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478 ピン・パッケージを用いた Pentium(R) 4 プロセッサ搭載システムの概要に関しては、こちらをご覧ください。
2001年11月
以下の文章は、423 ピン・パッケージの Pentium(R) 4 プロセッサおよび対応マザーボード、シャーシ (筐体) 、周辺機器を使用して PC を組み立てる専門知識のあるシステム・インテグレータの方々を対象としています。この文書は、システム構築のための技術資料を含んでいます。ボックス版 Pentium(R) 4 プロセッサの製品情報に関しては、本書には含まれていません。
ボックス版 Pentium(R) 4 プロセッサ概要
Intel(R) NetBurst(TM) マイクロ・アーキテクチャを採用したインテル製 Pentium(R) 4 プロセッサは、幾つかの新しい拡張機能を搭載しています。
- ハイパー・パイプライン・テクノロジ
より深くなった多段パイプラインがプロセッサ内部の命令を効率的に蓄積し、より高速に実行することが可能となります。これにより、Pentium(R) 4 プロセッサは既存のデスクトップ PC で使用されるプロセッサとしてはもっとも高いクロック周波数を実現しました。
- ストリーミング SIMD 拡張命令 2 (SSE2)
ストリーミング SIMD 拡張命令 2 は、 SIMD 倍精度浮動小数点命令、128ビット SIMD 整数命令、キャッシュ/メモリ管理命令を含む 144 の命令が追加されました。ストリーミング SIMD 拡張命令2はビデオ、音声通話、イメージ処理、インターネット上での様々な処理、ワークステーション向けアプリケーション等を向上します。
- 400MHz システム・バス
従来のプロセッサの実に 3倍の帯域幅を実現する、400MHz システム・バスは、スループットとパフォーマンスを改善し、プロセッサから周辺システムまでのデータの転送速度を向上します。この最新技術は、システム全体のデータ転送速度を大幅に改善します。
- ダイナミック・エグゼキューション
Pentium(R) 4 プロセッサでは、旧世代の P6 マイクロ・アーキテクチャで採用されたダイナミック・エグゼキューションが拡張されました。改良された分岐予測アルゴリズムは、拡張されたパイプラインを効率的に活用し、プロセッサへの処理の流れを改善します。非常に深いアウトオブオーダー・スペキュレーティブ・エグゼキューションは、プロセッサのスーパースカラー実行ユニットが使用中であることを保証しつつ、100 以上の命令を断続的に処理することができます。
- 拡張浮動小数点/マルチメディアユニット
128 ビット浮動小数点ポートとデータ移動用第二ポートはスムーズでリアリスティックな 3D グラフィックスを可能にします。
- 実行トレースキャッシュ
改良型 L1 命令キャッシュはデコーダ・パイプラインの遅延を削減し、デコード済み命令をキャッシュします。これにより、キャッシュ効率を改善しました。L1 キャッシュはプロセッサのパイプラインに対して、およそ 12000 個のデコード済みマイクロ・オペコードを保存、供給することが可能です。更に、8KB 分のデータキャッシュ領域も用意されています。
- 高速実行エンジン
二つある算術論理演算ユニット (ALU) をシステムバスの二倍の周波数で動作させています。これにより、整数演算命令全体のパフォーマンスが向上し、各命令間の待ち時間を短縮しました。
まったく新しい Intel(R) NetBurst(TM) マイクロ・アーキテクチャを採用した Pentium(R) 4 プロセッサは、ビジュアル・コンピューティング、並列処理アプリケーション環境、次世代インターネットのためのブレイクスルーを達成しました。
ボックス版 Pentium(R) 4 プロセッサは高性能ファン・ヒートシンクとサーマル・インターフェース・マテリアルを同梱しています。
ボックス版 Pentium(R) 4 プロセッサは下記のものを同梱したバージョンがあります。
- 128MB のシステム・メモリを実現する 2枚の 64MB PC800 RDRAM* モジュールを同梱したもの
- 256MB のシステム・メモリを実現する 2枚の 128MB PC800 RDRAM* モジュールを同梱したもの *
- メモリを含まず、プロセッサのみを同梱したもの
* ボックス版 Pentium(R) 4 プロセッサ 1.4GHz およびそれ以上の周波数の製品のみ。
ボックス版プロセッサの同梱品
- Pentitum(R) 4 プロセッサ
- サーマル・インターフェース・マテリアル (専用注射器に封入)
- 高性能ファン・ヒートシンク (回転速度変更機能つき)
- 製品保証規定、3 年間の限定保証、およびインストールマニュアル
* 表題は Certificate of Authenticity, Three Year Limited Warranty, and Installation Manual
