Intel kündigte im Juni 2000 seine neuesten und bis dahin leistungsstärksten Prozessoren an. Diese basieren auf der komplett neu entwickelten Intel “NetBurst” Mikroarchitektur. Prozessoren der neuen Generation rechnen zu Beginn mit 42 Millionen Transistoren, verfügen neben den bis dahin verwendeten MMX- und SSE-Befehlen auch über 144 neue SSE2-Befehle und tauschen Daten mittels eines quad-pumped Systembus aus.

Folgende Features wurden der neuen NetBurst Mikroarchitektur implementiert:

• Hyper-Pipelined Technology: mit einer gegenüber dem PIII verdoppelten Tiefe der Pipeline auf 20 Stufen, die bis zur Ablösung durch die Core-Mikroarchitektur sogar bis auf 31 Stufen ausgebaut wurde. Diese relativ lange Pipeline ermöglicht deutlich höhere Taktraten als bei der P6-vorgänger Mikroarchitektur.
• Rapid Execution Engine: die Arithmetic Logic Units des Prozessors werden mit doppelt so hoher Frequenz wie die des Prozessorkerns betrieben. Dadurch werden bestimmte Befehle innerhalb eines halben Taktes ausgeführt. Dies führt zu deutlich höherem Datendurchsatz und geringerer Wartezeit bei der Befehlsausführung
• High-Performance, Quad-Pumped Bus Interface: der Split-Transaction Deeply Pipelined Bus kann mehrere Anfragen ohne Wartezeiten auf Prozessorseite gleichzeitig bearbeiten
• Advanced Execution Trace Cache: ist ein weiterentwickelter L1 Befehlscache, der entschlüsselte Befehle zwischenspeichert. Diese Technologie ermöglicht einen Befehlscache mit bedeutend höherer Leistung und eine wesentlich effizientere Nutzung des Cache-Speichers
• Hyper-Threading Technologie: Hyper-Threading bietet den Anwendern auf zwei Arten gesteigerte Leistungen. Durch den Einsatz von “multi-threaded” Software oder den Einsatz von Software in einer Multitasking-Umgebung, wie Linux oder Windows XP. Wenn eine Software so geschrieben wurde, daß sie aus mehreren Threads (Programmteilen) besteht, bietet der P4 Prozessor mit HT-Technologie zwei logische Prozessoren an. Zwei Threads werden dann gleichzeitig bearbeitet.

Folgende Prozessoren mit NetBurst Mikroarchitektur wurden von Intel seit November 2000 in den Handel gebracht:

• Pentium 4 Willamette 1,3GHz bis 2,0GHz
• Pentium 4 Northwood 1,6GHz bis 3,4GHz
• Pentium 4 Prescott 2,26GHz bis 3,8GHz
• Pentium 4-M Northwood 1,4GHz bis 3,2GHz
• Pentium D Smithfield 2,66GHz bis 3,2GHZ
• Pentium D Presler 2,8GHz bis 3,73GHz
• Celeron Willamette 1,5GHz bis 2,0GHz
• Celeron Northwood 1,6GHz bis 2,8GHz
• Mobile Celeron Northwood 1,2GHz bis 2,5GHz
• Celeron D Prescott 2,13GHz bis 3,33GHZ
• Celeron D Cedar Mill 3,06GHz bis 3,6GHz
• Xeon Foster 1,3GHz bis 2,0GHz
• Xeon Prestonia 1,6GHz bis 3,06GHz
• Xeon Gallatin 1,5GHz bis 3,2GHz
• Xeon Nocona 2,8GHz bis 3,6GHz
• Xeon Irwindale 2,8GHz bis 3,8GHz
• Xeon Cranford 3,16GHz bis 3,66GHZ
• Xeon Potomac 2,33GHz bis 3,33GHz