最早的Pentium4发布于2000年，它采用0.13微米工艺，接口采用Socket423，采用Willamette核心，前端总线400MHz，内置256K二级缓存。起跳频率1.3GHz，命名为Pentium4
1.3GHz，最高到Pentium42.0GHz。这是第一代Pentium4，由于Pentium采用的NetBurst架构必须在高频率下才能发挥，所以这批低频Pentium4表现很次。命名为Pentium4XXGHz，比如Pentium41.5GHz。
之后INTEL改进了核心，采用了经典的NorthWood核心，采用0.13微米工艺，接口改成了Socket478Pin，前端总线400MHz，二级缓存加倍到512K，起跳频率1.4GHz，最高2.4GHz。支持DDR266内存。这次的改良使得Pentium4的性能大幅度提高，尤其是高频Pentium4，命名为Pentium4A，比如Pentium42.0A。
后来推出支持DDR333内存的Pentium4B系列，同时前端总线也提高到533MHz，其他部分与Pentium4XXA系列没区别，命名为Pentium4XXB，比如Pentium42.53B。值得一提的是最高段的Pentium43.06B第一次采用了超线程技术，对多任务处理有所帮助。
2003年，Pentium4C系列推出，这是Pentium4的黄金一代，它把前端总线提高到800MHz，全都支持超线程技术，起跳频率2.4GHz，最高到3.2GHz。命名如Pentium43.0C.支持DDR400内存，而且其配套芯片组i865/875均支持双通道内存，这是最大的改变，这使Pentium4的内存带宽可以完全利用，因此性能略强于AMD的速龙XP(AthlonXP)系列。
2004年INTEL发布了Prescott核心，采用0.09微米工艺，初期仍旧采用Socket478接口，后期改为LGA775Pin.此核心的二级缓存达到了1024K，但是流水线增到31条，所以性能并无太多提高，到是功耗提高许多，动辄就会达到100W以上，所以性能与Pentium4C系列无太多区别。命名为Pentium4E，如Pentium42.8E。最高达到Pentium43.8E。为单核最高。
之后INTEL更改了命名方式，不再用频率命名，而是改为“处理器号”命名。
采用Prescott核心，但是接口为LGA775Pin的Pentium4命名为Pentium4
5XX系列，如Pentium4530即为Pentium43.0E。
仍旧采用Prescott核心，但是二级缓存提升到2048K，功耗也提升到190W的Pentium4
6XX系列推出，此外它还支持EM64T技术和SSE3指令集，也就是说它是64位CPU。如Pentium4
630.
采用2颗Prescott核心的便是所谓的双核处理器PentiumD系列，再一个CPU内封装2个独立的物理核心，但是这两个核心之间在核内并不能直接通信，必须通过北桥来进行，所以导致PentiumD的性能还不如AMD的速龙643000＋！！！它的命名为PentiumD
8XX系列，如时下很火的PentiumD
820。
将PentiumD
8XX系列的单个核心的二级缓存提升到2048K就诞生了PentiumD
9XX系列，其他部分都与PentiumD
8XX系列一样，一样垃圾！
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