نت بيرست

تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة بإضافة مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها. البحث عن المصادر:  "NetBurst" – الأخبار  · الصحف  · الكتب  · العلماء  · JSTOR ( نوفمبر 2013 ) ( تعرف على كيفية ووقت إزالة هذه الرسالة )

نت بيرست

معلومات عامة
تم إطلاقه	20 نوفمبر 2000 ؛ منذ 24 عامًا ( 20 نوفمبر 2000 )
أداء
الحد الأقصى لمعدل ساعة وحدة المعالجة المركزية	1.3 جيجاهرتز إلى 3.8 جيجاهرتز
سرعات FSB	100 طن متري/ثانية إلى 1066 طن متري/ثانية
مخبأ
ذاكرة التخزين المؤقتة L1	من 8 كيلوبايت إلى 16 كيلوبايت لكل نواة
ذاكرة التخزين المؤقتة L2	128 كيلو بايت إلى 4096 كيلو بايت
ذاكرة التخزين المؤقتة L3	4 ميجا بايت إلى 16 ميجا بايت مشتركة
الهندسة المعمارية والتصنيف
الهندسة المعمارية الدقيقة	نت بيرست
مجموعة التعليمات	x86-16 ، IA-32 ، x86-64 (بعضها)
الإضافات	MMX ، SSE ، SSE2 ، SSE3  (بعضها)
المواصفات المادية
الترانزستورات	42M 180 نانومتر (B2، C1، D0، E0) 55م 130 نانومتر (B0، C1، D1، M0) 125M 90 نانومتر (C0، D0، E0، G1) 169M 90 نانومتر (M0، N0، R0) 230م 90 نانومتر (A0، B0) 188M 65 نانومتر (B1، C1، D0) 376M 65 نانومتر (B1، C1، D0) 328م 65 نانومتر (B0)
النوى	1-2 (2-4 خيوط مع الترابط المتعدد)
المقابس	المقبس 423 المقبس 478 المقبس 603 المقبس 604 إل جي إيه 771 إل جي إيه 775
المنتجات والنماذج والمتغيرات
نماذج	سيليرون سيليرون د بنتيوم 4 بنتيوم دي زيون
تاريخ
السلف	ص6
خلفاء	إنتل كور IA-64

كانت معمارية NetBurst الدقيقة ، ^{[1] [2]} المسماة P68 داخل Intel ، هي خليفة معمارية P6 الدقيقة في عائلة x86 من وحدات المعالجة المركزية (CPUs) التي صنعتها Intel. كانت أول وحدة معالجة مركزية تستخدم هذه البنية هي Willamette-core Pentium 4 ، التي تم إصدارها في 20 نوفمبر 2000 وأول وحدات معالجة مركزية Pentium 4 ؛ كما استندت جميع متغيرات Pentium 4 و Pentium D اللاحقة إلى NetBurst. في منتصف عام 2001، أصدرت Intel نواة Foster ، والتي كانت تستند أيضًا إلى NetBurst، وبالتالي تحولت وحدات المعالجة المركزية Xeon إلى البنية الجديدة أيضًا. تستخدم وحدات المعالجة المركزية Celeron المستندة إلى Pentium 4 أيضًا بنية NetBurst.

تم استبدال NetBurst بالهندسة المعمارية الأساسية المستندة إلى P6، والتي تم إصدارها في يوليو 2006.

تتضمن بنية NetBurst الدقيقة ميزات مثل Hyper-threading ، وتقنية Hyper Pipelined، ومحرك التنفيذ السريع، وذاكرة التخزين المؤقت لتتبع التنفيذ، ونظام إعادة التشغيل ، والتي تم تقديمها جميعًا لأول مرة في هذه البنية الدقيقة المحددة، ولم يظهر بعضها مرة أخرى بعد ذلك.

Hyper-threading هو تطبيق خاص بشركة Intel لتعدد العمليات المتزامنة (SMT) يستخدم لتحسين التوازي في العمليات الحسابية (القيام بمهام متعددة في وقت واحد) التي يتم إجراؤها على معالجات x86. قدمت Intel هذه التقنية مع معالجات NetBurst في عام 2002. وفي وقت لاحق، أعادت Intel تقديمها في بنية Nehalem الدقيقة بعد غيابها في Core 2.