- Intel Inside(R) ロゴラベル
Pentium(R) 4 プロセッサは 423ピン OLGA オン・インターポーザ (OOI) 形式でパッケージングされています。オーガニック・ランド・グリッド・アレイ(OLGA) コアは、適切にファン・ヒートシンクを装着し、かつ十分な放熱性能を提供するための、インテグレーテッド・ヒート・スプレッダ (IHS) に覆われています。
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図1. 423ピン OOI パッケージ採用
Pentium(R) 4 プロセッサ |
ボックス版プロセッサ同梱のファン・ヒートシンクはファン周辺の気温の変化に応じて回転速度を変更することができるファンを採用しています。ファンの吸気口の温度が低セットポイントを超えるまで、ファンは最低回転速度で動作します (表1 参照)。温度が高セットポイントに到達するまでの間は、回転速度は一定の割合で増加します (表1 参照)。温度が高セットポイントを超えると、ファンは最高回転速度で動作します。このとき、ファンの回転速度に伴い、動作音も増加します。動作音を抑えるため、システム・インテグレータはファンヒートシンク周辺の温度が低セットポイントを下回るように、システムをデザインしてください。また、吸気口温度が高セットポイントを決して上回らないように設計すべきです。セットポイントは製品に使用されている技術やファンヒートシンクの仕様により変動します。高品質な Pentium(R) 4 プロセッサ搭載のシステムを構築する際には、正しいシャーシの選択と適切な温度管理の徹底が重要です (シャーシの選択を参照)。図2 はシャーシ内部温度とシステムの動作音、パフォーマンスを図で示したものです。
| 表1. ボックス版プロセッサ・可変ファン・ヒートシンクのセットポイント |
| シャーシ内部温度 (℃) |
ボックス版プロセッサ セットポイント |
| 361 以下 |
ファンは最低速度で回転します。通常の操作環境の推奨温度です。 |
| 40 |
Pentium(R) 4 プロセッサ搭載システムでのシャーシ内部温度の推奨最高温度です。 |
| 451 以上 |
ファンは最高速度で回転します。プロセッサ・サーマル・モニタがアクティブになる温度です。 |
1 セットポイントは 1℃ 前後の誤差があります。
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| 図2. ボックス版プロセッサのファン・ヒートシンク動作音とシャーシ温度の関係 |
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ボックス版プロセッサの識別方法
プロセッサの情報を調べる場合、Pentium(R) 4 プロセッサのインテグレーテッド・ヒート・スプレッダ上面に記載されたボックス版プロセッサ・テスト・スペシフィケーション (S-Spec) によって、プロセッサのステッピングや動作周波数などの情報を識別することができます。ボックス版プロセッサ情報一覧表を使用することで、システム・インテグレータは適切な周波数レート、ステッピングおよびその他の情報を調べることが可能になります。IHS には、ロット番号とシリアル番号も記載されています。ロット番号はプロセッサの化粧箱に貼付されたステッカーの内容と一致するはずです。一度プロセッサをシステムにインストールすると、ファン・ヒートシンクが IHS とその上面のマーキングを覆ってしまいますので、化粧箱のステッカー (プロセッサの動作速度、S-Spec、ロットナンバーなどが記載されています) を剥がし、プロセッサをインストールしたシステムのシャーシの内側に貼り付けておくことを推奨します。これによって、ヒートシンクを外さずとも、プロセッサの情報を確認することができます。尚、プロセッサをアップグレードする際には、混乱を避けるために必ずステッカーを張り替えるようにしてください。
プラットフォーム要求仕様
Pentium(R) 4 プロセッサ搭載システムを構築する場合、対応する機材を使用する必要があります。システム・インテグレータはPentium(R) 4 プロセッサ対応が明示されているマザーボード、シャーシ、電源装置を使用してシステムを構築してください。
マザーボードの選択
Intel(R) 850 チップセット搭載のマザーボードは、Intel(R) NetBurst(TM) マイクロ・アーキテクチャ/400MHz システム・バスに対応しています。マザーボードを選択する際には、マザーボードがご希望の PenitumR 4 プロセッサの動作周波数をサポートしている事を必ず確認してください。マザーボードのモデルやリビジョンの違いによっては、対応していない場合も考えられます。また、最新の Pentium(R) 4 プロセッサを正しく認識するためには、BIOS のアップグレードが必要になる場合もあります。マザーボードは、データシートに記載された Pentium(R) 4 プロセッサの電気的および機械的仕様を満たしている必要があります。
