奔腾4（Pentium4，或简称奔4或P4）是英特尔公司于2000年11月发布的第7代x86微处理器。

并且是继1995年出品的PentiumPro之后的第一款重新设计过的处理器，这一新的架构称做NetBurst。首款产品代码为：Willamette，拥有1.4GHz左右的内核时钟，并使用Socket423脚位架构，首款处理器于2000年11月发布。不同于PentiumII、PentiumIII和各种Celeron处理器，因为是全新设计的产品，所以与PentiumPro的关联很小。值得注意的是，Pentium4有着非常快速到400MHz的前端总线，之后更有提升到533MHz、800MHz。它其实是一个为100MHz的四条并列总线(100Mhzx4并列)，因此理论上它可以传送比一般总线多四倍的容量，所以号称有400MHz的速度。AMDAthlon的前端总线则有266MHz的速度（133MHz双倍并列总线）。

奔腾4

Pentium 4

Intel

Intel

NetBurst

已停产

基本介绍

Pentium4首款产品工程代号为：Willamette，拥有1.4GHz左右的核心时钟，并使用Socket423脚位架构，于2000年11月发布。值得注意的是，Pentium4有着非常快速到400MHz的前端总线，之后更有提升到533MHz、800MHz，它其实是一个100MHz时钟频率的四倍数据速率（QDR）前端总线，因此数据传输速率为4×100MHz。相应的，Pentium4前期的竞争对手AMDAthlon处理器采用双倍数据输率（DDR）前端总线，拥有266MHz或333MHz的数据传输速率（2×133MHz、2×166MHz）。

性能

令业界观察人士感到意外的是，Pentium4没有在“整数处理速度”和“浮点性能”这两个标准重要性能之一上比之前的P6架构设计有任何提升。相反，它通过牺牲每个周期的性能以实现非常高的时钟速度和SSE性能。与英特尔的传统保持一致的是，Pentium4也有低端Celeron〔通常称为Celeron4〕及Celeron版本和用于SMP配置的高端至强〔至强〕版本。

设计目标

Pentium4的设计目标是适应更快的时钟速度，因为消费者开始依据更高的时钟购买计算机。在这方面Pentium4是一个经典的市场驱动技术的范例。这很快就推动了超微半导体（AMD）的时钟频率神话运动。英特尔使用一个深度的指令流水线来实现这个目标，同其它如PentiumIII和Athlon那样的CPU相比Pentium4降低了每个时钟周期能够处理的实际工作数目，但是它能够以更高的时钟速度工作。AMD则采用所谓的PR值来标示与Pentium4相对应的AthlonXP处理器。英特尔在发表Pentium4时向大众宣布说，NetBurst架构能够运行在10GHz。然而，NetBurst架构在4GHz遇到了无法解决的高功耗问题。这迫使英特尔在2005年年中放弃了Pentium4，并转向升温更少的PentiumM，祭出“MoDT(MobileonDeskTop)”的旗帜；由此，PentiumM也被重新定位为桌面和小型服务器市场。

核心架构

Willamette

第一款Pentium4Willamette设计过程经过了很长时间的延迟。它最初在1998年的一个产品发展路线中提出，像英特尔把PentiumIII作为他们的主流产品一样看待。当时，人们仅仅希望Willamette在面世时能够突破1GHz的屏障。然而，当PentiumIII发布以后，很明显英特尔不能将Willamette称为PentiumIII。由于它的架构与PentiumIII相比有很大的不同，Pentium4采用NetBurst架构，它被命名为Pentium4，这也终结了英特尔以罗马数字命名的规则。许多业界专家认为，最初的1.4和1.5GHzP4的发布只是在产品真正完善之前的一个权宜之计。根据这些专家的观点，Willamette的发布是因为当时竞争产品AMDAthlonThunderbird性能已经超过了PentiumIII，并且英特尔对于PentiumIII的改进还不现实。这个新的内核使用0.18微米〔180纳米〕工艺生产，最初在主板上使用Socket423，后来的版本更改到Socket478。

在性能测试中，Willamette的表现有点儿让分析人士失望，因为它不仅在所有的测试环境中不能超过Athlon和最高频率的PentiumIII，而且很明显它并不优于低端的AMDDuron。尽管售价为819美元（1000颗的批发价），它的销售表现一般但是增长势头可观，这在一定程度上是由于需要相对较昂贵的Rambus动态随机存储器（RDRAM）所致。PentiumIII仍然保持英特尔最卖座的芯片，Athlon的销售也稍稍领先于Pentium4。

