Prescott era il nome in codice della terza generazione del processore Pentium 4 sviluppato da Intel come successore del core Northwood, e arrivò sul mercato il 2 febbraio 2004 come base della piattaforma Anchor Creek.
Presupposti di Prescott Nelle intenzioni di Intel Prescott doveva servire a riprendere la "corsa ai GHz" che si era praticamente arrestata alla fine del 2002 con la versione a 3,06 GHz del core Northwood; per tutto l'anno successivo l'aumento della frequenza operativa rimase molto contenuto e per poter rimanere competitiva, Intel inizialmente introdusse la tecnologia Hyper-Threading e successivamente presentò anche una particolare versione "Extreme" del Pentium 4, chiamata Pentium 4 Extreme Edition e destinata agli utenti più esigenti (in realtà quest'ultima versione era basata sul core Gallatin utilizzato nei processori per i server, e cioè gli Xeon), ma che era caratterizzata da alti costi e scarsa distribuzione.
Le modifiche all'architettura NetBurst introdotte con Prescott avrebbero dovuto consentire il raggiungimento di frequenze molto elevate fino oltre i 5 GHz. La "corsa" effettivamente ripartì, ma si fermò quasi subito, addirittura prima del "traguardo psicologico" dei 4 GHz; l'enorme dissipazione di calore richiesta da Prescott e l'inefficienza della sua architettura rappresentarono un grosso smacco per Intel. Considerando che Intel nel 2000 prevedeva di poter portare l'architettura del Pentium 4 fino a 10 GHz, questo resta l'insuccesso più pubblicizzato, se non più grave, nella storia del marchio.
Caratteristiche tecniche Processo produttivo Come detto, Prescott portò con sé diverse novità a partire dal nuovo processo produttivo a 90 nm che consentì, in primo luogo di aumentare la resa produttiva, e in secondo luogo di raddoppiare la dotazione di cache: nelle prime versioni di Prescott (identificate dal processor number della serie 5xx) la L2 era pari a 1 MB, mentre nelle successive (appartenenti alla serie 6xx) essa salì ulteriormente fino a ben 2 MB; anche la cache L1 venne raddoppiata, essa non era più pari a 8 KB, ma 16 KB. Il consistente aumento della cache fu una delle maggiori cause del vertiginoso aumento del numero di transistor di Prescott rispetto a Northwood; i Pentium 4 serie 5xx (con 1 MB di cache L2) erano formati da 125 milioni di transistor rispetto ai 55 milioni dei predecessori, mentre quelli della serie 6xx da ben 168 milioni.
Lo scopo di Prescott era, come detto, quello di poter raggiungere facilmente frequenze molto alte, e tal fine venne modificata anche la pipeline portata a ben 31 stadi rispetto agli originali 20 di Northwood; si trattava di una modifica che teoricamente consentiva il raggiungimento di alti clock, ma che contemporaneamente rendeva sempre meno efficiente l'intera CPU, peggiorando il rapporto "prestazioni/Watt".
Il bus era ovviamente ancora quello di tipo Quad Pumped e, a seconda delle versioni, era disponibile sia a 533 MHz che a 800 MHz, ma venne presentato anche un modello commercializzato come Pentium 4 Extreme Edition che aveva un BUS da 1066 MHz; le prime versioni erano ancora basate sul Socket 478, ma successivamente venne introdotto il nuovo LGA 775 (destinato a durare molti anni in casa Intel, a differenza dei predecessori) e in cui i pin non erano più montati sul package del processore, ma direttamente nel socket della scheda madre.
Tecnologie implementate Anche sul fronte delle tecnologie implementate Prescott portò con sé diverse novità, se pure in tempi differenti: era ovviamente ancora presente il supporto alle istruzioni MMX, SSE e SSE2, ma venne aggiunto anche un nuovo set chiamato SSE3, precedentemente chiamate "PNI" (acronimo di "Prescott New Instructions") e una tecnologia che consentiva di ridurre la produzione di calore "sopprimendo" interi cicli di clock, e chiamata Thermal Monitor; a queste si aggiungeva anche la tecnologia Hyper-Threading, già introdotta nelle ultime versioni del precedente core Northwood, e che consentiva di far "vedere" al sistema operativo la presenza di 2 processori, dei quali uno è realmente fisico, mentre l'altro è logico.
Successive revisioni permisero poi l'implementazione della tecnologia di protezione XD-bit pensata per impedire l'esecuzione di codice malevolo sfruttando i registri dati, e le estensioni EM64T per l'esecuzione di codice a 64 bit; tali migliorie furono inserite dapprima solo nelle versioni della serie 6xx, e successivamente estese anche a quelle della originale serie 5xx, identificabili dall'aggiunta del suffisso J per indicare l'aggiunta di XD-bit, e la variazione dell'ultima cifra da "0" a "1" per identificare i modelli dotati sia di XD-bit, sia di EM64T.
La serie 6xx portò inoltre con sé (per la prima volta nel settore desktop) la tecnologia di risparmio energetico SpeedStep, mutuata dai processori pensati per il settore mobile, oltre alla seconda versione del Thermal Monitor, ora decisamente più ottimizzato.
Il 15 novembre 2005, nuovi modelli della serie 6xx introdussero un'ulteriore tecnologia, chiamata Vanderpool e offriva supporto alla virtualizzazione; essa era stata precedentemente inserita solo in ambito server, a partire dagli Xeon Paxville, e la sua presenza nel processori Prescott veniva indicata sempre mediante una variazione del processor number, ovvero i modelli serie 6x2.