Intel(R) 850 チップセットをベースにしたマザーボードは、ATX フォーム・ファクター仕様に準拠しています。また、ATX12V 電源装置デザイン・ガイドに準拠した電源装置を使用します。更に、ボックス版 Pentium(R) 4 プロセッサに対応したマザーボードは、シャーシの背面プレートにプロセッサ・リテンション・メカニズム (マザーボードに添付) を直接固定します(シャーシの選択を参照)。プロセッサ・ソケットの周囲の四つの穴を通して、リテンションメカニズムを、ネジ(四本、シャーシに添付)を使って取り外し可能なスペーサ(四本、シャーシに添付)に固定してください。シャーシへのマザーボード取り付けの際には、マザーボードに同梱されている取扱説明書の指示に従ってください。
以下に示す一般的な取り付け手順が参考になるでしょう。
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| 図3. マザーボード添付のリテンション・メカニズムとクリップ |
下記は一般的なIntel(R) 850 チップセット搭載マザーボードの添付品です。
- プロセッサ・リテンション・メカニズム x2
- プロセッサ・クリップ x2
- C-RIMM* x2
- 取扱説明書
- その他: ケーブル、I/Oシールドなど
ファン・ヒートシンク対応
ボックス版プロセッサは、対応したシャーシでの使用時に Pentium(R) 4 プロセッサを十分に冷却できるように設計された、高性能なファン・ヒートシンクが同梱されています。ファンの電源ケーブルはボックス版プロセッサに同梱のインストール・マニュアルに従って、マザーボードのパワーヘッダに接続する必要があります。
マザーボード側の 3ピン・ヘッダのうち、二つのピンは +12V (電源供給) とGND (グランド) として使用されます。三番目のピンは、マザーボードにファンの回転速度情報を転送するために使用されます。マザーボードはプロセッサソケットの周囲に 3 ピンのファン・パワーヘッダを実装しているはずですので、マザーボードの取扱説明書を確認してください。
シャーシ (筐体) の選択
Pentium(R) 4 プロセッサ搭載システムは ATX スペシフィケーション (リビジョン2.01以降) に準拠したシャーシである必要があります。また、Pentium(R) 4 プロセッサ搭載可能と明示されているものを使用してください。これは、シャーシのベースプレートに四つの穴があいており、取り外し可能なスペーサとネジがそれぞれ四つ、添付されていることを意味します。ネジはリテンション・メカニズムを装着する際に、マザーボードを貫いてスペーサに到達するだけの長さを持っていなければなりません。
またシャーシは、一般的なデスクトップ用 ATX シャーシに比べ、より低い内部温度に対応していなければなりません。シャーシ内部の温度は、外気温 +5℃ 以下である必要があります。大半の Pentium(R) 4 プロセッサ対応シャーシには、エアフローを改善するために内部シャーシファンが追加されています。組み立ての際に、システム・インテグレータが各構成での温度検査を行うことを強く推奨します。
下記は 423 ピン・パッケージの Pentium(R) 4 プロセッサに対応したシャーシの項目です。
- シャーシ背面プレートの固定用穴 x4
- 取り外し可能なスペーサ x4
- ATX12V 電源装置 x1
- 温度対策 (例えばシステムファンなど)
電源装置内蔵のシャーシの場合、内蔵されている電源装置は ATX12V デザイン・ガイドラインに準拠していなければなりません (電源装置の選択を参照)。
電源装置の選択
電源装置は ATX12V デザイン・ガイドラインに準拠していなければなりません。これは、電源装置が 2x2 極コネクタの 12V パワー・ケーブルと、1x6 極コネクタの 3.3V/5V ケーブルを備えていることを意味します。Pentium(R) 4 プロセッサは、従来の 2x10 20ピン ATX パワーコネクタに加え、2x2 4ピン 12V コネクタを必要とします。更に、Intel(R) 850チップセット搭載マザーボードの大半は、1x6 6ピン外部電源コネクタも必要となります。電源装置を選定する際には、電源の仕様要求を確認するために、マザーボードの説明書を確認してください。インテルでは、ATX12V デザイン・ガイドラインの電気的特性を最小限満たしているかどうかを決定するため、電源装置をテストしています。
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Pentium(R) 4 プロセッサ搭載システムの概要
ボックス版 Pentium(R) 4 プロセッサ対応のマザーボードには、装着手順が記載されたマニュアルが同梱されています。ボックス版プロセッサ同梱のマニュアルだけでなく、マザーボード添付のマニュアルも必ず参照してください。更に、下記の一般的な装着方法も参考になるでしょう。