تتميز نواة Northwood وWillamette بناقل أمامي خارجي (FSB) يعمل بسرعة 100 ميجاهرتز ينقل أربعة بتات لكل دورة ساعة، وبالتالي تكون السرعة الفعّالة 400 ميجاهرتز. تحتوي المراجعات اللاحقة لنواة Northwood، جنبًا إلى جنب مع نواة Prescott ( ومشتقاتها )، على ناقل أمامي فعال بسرعة 800 ميجاهرتز (200 ميجاهرتز رباعي الضخ). [1]

تحتوي نواة Willamette وNorthwood على خط أنابيب تعليمات مكون من 20 مرحلة . وهذه زيادة كبيرة في عدد المراحل مقارنةً بمعالج Pentium III، الذي كان يحتوي على 10 مراحل فقط في خط الأنابيب الخاص به. وقد زاد نواة Prescott من طول خط الأنابيب إلى 31 مرحلة. ومن عيوب خطوط الأنابيب الأطول زيادة عدد المراحل التي يجب تتبعها في حالة حدوث خطأ في التنبؤ بالفرع، مما يزيد من عقوبة هذا الخطأ في التنبؤ. ولمعالجة هذه المشكلة، ابتكرت Intel محرك التنفيذ السريع واستثمرت الكثير في تقنية التنبؤ بالفرع الخاصة بها، والتي تدعي Intel أنها تقلل من أخطاء التنبؤ بالفرع بنسبة 33% مقارنةً بمعالج Pentium III . ^[3] في الواقع، أدى خط الأنابيب الأطول إلى انخفاض الكفاءة من خلال عدد أقل من التعليمات لكل ساعة (IPC) التي تم تنفيذها حيث لم يكن من الممكن الوصول إلى سرعات ساعة عالية بما يكفي لتعويض الأداء المفقود بسبب الزيادة الأكبر من المتوقع في استهلاك الطاقة والحرارة.

باستخدام هذه التقنية، يتم ضخ وحدتي المنطق الحسابي (ALU) في قلب وحدة المعالجة المركزية مرتين، مما يعني أنهما تعملان في الواقع بتردد ساعة النواة المضاعف. على سبيل المثال، في معالج بسرعة 3.8 جيجاهرتز، ستعمل وحدات المنطق الحسابي فعليًا بتردد 7.6 جيجاهرتز. والسبب وراء ذلك هو التعويض بشكل عام عن عدد IPC المنخفض؛ بالإضافة إلى ذلك، يعزز هذا بشكل كبير أداء وحدة المعالجة المركزية الصحيح. كما استبدلت Intel أيضًا محول الأسطوانة عالي السرعة بوحدة تنفيذ تحويل/تدوير تعمل بنفس تردد قلب وحدة المعالجة المركزية. الجانب السلبي هو أن بعض التعليمات أصبحت الآن أبطأ بكثير (نسبيًا ومطلقًا) من ذي قبل، مما يجعل التحسين لوحدات المعالجة المركزية المستهدفة المتعددة أمرًا صعبًا. ومن الأمثلة على ذلك عمليات التحويل والتدوير، والتي تعاني من عدم وجود محول برميل كان موجودًا في كل وحدة معالجة مركزية x86 بدءًا من i386، بما في ذلك معالج المنافس الرئيسي، Athlon .

داخل ذاكرة التخزين المؤقتة L1 لوحدة المعالجة المركزية، قامت شركة Intel بدمج ذاكرة التخزين المؤقتة Execution Trace Cache الخاصة بها. وهي تخزن العمليات الدقيقة المفككة ، بحيث عند تنفيذ تعليمة جديدة، بدلاً من جلب التعليمات وفك تشفيرها مرة أخرى، تقوم وحدة المعالجة المركزية بالوصول مباشرة إلى العمليات الدقيقة المفككة من ذاكرة التخزين المؤقتة للتتبع، وبالتالي توفير قدر كبير من الوقت. علاوة على ذلك، يتم تخزين العمليات الدقيقة في مسار تنفيذها المتوقع، مما يعني أنه عندما تقوم وحدة المعالجة المركزية بجلب التعليمات من ذاكرة التخزين المؤقتة، تكون موجودة بالفعل بالترتيب الصحيح للتنفيذ. ^[4] قدمت شركة Intel لاحقًا مفهومًا مشابهًا ولكنه أبسط مع Sandy Bridge يسمى ذاكرة التخزين المؤقتة للعمليات الدقيقة (ذاكرة التخزين المؤقتة UOP).

