Généralités sur les processeurs

Dans l’univers informatique, le terme processeur est prédominant pourtant rares sont ceux qui connaissent réellement la structure et la fonction de ce dispositif révolutionnaire.

Caractéristiques d’un processeur informatique

Un processeur est le composant central de l’ordinateur personnel et est considéré comme étant le cœur ainsi que le cerveau des systèmes informatiques. Ce concentré de technologie est également connu sous plusieurs dénominations si l’on ne cite que CPU, un sigle angliciste développé Central Processing Unit ou encore micropocesseur. Par définition, le processeur a pour fonction première d’exécuter les instructions et de traiter les informations. Dans des termes plus concrets, ce composant informatique a pour rôle de gérer les divers programmes de l’ordinateur personnel. En règle générale, un CPU forme un unique circuit intégré et communique avec les autres équipements, composant un PC, par l’intermédiaire du langage binaire. Les principales caractéristiques d’un processeur sont le nombre de noyau de calcul, la fréquence de son horloge, la famille de jeu d’instructions, la gravure et la « largeur » des registres dits internes. Le noyau de calcul, également connu sous la dénomination cœur en français, est désigné par le terme angliciste Core. Normalement, plus un processeur en est doté, plus il est performant. La fréquence de l’horloge d’un CPU est actuellement exprimée en Ghz et n’indique rien d’autre que la cadence dudit système. La famille de jeu d’instructions fait référence à la nature de ce dernier, à savoir réduite ou RISC et complexe: CISC. La gravure désigne la finesse du dispositif en terme de gabarit et est exprimée en nanomètre. Enfin, la largeur des registres fait référence à l’importance de cette variété de mémoires internes. Elle est le plus souvent exprimée en bits. Pour information, le concept de processeur a été mis au point en 1948 avec l’invention du premier transistor mais il faudra attendre les années 70, pour découvrir les premiers réels CPU. Le tout premier modèle a été produit par le poids lourd du secteur: Intel 4004.

Les principaux éléments constitutifs et le fonctionnement d’un processeur

Les processeurs sont pour la plupart des circuits intégrés au dimension minime et sont constitués de divers dispositifs. Ses principaux éléments constitutifs sont l’UAL, le séquenceur, les registres, l’horloge et la mémoire cache. Le sigle UAL se développe Unité Arithmétique et Logique. Comme le souligne parfaitement son nom, ce dispositif gère tous les calculs arithmétiques et les procédés logiques élémentaires. Il est soutenu par le FPU ou Unité de calcul de nombres à virgules dans ses activités. Ce dernier a pour mission de gérer les calculs avec les nombres réels dotés de virgule flottante. Le séquenceur, connu sous l’abréviation SEQ, est un organe ayant pour rôle de synchroniser les activités des différents composants du processeur. Ce dispositif a également pour mission de simplifier les instructions compliquées afin que le CPU puisse les interpréter plus facilement. Les registres sont des unités de mémoires minimes mais rapides et de ce fait, ils optimisent la manipulation de leurs contenus par le CPU. L’horloge détermine la cadence de fonctionnement du processeur et gère la synchronisation de l’ensemble de l’unité centrale. Quant aux mémoires caches, elles ont pour mission de stocker les données les plus sollicitées par le CPU dans ses activités et s’avèrent être plus rapides que la mémoire RAM, au niveau de la vitesse d’échanges d’informations. Pour rappel, on distingue aujourd’hui trois niveaux de mémoires caches dans un CPU, à savoir le L1, 2 et 3. Le principe de fonctionnement d’un processeur se révèle être très complexe. De manière simplifiée, le CPU procède comme suit. Il recherche tout d’abord les instructions relatives à la demande du programme au niveau des mémoires caches puis les décode afin qu’elles soient exploitables. Le processeur exécutera ensuite l’instruction tout en donnant les ordres adéquats aux composants concernés, d’agir selon cette dernière. Il ne lui restera plus qu’à écrire le résultat dans le registre interne afin qu’il soit rapidement accessible pour les prochaines instructions.

Actuellement, les processeurs sont déclinés en plusieurs gammes, se différenciant selon la technologie utilisée ou l’architecture, le nombre de cœurs et la fréquence de l’horloge. Le marché des CPU est largement dominé par le précurseur dans le milieu: Intel et une autre firme américaine: Advanced Micro Devices ou AMD. Il est faux de croire que plus un processeur est cadencé à une fréquence élevée, plus il est performant. A titre d’illustration, un Core 2 Duo de 2Ghz dispose d’un meilleur rendement qu’un monocore cadencé à 3,73Ghz.

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elman

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