マザーボード設置
組み立てを始める前に、シャーシに取り外し可能なスペーサを固定してください。これは、マザーボードとリテンション・メカニズムをシャーシに固定するために使用される重要な部品となります。
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| 図4. スペーサ装着前のシャーシ |
図5. スペーサ装着後のシャーシ |
シャーシの設置準備が終わったら、マザーボードをシャーシに固定します。マザーボード添付のリテンション・メカニズムを二つ、システムボードとシャーシに対してネジ止めしてください (ネジはシャーシ添付です)。
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| 図6. リテンション・メカニズムの設置 |
プロセッサ設置
図7 のように、プロセッサソケットのハンドルを起こします。
インストール・マニュアルに従って、プロセッサの 1番ピン・マーキングとソケットの方向を揃えます。プロセッサの 1番ピン・マーキングは、OOI パッケージのインッターポーザ上に印刷されています。インテグレーテッド・ヒート・スプレッダ上の穴と間違わないようにしてください。方向が揃ったら、プロセッサをソケットに装着して、ハンドルを閉じます。
図8 のように、専用注射器を使って、サーマル・インターフェース・マテリアルをプロセッサ上面のインテグレーテッド・ヒート・スプレッダの上面中央に全て塗布してください (この手順は重要です)。
ファン・ヒートシンクをソケットとリテンション・メカニズムの上に置き、サーマル・インターフェース・マテリアルが IHS 表面に十分に行き渡るよう、圧力を加えます。
次に、ヒートシンクとリテンション・メカニズムを固定するために、クリップを二つ装着します。これには、まずクリップ中央の穴にリテンション・メカニズムのタブを引っ掛けます。次いで、クリップの端をリテンション・メカニズムに引っかかるまで十分に押し下げます。指で押し下げにくい場合は、図9 のようにマイナスドライバを使用しても構いません。両方のクリップが固定できたら、ヒートシンクが完全に固定されているかどうかを、再度確認してください。
ファン・ヒートシンクの電源ケーブルを、マザーボードのファン電源ヘッダに接続します。正しいヘッダを使用しているかどうかは、マザーボードの取扱説明書を参照してください。
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図7. ソケットのハンドルを
起こす |
図8. サーマル・インターフェース・マテリアルの塗布 |
図9. ファンヒートシンクと
クリップの装着 |
システムメモリ装着
システムメモリの装着については、マザーボードの取扱説明書を参照してください。正しい装着位置はマザーボード毎に異なります。装着できたら、メモリ・モジュールが完全に固定されていることを確認してください。
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Pentium(R) 4 プロセッサ搭載システムの管理とアップグレード
プロセッサの取り外し
放熱効率を維持するために、プロセッサを取り外す際には必ずサーマル・インターフェース・マテリアルを再度塗布するようにしてください。
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| 注意: |
プロセッサを取り外す際には相当な力が必要です。また、コンポーネントを取り外す際に、シャーシの金属部分で手を怪我する可能性もあります。保護のために、手袋をつけて作業することを推奨します。 |
システムからボックス版プロセッサを取り外す場合、まずプロセッサ周辺の空間を確保し、ファン・ケーブルをヘッダから外してください。
次に、リテンション・メカニズムからクリップを取り外します。この際、マイナスドライバを使用することを推奨します。
ファン・ヒートシンクを取り外します。この際、密着したサーマル・インターフェース・マテリアルのせいでヒートシンクが外れにくくなっています。ヒートシンクを前後に僅かにねじることで、サーマル・インターフェース・マテリアルの表面張力を減少させ、ヒートシンクが取り外しやすくなるはずです。
ヒートシンクが外れたら、プロセッサソケットのハンドルを起こし、プロセッサをソケットから持ち上げます。このとき、プロセッサのピンを曲げないよう、十分に注意してください。
システムメモリのアップグレード
システムメモリをアップグレードする場合、装着するメモリの速度と種類がシステムに合致しているかどうかに注意してください。例えば、PC800 規格の RDRAM* を使用したシステムには、PC800 規格の RDRAM* を追加するべきです。また、インストールしようとするメモリ機能の組み合わせ (速度、種類、サイズなど) が、チップセットでサポートされているかどうかも重要になります。
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ソフトウェアと OS の選択
