Những cải tiến quan trọng đầu tiên của Pentium là sự tích hợp của bộ nhớ cache L2 và sự tiến hóa của Chuyển cache chi tiết giới thiệu trong Pentium III Coppermine, mà chỉ có 256 KB L2 Cache. Pentium IV đầu tiên, Willamette, đã có một kích thước bộ nhớ cache tương tự, nhưng có thể truyền dữ liệu 48 GB / s với tốc độ xung nhịp CPU 1,5 GHz vào logic lõi của CPU. Trong khi đó, Pentium III Coppermine chỉ có thể chuyển 16 GB / s ở 1 GHz Cache L1 Chỉ thị của nó. Ngoài ra, bộ nhớ cache L2 có Pentium IV 128-byte dòng bộ nhớ cache, được chia thành hai phân khúc 64-byte. Đáng chú ý, khi Pentium IV lấy dữ liệu từ RAM, nó làm như vậy trong 64 byte nổ chuyển. Tuy nhiên, nếu chỉ bốn byte (32 bit) là bắt buộc, chuyển khối này trở nên kém hiệu quả. Do đó, bộ nhớ cache có Dữ liệu Nâng cao Prefetch logic có thể dự đoán
các dữ liệu theo yêu cầu của bộ nhớ cache và tải nó vào bộ nhớ cache L2 trước. Phần cứng prefetch logic Pentium IV tăng tốc đáng kể việc thực hiện các quy trình hoạt động trên các mảng dữ liệu lớn. Độ trễ đọc (thời gian cần bộ nhớ cache để chuyển dữ liệu vào các đường ống dẫn) của L2-cache Pentium IV là 7 xung đồng hồ. Tuy nhiên, kết nối của nó với logic lõi (các dịch Lookaside Buffer (TLB) trong trường hợp này, không có I-Cache trong các Pentium IV) được rộng 256-bit và tốc độ tốc độ xử lý đầy đủ. Các thành viên thứ hai của gia đình Pentium IV là Northwood, trong đó có một KB L2 Cache 512 chạy ở tốc độ xung nhịp của bộ xử lý.
Bộ xử lý Pentium IV 90 nm dựa trên quá trình đặc trưng 1-MB L2 Chuyển Tiết Cache (ATC) so với 512- KB trên bộ vi xử lý 130 nm micron quá trình dựa trên Pentium IV. Cấp 2 ATC cung cấp một kênh thông lượng dữ liệu cao hơn nhiều giữa bộ nhớ Cache L2 và lõi xử lý. Chuyển cache nâng cao bao gồm một 256-bit (32-byte) mà giao diện truyền dữ liệu trên mỗi lõi đồng hồ. Kết quả là, các bộ vi xử lý Pentium IV tại 3,60 GHz có thể cung cấp tốc độ truyền dữ liệu 108 GB / s. Đặc điểm của ATC bao gồm:
o Non-blocking, tốc độ đầy đủ, on-die mức 2 cache
o 8-cách thiết lập associativity
o dữ liệu 256-bit bus tới mức 2 cache
o dữ liệu tốc độ vào và ra khỏi bộ nhớ cache mỗi chu kỳ đồng hồ
đang được dịch, vui lòng đợi..