Northwood

2001年10月AthlonXP又一次为AMD赢得了明显的领先，但是在2002年1月英特尔发布了使用Northwood内核的2.0和2.2GHz的Pentium4。Northwood将二级缓存的大小从256KB增加到了512KB（晶体管数量从4200万增加到5500万）并且使用了130纳米制造工艺。使用更小晶体管制造的芯片能够在同样的速度产生更少的热量，或者工作在更高的时钟频率。不幸的是，对于许多用户来说，这个新的芯片不能用来升级旧的系统，因为它需要一个新的插座（Socket478），虽然后来又制造了能够让Socket423使用Northwood处理器的转换器。

Pentium

也是基于Northwood内核，MobileIntelPentium4Processor-M在2002年4月23日发布，它包括了英特尔的EIST技术来降低功耗，但是不包括超线程技术，L2最大512K，最高时钟为3.06GHz。同时期的廉价版Celeron也有推出类似MobilePentium4-M的处理器，FSB与P4-M相同但L2降为P4-M的一半只有256K，后期的产品最高时钟可达2.8GHz。

发展历史

Extreme

2003年9月，在英特尔开发者论坛上，Pentium4极致版（Pentium4ExtremeEdition,P4EE）面世了，这仅仅比AMD的Athlon64和Athlon64FX（AMD64FX）的发布早了一个星期。这个设计绝大部分与Pentium4相同（以至于它们能工作在同一个主板）,但是它增加了一个2MB的3级缓存。它与至强MP使用同一个Gallatin内核，尽管它使用Socket478形式（不同于至强MP的603插座）和是至强MP速度两倍的800MHz总线。它同时也提供LGA775版本。尽管英特尔宣称极致版主要面向游戏人员，人们认为这是英特尔试图减弱Athlon64发布的震撼一种努力，将它戏称为“紧急版本”。令人奇怪的是，尽管很多人批评英特尔从至强系列拼凑技术，但是很少有人批评AMD，AMD在它们的Athlon64FX上使用了同样的方法（它与Opteron的差别甚至少于极致版与至强MP的区别）。增加的缓存的功效在不同环境会有所不同。在办公室应用中，极致版总体上比Northwood慢一点儿，这是由于L3缓存增加了门槛值。一些游戏程序受益于增加的缓存，尤其是那些基于QuakeIII和Unreal引擎的游戏。然而，提升最大的是在多媒体编码领域，在这里它不仅比奔腾4要快，而且比两款Athlon64快。

Prescott2M

英特尔在2005年第一季度发布了代号为“Prescott2M”的编号6x0的新版Prescott内核。它包含了崭新的64位技术（AMD64的实现，英特尔称为EM64T）、XD、EIST（英特尔增强SpeedStep技术）以及2MB的L2缓存。然而，增加缓存带来的优势大部分被更高的缓存门槛、EM64T模式下的双字大小所抵消。双倍的缓存与其说是为了加快速度，不如说是为了提供同样的空间以保证64位模式下的性能。6xx系列的Prescott2M处理器为了加速用于如视频编辑等多线程软件的处理器，它们都包含有超线程技术。2005年11月14日，英特尔发布了带有VT（虚拟技术，代号为“Vanderpool”）的Prescott2M处理器。英特尔只发布了两款这种分别运行于3.6GHz和3.8GHz的Prescott2M处理器：662和672。

CedarMill

英特尔将在2006年第一季度发布代号为'CedarMill'的最后一个奔腾4版本。有86WTDP的CedarMill有望解决Prescott的过热问题。CedarMill有一个65nm工艺的内核，带有31级的流水线（同Prescott一样）、800MHz的FSB、EM64T、超线程和虚拟技术。CedarMill将带有一个2MB的L2缓存。CedarMill将作为从频率2.8GHz到3.8GHz的奔腾6x1和6x3发布，如果市场足够大的话，英特尔将会发布4.0GHz或者更高时钟频率的芯片。

双核

英特尔已经发布了市场推广标识为PentiumD8xx的三款主流双核Pentium4版本。人们称赞这些芯片每个时钟速度有60-80%的性能提升。一个极致版〔ExtremeEdition〕也已上市，它有允许四个线程并行处理的超线程技术。其它的特点包括SpeedStep技术（在3.0GHz及以上版本）、xDbit和EM64T。这些芯片在2005年5月推向了市场。绰号为Smithfield内核的第一款PentiumD处理器使两个相连的Prescott内核。电源消耗大约155瓦。英特尔开发人员通过让每个内核工作在极低的时钟频率实现了降低了从Prescott的电力消耗（115瓦）的大幅度增加。极致版工作在3.2GHz，主流型号的频率分别为3.2、3.0和2.8GHz。除805使用533MHzFSB外，其他基于Smithfield的处理器都使用800MHz的FSB。

