prescott有著更深的指令執行管線深度，資料預先擷取及分支預測機制的強化勢在必行，資料寫回緩衝區（Write-Back Buffer）的數量亦有增加。此外，整數乘法（imul）運算的延遲也有所改善。

英特爾宣稱Prescott在Hyper-Threading的效能上會有所改進，不過並未透露其細節。除此之外，Prescott實作了更先進的電力管理機制，這對降低日益提升的處理器運作溫度及耗電量頗有助益，這也多少透露出桌上型處理器未來的設計方向。諸多尚未證實的謎團
英特爾依然維持製程技術研發的領先地位

對於Netburst架構的Pentium 4而言，指令追蹤執行快取（Trace Cache）的設計，對於效能有著相當程度的重要性。首先，如果該快取記憶體的儲存空間不足，就會導致在指令解碼的動作上耗費相當多的時間。其次，Pentium 4內部的執行單元利用率，也會受限於該快取記憶體的微指令分派率（Dispatch Rate），也涉及了單一cache-line內存放微指令的數目。如果要大幅提升現有Pentium 4的效能、提升內部執行單元的數目，這部分的改進絕對有其必要。不過，截至為止，除了英特爾在今年春季IDF表示會有所「改進」外，並未透露任何的進一步訊息。

另外，就是32位元記憶體定址空間的瓶頸。根據英特爾的計畫時程，明年將會推出支援4顆處理器的高階伺服器晶片組Twin Castle，預定將會支援128GB的實體記憶體容量，超出現有的64GB上限。這是否意味著，現有的PSE/PAE-36延伸定址模式將會有所改進？

最後，從英特爾發展第一代Pentium 4 Willamette至今，代號Yamhill、計畫對現有x86指令集進行64位元延伸的傳言，從來就沒有停歇過。目前的低階伺服器市場，已經是英特爾Xeon系列處理器的天下，但是卻面臨著32位元定址所帶來的記憶體空間及效率瓶頸。為此，AMD已經發表了x86-64，也已推出了大量對應該指令集的產品。

英特爾是否已在Prescott和後繼的Tejas實作了自己的64位元x86指令集？還是盡力推展IA-64，在未來使其完全取代x86的地位，所以並不打算另起爐灶？甚至將實作於新產品之中，只是備而不用？無論如何，英特爾的選擇，將會對未來的市場及技術發展影響甚鉅，甚至改變整個個人電腦產業的勢力版圖。

雖然在製程轉進時遭遇了諸多困難，但是英特爾依然領先業界，率先將90nm等先進製程技術導入於高階處理器的生產，也遙遙領先其它處理器製造商。從Prescott開始，英特爾的處理器將進入另一個嶄新的階段，也拉大了讓競爭對手追趕的空間。文⊙劉人豪