نظام إعادة التشغيل هو نظام فرعي داخل معالج Intel Pentium 4 لالتقاط العمليات التي تم إرسالها عن طريق الخطأ للتنفيذ بواسطة جدول المعالج. بعد ذلك يتم إعادة تنفيذ العمليات التي تم التقاطها بواسطة نظام إعادة التشغيل في حلقة حتى يتم استيفاء الشروط اللازمة لتنفيذها بشكل صحيح.

تسمح بنية Intel NetBurst بإدراج تلميحات التنبؤ بالفروع في الكود لمعرفة ما إذا كان يجب أخذ التنبؤ الثابت أم لا، بينما تم التخلي عن هذه الميزة في معالجات Intel اللاحقة. وفقًا لشركة Intel، فإن خوارزمية التنبؤ بالفروع في NetBurst أفضل بنسبة 33% من تلك الموجودة في P6. ^{[5] [6]}

على الرغم من هذه التحسينات، خلقت بنية NetBurst عقبات أمام المهندسين الذين يحاولون زيادة أدائها. مع هذه البنية الدقيقة، خططت Intel لتحقيق سرعات ساعة تبلغ 10 جيجاهرتز، ^[7] ولكن بسبب ارتفاع سرعات الساعة، واجهت Intel مشاكل متزايدة في الحفاظ على تبديد الطاقة ضمن الحدود المقبولة. وصلت Intel إلى حاجز سرعة 3.8 جيجاهرتز في نوفمبر 2004 لكنها واجهت مشاكل في محاولة تحقيق ذلك أيضًا. تخلت Intel عن NetBurst في عام 2006 بعد أن أصبحت مشاكل الحرارة غير مقبولة ثم طورت البنية الدقيقة Core ، مستوحاة من P6 Core من Pentium Pro إلى Tualatin Pentium III -S ، والأكثر مباشرة Pentium M.

المراجعة	العلامة التجارية للمعالج	مراحل خط الأنابيب
ويلاميت (180 ميلًا بحريًا)	سيليرون، بنتيوم 4، زيون	20
نورثوود (130 ميلًا بحريًا)	سيليرون، بنتيوم 4، بنتيوم 4 HT، بنتيوم 4 HT Extreme Edition، زيون	20
بريسكوت (90 نانومتر)	سيليرون دي، بنتيوم 4، بنتيوم 4 إتش تي، بنتيوم 4 إتش تي إكستريم إيديشن، زيون	31
مطحنة الأرز (65 نانومتر)	سيليرون D، بنتيوم 4 HT	31
سميثفيلد (90 نانومتر)	بنتيوم دي، زيون	31
بريسلر (65 نانومتر)	بنتيوم دي، زيون	31

استبدلت شركة Intel نواة Willamette الأصلية بإصدار مُعاد تصميمه من بنية NetBurst الدقيقة التي تسمى Northwood في يناير 2002. يجمع تصميم Northwood بين حجم ذاكرة تخزين مؤقت متزايد، وعملية تصنيع أصغر تبلغ 130 نانومتر، وتقنية Hyper-threading (على الرغم من أن جميع الطرازات في البداية باستثناء طراز 3.06 جيجاهرتز كانت هذه الميزة معطلة) لإنتاج إصدار أكثر حداثة وأعلى أداءً من بنية NetBurst الدقيقة.