Pentium(R) 4 プロセッサは従来の P6 マイクロ・アーキテクチャをベースとした製品とはまったく異なるアーキテクチャを採用しています。しかし、Intel(R) NetBurst(TM)マイクロ・アーキテクチャは MMX(R) テクノロジとストリーミング SIMD (シングル・インストラクション・マルチプル・データ) 拡張命令を含む、従来の IA32 命令セットを全て実装しています。更に、ストリーミング SIMD 拡張命令 2 (SSE2) と呼ばれる 144個の拡張命令が追加されました。SSE2 命令セットは、増加した計算性能、より大きなデータタイプ (例えば倍精度浮動小数や64ビット圧縮整数) のサポート、幾つかのデータ・ハンドリングや命令の変換によって、MMX テクノロジと SSE 命令を拡張したものです。これらの機能を使って、Intel(R) NetBurst(TM) マイクロ・アーキテクチャは P6 マイクロ・アーキテクチャの浮動小数点演算ユニットを強化しています。
OS サポート
一部は特定のバージョンもしくはプロセッサ・サポート・ファイルを要求される可能性がありますが、インテル・アーキテクチャ用に設計された現行のOSの大半は、Pentium(R) 4 プロセッサで問題なく動作します。Windows* 98 SE、Windows NT* 4 (SP5適用)、Windows* 2000、Windows* Me、Windows* XPと言ったマイクロソフト社製 OS は、Pentium(R) 4 プロセッサに対応しています。Linux* 2.4 コアをベースにした各種 Linux* ディストリビューションも、対応しています。その他にも、多くの OS が正常に動作することが確認されています。実際の対応状況は各 OS メーカに確認してください。
Pentium(R) III プロセッサに搭載されていた SSE 命令に対応している OS の場合、Pentium(R) 4 プロセッサで実装された SSE2 命令にも対応すると思われます。SSE2 命令を使用する場合、これらの命令に対応したドライバをインストールすることが重要です。例えば、マイクロソフト社の OS で SSE2 命令を使用する場合、DirectX* 8.0以降をインストールする必要があります。
ソフトウェアの最適化
SSE2 命令対応のドライバ、ビデオカード、サウンド・ハードウェアおよび各ソフトウェア、システムリソースを使用した場合、本質的なパフォーマンスの向上を体感することができます。そのためには、システムが API レベルで SSE2 命令をサポートする必要があります。例えば、マイクロソフト社の DirectX* 8.0 以上、および OpenGL 1.2 以上がそれに相当します。大半の有名グラフィックス・アクセラレータ・ベンダは SSE2 命令に最適化したドライバを用意しています。2000年10月以降に公開された最新のドライバを使用するようにしてください。また、使用するドライバが Pentium(R) 4 プロセッサに最適化されているかどうか確認してください。
たくさんのアプリケーションが SSE2 命令を使用して素晴らしいパフォーマンスを実現しています。ソフトウェア開発元にサポートの状況と最新バージョンの情報を確認してください。
システム・パフォーマンスは、適切な OS と正しいドライバのインストール手順によって劇的に向上します。例えばマイクロソフト社製の OS の場合、OS インストール直後、他のドライバをインストールする前に最新の Intel(R) チップセット・ソフトウェア・インストール・ユーティリティーをインストールすることが重要です。使用するシステムが正しく設定、構築されているか確認してください。
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最後に
ボックス版 Pentium(R) 4 プロセッサ搭載システムは正しい設定を必要とします。本書の手順に従うことで、高品質のシステムを構築し、顧客満足度を向上することが可能です。下記の新しい必要要件に注意してください。
- シャーシの対応
- ATV12V 準拠の電源装置の対応
- 速度可変ファン・ヒートシンクによる放熱
- ソフトウェアのサポートと最適化
†
ハイパースレッディング・テクノロジーを利用するには、ハイパースレッディング・テクノロジーに対応したインテル® Pentium® 4 プロセッサーを搭載したコンピューター・システム、および同技術に対応したチップセットと BIOS、OS が必要です。性能は、使用するハードウェアやソフトウェアによって異なります。HT テクノロジーに対応したプロセッサーの情報等、詳細は、http://www.intel.co.jp/jp/products/ht/hyperthreading_more.htm を参照してください。
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