Pentium 4, luci ed ombre

Lanciato con grande fanfara nel novembre 2000, nelle prime settimane sul mercato il nuovo processore Pentium 4 di Intel non ha incontrato il successo immediato che il produttore si attendeva. Erede designato della famiglia Pentium, quella che sta al cuore di quasi tutti i PC al mondo, il Pentium 4 si presenta sulla carta con numeri di rilievo. È composto da quarantadue milioni di transistor impaccati in un un contenitore di 21,7 centimetri di lato; i migliori cervelli di Intel ci lavorano da cinque anni. Il suo cuore batte con una velocità mai raggiunta prima: il primo modello sul mercato può raggiungere un miliardo e mezzo di micro-operazioni per secondo -- 1,5 GHz, destinati a sfiorare i 3 GHz entro fine 2002. Il predecessore, il popolare Pentium 3, raggiungeva 1,0 GHz (un modello da 1,13 GHz venne introdotto sul mercato in settembre 2000 e immediatamente ritirato per problemi tecnici). Il Pentium 4 inoltre scambia informazioni con il resto del computer a velocità tripla rispetto al suo predecessore, migliora la gestione dei calcoli aritmetici, ottimizza il recupero dei dati utilizzati più di frequente, sa eseguire 144 nuove istruzioni che il Pentium 3 non comprendeva e che sono destinate a migliorare la gestione di audio, video digitale e grafica 3D. A fronte di questi miglioramenti, Pentium 4 costa quasi il doppio: 819 dollari contro 465.
La prima nota discordante è arrivato dall’autorevole TechWeb, che ha messo un computer basato su Pentium 4 alla prova e ha scoperto con sgomento che il sistema si dimostrava più lento di un Pentium 3 con la maggior parte delle applicazioni da ufficio (come il diffuso Microsoft Office, ovvero Word Excel e PowerPoint). La perdita di prestazioni è stata valutata tra il 4 e il 24 per cento. Pentium 4 effettivamente batte in velocità il modello 3, ma solo di pochi punti percentuali e solo quando deve manipolare grafica tridimensionale. Un cospicuo miglioramento si vede sulle applicazioni 3D ottimizzate per trarre vantaggio dalle nuove 144 istruzioni grafiche: il videogioco Quake III guadagna quasi il quaranta per cento ed è in grado di generare 168 fotogrammi al secondo (del resto, una televisione ne traccia venticinque ed è pienamente adeguata al suo scopo). Altri videogiochi, quelli basati sul motore DirectX di Microsoft, non mostrano sostanziali differenze.
Dove sta il problema? Secondo Intel, il Pentium 4 è più adatto del predecessore a far girare molte applicazioni contemporaneamente, e quindi i test a tavolino non gli rendono giustizia. Le modeste prestazioni, secondo gli esperti, sono piuttosto il risultato di altri fattori. Per raggiungere quota 1,5 GHz, gli ingegneri di Intel hanno messo dentro al Pentium 4 una fila di ventotto unità di elaborazioni parallele (in gergo, un “pipeline a 28 stadi”): in pratica, mentre una unità completa l’elaborazione di una istruzione, quella successiva sta sviluppando la prossima istruzione e così via per venti volte. Il problema sta nel fatto che un programma per computer è ricchissimo di istruzioni condizionali (del tipo “se sei arrivato in fondo alla riga, allora vai a capo” oppure “se l’utente clicca due volte allora apri il documento, altrimenti selezionalo”. In questi casi il Pentium 4 cerca di indovinare quale direzione seguirà l’elaborazione, ma se sbaglia si ritrova a gettare i risultati precalcolati da diciannove unità su ventotto e ricominciare da capo. Apparentemente, le predizioni del Pentium 4 sono spesso malcalcolate: prove di laboratorio sembrano dimostrare che si comporti meglio meglio l’umile AMD Athlon K7, un processore compatibile concorrente e assai più economico. Per esempio, si è dimostrato che nel calcolo di pi greco (dove, per motivi tecnici, sono necessarie molte predizioni) uno Athlon da 1,2 GHz può essere quasi quattro volte più veloce di un Pentium 4 da 1,14 GHz.
Uno spiraglio di speranza viene dal futuro: è possibile che i produttori dei compilatori, quei software usati dai programmatori per sviluppare i loro prodotti, decidano di studiare il comportamento interno del Pentium 4 e di modificare i compilatori. Se i compilatori venissero modificati potrebbero restituire programmi eseguibili in cui il flusso di istruzioni è disposto in modo da aiutare il Pentium 4 a decidere correttamente, migliorando le prestazioni. D’altra parte i modesti risultati del Pentium 4 potrebbero convincere le aziende a tenersi stretti i PC basati su Pentium 3, e in questo caso gli sviluppatori non avrebbero alcun motivo di ottimizzare i loro programmi per il nuovo processore, innescando un circolo vizioso a svantaggio di Intel. È comunque certo che il software del 2001 si comporterà meglio di quello attuale sul nuovo processore, perché riconoscerà e trarrà vantaggio dalle 144 nuove istruzioni grafiche.
Il Pentium 4, sopra ogni altra cosa, dimostra a tutti noi che non si può prendere la velocità di un processore, espressa in GHz, come primo (o unico) parametro per immaginare le prestazioni di un calcolatore. Un concetto che nei mesi scorsi è stato abbondantemente ribadito dai concorrenti di Intel -- anche perché tutti, chi più chi meno, sono rimasti indietro -- e che dovremo tenere presente.