في فبراير 2004، قدمت إنتل معالج Prescott ، وهو مراجعة أكثر جذرية للهندسة الدقيقة. تم إنتاج نواة Prescott على عملية 90 نانومتر، وشمل العديد من التغييرات الرئيسية في التصميم، بما في ذلك إضافة ذاكرة تخزين مؤقتة أكبر (من 512 كيلوبايت في Northwood إلى 1 ميجا بايت، و2 ميجا بايت في Prescott 2M)، وخط أنابيب تعليمات أعمق بكثير (31 مرحلة مقارنة بـ 20 في Northwood )، ومتنبئ فرع محسن بشكل كبير ، وإدخال تعليمات SSE3 ، وفي وقت لاحق، تنفيذ تقنية Intel Extended Memory 64 (EM64T)، علامة Intel التجارية لتنفيذها المتوافق لإصدار x86-64 64 بت من الهندسة الدقيقة x86 (كما هو الحال مع فرط الترابط، تحتوي جميع شرائح Prescott التي تحمل علامة Pentium 4 HT على أجهزة لدعم هذه الميزة، ولكن تم تمكينها في البداية فقط على معالجات Xeon المتطورة ، قبل تقديمها رسميًا في المعالجات التي تحمل علامة Pentium التجارية). كما أصبح استهلاك الطاقة وتبديد الحرارة من المشكلات الرئيسية مع Prescott ، والذي سرعان ما أصبح الأكثر سخونة واستهلاكًا للطاقة من بين معالجات Intel أحادية النواة x86 وx86-64. منعت مخاوف الطاقة والحرارة Intel من إصدار Prescott بسرعة تزيد عن 3.8 جيجاهرتز، إلى جانب إصدار محمول من النواة بسرعة تزيد عن 3.46 جيجاهرتز.

كما أصدرت شركة Intel معالجًا ثنائي النواة يعتمد على معمارية NetBurst التي تحمل العلامة التجارية Pentium D. تم تسمية نواة Pentium D الأولى باسم Smithfield ، وهي في الواقع نواتان من Prescott في قالب واحد، ولاحقًا Presler ، والتي تتكون من نواتين من Cedar Mill على قالبين منفصلين ( Cedar Mill هو قالب تقليص 65 نانومتر من Prescott ).

كان لدى شركة إنتل خلفاء يعتمدون على Netburst قيد التطوير يُطلق عليهم Tejas وJayhawk مع ما بين 40 و50 مرحلة خط أنابيب، لكنها قررت في النهاية استبدال NetBurst بالهندسة المعمارية الدقيقة Core ، ^{[8] [9]} التي تم إصدارها في يوليو 2006؛ تم اشتقاق هؤلاء الخلفاء بشكل مباشر من Pentium Pro ( الهندسة المعمارية الدقيقة P6 ). شهد يوم 8 أغسطس 2008 نهاية معالجات Intel المستندة إلى NetBurst. ^[10] كان سبب التخلي عن NetBurst هو مشاكل الحرارة الشديدة الناجمة عن سرعات الساعة العالية. في حين أن بعض المعالجات المستندة إلى Core وNehalem لها TDPs أعلى ، فإن معظم المعالجات متعددة النواة، لذلك ينبعث من كل نواة جزء من TDP الأقصى، وتنبعث من أعلى معالجات النواة أحادية النواة المستندة إلى Core ذات السرعة القصوى 27 وات من الحرارة. كانت أسرع معالجات Pentium 4 المكتبية (أحادية النواة) تتمتع بـ TDP يبلغ 115 وات، مقارنة بـ 88 وات للإصدارات المحمولة الأسرع. على الرغم من ذلك، مع تقديم خطوات جديدة، تم في النهاية خفض TDP لبعض الطرز.

كان من المفترض أن تكون بنية Nehalem الدقيقة، خليفة بنية Core الدقيقة، تطوراً لـ NetBurst وفقًا لخرائط طريق Intel التي يعود تاريخها إلى عام 2000. ^{[ بحاجة لمصدر ]} تعيد Nehalem تنفيذ بعض ميزات NetBurst، بما في ذلك تقنية Hyper-Threading التي تم تقديمها لأول مرة في نواة Northwood بسرعة 3.06 جيجاهرتز ، وذاكرة التخزين المؤقت L3، والتي تم تنفيذها لأول مرة على معالج استهلاكي في نواة Gallatin المستخدمة في Pentium 4 Extreme Edition.

• أسطورة الميجا هرتز
• قائمة بالهندسة المعمارية الدقيقة لوحدات المعالجة المركزية من Intel
• قائمة معالجات Intel Celeron (المبنية على NetBurst)
• قائمة معالجات Intel Pentium 4
• قائمة معالجات Intel Pentium D
• قائمة معالجات Intel Xeon (المبنية على NetBurst)
• نموذج تيك-توك

• الهندسة المعمارية الدقيقة لمعالج بنتيوم 4