Non solo Pentium 4, anche Celeron D Così come dal primo Pentium 4 Northwood era stata ricavata una versione a basso costo commercializzata con il nome di Celeron, così anche dal core Prescott venne sviluppata una variante con cache L2 ridotta a 256 KB e pari, quindi, a un quarto di quella del core originale che equipaggiava i Pentium 4; tale versione era in realtà basata sul core chiamato Prescott-V e venne commercializzata con il nuovo marchio Celeron D.
Alla base anche del Mobile Pentium 4 Il core Prescott venne utilizzato da Intel anche come base per l'evoluzione del processore mobile Mobile Pentium 4 originariamente introdotto grazie al core Northwood; ancora una volta, l'unica differenza rispetto alle versioni pensate per il desktop era la presenza della tecnologia SpeedStep, che consentiva di variare dinamicamente il clock di esercizio della CPU, abbassandolo quando non era necessaria tutta la potenza elaborativa, con la conseguente diminuzione dei consumi. Se è vero che la tecnologia SpeedStep arrivò anche nel settore desktop grazie alle versioni appartenenti alla serie 6xx (come detto sopra), è da sottolineare come le versioni di Prescott commercializzate come Mobile Pentium 4 erano quelle dotate di 1 MB di cache L2, e appartenenti quindi alla serie 5xx.
I problemi di Prescott
Come detto, le innovazioni tecniche introdotte con Prescott, pur peggiorando inevitabilmente il rapporto "prestazioni/Watt" del processore, avrebbero dovuto consentire il raggiungimento di alti clock di esercizio in modo da fornire comunque un alto livello di prestazioni; si trattava in effetti dell'esasperazione dell'idea alla base di tutto il progetto Pentium 4 fin dalle origini, ovvero offrire alte prestazioni in virtù di clock molto alti, piuttosto che puntare su un'alta efficienza dell'architettura (la strategia scelta dalla rivale AMD).
In realtà Prescott deluse molto le aspettative: le frequenze che fu possibile raggiungere furono decisamente più basse rispetto a quelle preventivate, e di conseguenza l'aumento di prestazioni rispetto al predecessore Northwood fu molto contenuto, dato che solo con una frequenza di circa il 20% in più Prescott riusciva a tenergli testa. Tale limite risiedeva soprattutto nella nuova lunghezza della pipeline che rendeva il processore maggiormente vulnerabile ai salti e al conseguente svuotamento della pipeline stessa; ovviamente con le applicazioni che richiedevano calcoli fortemente sequenziali, in cui cioè la pipeline non si svuotava mai, Prescott era in grado di esprimere tutto il proprio potenziale, ma si trattava solo di una ristretta cerchia di programmi. In realtà, la maggior parte dei test reperibili risale al 2004, quando ancora le applicazioni non erano in grado di sfruttare le SSE3, introdotte con il core Prescott e mancanti nel Northwood. Ad oggi, con le SSE3 supportate da tutti i processori moderni, il Prescott potrebbe comportarsi meglio rispetto al predecessore.
Intel ovviamente era conscia fin dall'inizio dello sviluppo del nuovo core che l'allungamento della pipeline avrebbe portato a questa situazione e quindi tentò di compensare tale "debolezza" verso le altre tipologie di software aumentando la dotazione di cache, ma anche con questo accorgimento non vennero ottenuti i risultati sperati. Successivamente, l'introduzione delle tecnologie EM64T e XD-bit servì ad Intel per rimanere al passo di AMD che aveva introdotto tecnologie analoghe nei suoi Athlon 64, ma non portò alcun beneficio significativo, anzi contribuì ad aumentare ulteriormente il consumo massimo, fino a ben 130 W, con la conseguente necessità di dissipatori costosi e sofisticati; venne accertato che a parità di clock, Prescott produceva il 60% in più di calore rispetto al predecessore e anche il cambio di socket, che nelle intenzioni iniziali avrebbe dovuto aiutare in questo senso, produsse il risultato esattamente opposto, ovvero quello di aumentare la produzione di calore di un ulteriore 10%.
Modelli originariamente annunciati Nel febbraio del 2003, circa un anno prima dell'arrivo sul mercato, Intel aveva annunciato quali sarebbero stati i modelli di Prescott previsti a quel tempo; ai tempi di questi annunci non era ovviamente ancora noto che tale core avrebbe portato con sé tutti quei problemi di eccessivo consumo di energia che dimostrò successivamente. Dopo i primi problemi rilevati, le stime per la sua evoluzione vennero via via ridimensionate fino al valore massimo di 4,2 GHz come clock massimo, ma poi fu costretto a fermarsi addirittura prima della "soglia psicologica" dei 4 GHz, cioè a 3,8 GHz. Di seguito sono riportati gli improbabili modelli di Prescott proposti da Intel in occasione di quell'annuncio: 3,2 GHz - BUS a 800 MHz 3,4 GHz - BUS a 800 MHz 3,6 GHz - BUS a 800 MHz 3,8 GHz - BUS a 800 MHz 4,0 GHz - BUS a 800 MHz 4,2 GHz - BUS a 800 MHz 4,4 GHz - BUS a 800 MHz 4,6 GHz - BUS a 800 MHz 4,8 GHz - BUS a 800 MHz 4,8 GHz - BUS a 1066 MHz 5,0 GHz - BUS a 800 MHz 5,06 GHz - BUS a 1066 MHz 5,33 GHz - BUS a 1066 MHz
Motivi del fallimento di Prescott