2006年第一季度推出的是Presler，它是一个Smithfield内核的65纳米版本。基于Presler的PentiumD有800MHz的FSB、发布型号将是920、930、940、950，分别工作在2.8、3.0、3.2和3.4GHz。基于Presler的奔腾极致版使用型号955，工作在3.46GHz，带有1066MHz的FSB和超线程技术。

技术特点

不同版本英特尔Pentium4处理的列表以及它们不同的特点。

公开名称

内核

CPU频率

Socket

FSB/理论

宽度

高速缓存

其它特点

最初发布版本

Willamette

1.3GHz-

2.0GHz

423,478

400MHz/

3.2GB/s

8KBL1数据+12KBL1

指令/256KBL2

20级流水线,MMX/SSE/SSE2指令

P4A

Northwood

1.6GHz-2.8GHz

478

400MHz/3.2GB/s

8KBL1数据+12KBL1指令/512KBL2

改进的分支预测和其它的伪代码调整；

P4B

Northwood

2.0GHz-3.06GHz

478

533MHz/4.2GB/s

8KBL1数据+12KBL1指令/512KBL2

更高前置总线，

P4C

Northwood

2.4GHz-3.4GHz

478

800MHz/6.4GB/s

8KBL1数据+12KBL1指令/512KBL2

更高前置总线，超线程，21级的流水线，MMX/SSE/SSE2指令

P4E/5x0系列

Prescott

2.8GHz-3.6GHz

478,LGA775

800MHz/6.4GB/s

16KBL1数据+12KBL1指令/1024KBL2

超线程，31级的流水线，MMX/SSE/SSE2/SSE3指令

P4A*/5x5/5x9系列

Prescott

2.4GHz-3.06GHz

478,LGA775

533MHz/4.2GB/s

16KBL1数据+12KBL1指令/1024KBL2

不支持超线程，31级的流水线，MMX/SSE/SSE2/SSE3指令

P4ExtremeEdition

Gallatin

3.2GHz-3.4GHz

478,LGA775

800MHz/6.4GB/s

8KBL1数据+12KBL1指令/512KBL2/2MBL3

超线程，增加L3内存，21级的流水线，MMX/SSE/SSE2指令

5x0J系列

Prescott

2.8GHz-3.8GHz

LGA775

800MT/s/6.4GB/s

16KBL1数据+12KiBL1指令/1MBL2

超线程、执行禁止位（eXecuteDisablebit）

5x5J/5x9J系列

Prescott

2.67GHz-3.06GHz

LGA775

533MT/s/4.2GB/s

16KBL1数据+12KiBL1指令/1MBL2

无超线程、执行禁止位、

P4F/5x1系列

Prescott

2.8GHz-3.8GHz

LGA775

800MT/s/6.4GB/s

16KBL1数据+12KiBL1指令/1MBL2

支持EM64T、31级指令流水线、MMX/SSE/SSE2/SSE3指令

6x0系列

Prescott2M**

3.0GHz-3.8GHz

LGA775

800MT/s/6.4GB/s

16KBL1数据+12KiBL1指令/2MBL2

超线程、2MiBL2缓存、支持EM64T

6x1系列

Prescott2M**

3.6GHz-3.8GHz

LGA775

800MT/s/6.4GB/s

16KBL1数据+12KiBL1指令/2MBL2

超线程、2MiBL2缓存、支持EM64T

6x2系列

CedarMill

3.0GHz-3.8GHz

LGA775

800MT/s/6.4GB/s

16KBL1数据+12KiBL1指令/2MBL2

超线程、2MiBL2缓存、支持EM64T

P4ExtremeEdition

Gallatin

3.46GHz

LGA775

1066MT/s/8.5GB/s

8KBL1数据+12KiBL1指令/512KiBL2/2MBL3

additionofon-dieL3缓存、

P4ExtremeEdition

Prescott2M**

3.73GHz

LGA775

1066MT/s/8.5GB/s

16KBL1数据+12KiBL1指令/2MBL2缓存

超线程、更快前端总线、

5x6系列

Prescott

2.67GHz-2.93GHz

LGA775

533MT/s/4.2GB/s

16KBL1数据+12KiBL1指令/1MBL2

无超线程、支持EM64T

注意事项

奔腾4处理器使用能够在方波四个状态（上升、峰值、下降和谷值）传送数据的前端总线，而不是像以前的处理器那样使用一个状态，这样控制时钟的方波频率是FSB频率的四分之一。400、533、800和1066MT每秒的总线使用的是100、133、200和266MHz的方波。

名字命名

*-在作Prescott处理器系列规划的时候英特尔重复了“P4A”的命名，他们认为零售商会用这个名称让用户认识这个处理器；他们对于这种做法没有给出任何理由

**-600系列的正式名称，尽管有时称作等同于至强，使用了Irwindale以将它与最初的Prescott区分开来。