30 janvier 2013 Les processeurs Bulletin Numéro 20 Introduction De. FGH Informatique Articles de ce bulletin d’informations Introduction Un peu d’histoire En attendant le graphène, détail sur les caractéristiques des processeurs Caractéristiques des processeurs la suite Comment choisir son processeur ? Comment choisir son processeur ? La suite Pour conclure Véritable cerveau de votre ordinateur, le processeur se doit d’être choisi avec le plus grand soin. En effet, si le nombre de fabricants de processeurs x86 grand public s’est réduit comme une peau de chagrin au fil des ans, la quantité de modèles différents disponibles sur le marché rend parfois difficile ce choix. Nous allons donc essayer d’y voir plus clair avec quelques explications sur le sujet. Le processeur, ou CPU est le composant de l’ordinateur qui exécute les programmes informattiques. Avec la mémoire notamment, c'est l'un des composants qui existent depuis les premiers ordinateurs et qui sont présents dans tous les ordinateurs. Un processeur construit en un seul circuit intégré est un microprocesseur. ère 1 Question ? Quelles sont les différences au point de vue fonctionnement entre le cerveau de l’homme et le microprocesseur ? Le cerveau Les chercheurs sont formels sur un point, en aucun cas les neurones peuvent être comparés au fonctionnement d’un ordinateur car ils sont très éloignés du calcul binaire. Ils ont un comportement qui s’apparente beaucoup plus à celui d’un système dynamique au fonctionnement aléatoire qui s’adapterait donc plus à une modélisation basée sur un calcul stochastique (étude des phénomènes aléatoires dépendant du temps). Le microprocesseur Pour que le microprocesseur puisse émuler le fonctionnement des neurones, il faut obligatoirement décoder ce calcul stochastique pour ensuite le traduire en langage binaire composé de 1 et 0 qui est le seul langage compris par les microprocesseurs. Toutes les données doivent lui arriver sous cette forme pour qu’il puisse fonctionner et les exploiter. La nanotechnologie Que serait le processeur sans la nanotechnologie ? La révolution invisible, l'infiniment petit dont les limites sont sans cesse repoussées. Les nanosciences et nanotechnologies peuvent être définies comme l'ensemble des études et des procédés de fabrication et de manipulation de structures (électroniques, chimiques, etc...), de dispositifs et de systèmes matériels à l'échelle du nanomètre. On l’écrit par le symbole (nm). Pour exemple, dans les années 1970, un transistor, soit le composant de base essentiel de tous nos microprocesseurs mesurait 12 micromètres (Unité de mesure équivalant à un millionième de mètre soit 0,000001 mètre (symbole μm). Le standard actuel est de 32 nanomètres. Ce qui représente un milliardième de mètre soit (0,000000001 mètre). Pour exemple, un nm est environ un million de fois plus petit qu'un grain de sable. Petit et toujours plus petit ! Bonne Lecture… Les mots techniques soulignés en bleu comportent un lien hypertexte. Pour les ouvrir, il vous suffit de mettre votre souris sur le mot, d’appuyer sur la touche CTRL et de cliquer en même temps. Page 2 sur 7 Les processeurs Un peu d’histoire ! Dès 1965, la miniaturisation de l'électronique est en pleine essor. Gordon Moore, né le 03 janvier 1929 à San Francisco est un docteur en chimie et un chef d'entreprise américain. Il est le cofondateur avec Robert Noyce et Andrew Grove de la société Intel en 1968 (fabricant n°1 mondial de microprocesseurs). Il est connu pour avoir annoncé la loi de Moore en 1965. Cette loi prédit un doublement des vitesses des machines tous les 18 mois à deux ans et que le nombre de transistors que l'on peut ajouter au sein d'une puce électronique devrait aussi doubler tous les deux ans. A noter que cette loi se vérifie toujours de nos jours. La raison est facile à comprendre : Des transistors plus petits ont pour conséquence des processeurs plus rapides (plus ils sont petits, plus ils sont proches entre eux), ils seront moins chers (puisque plus de puces pourront être gravées sur la galette de silicium), et ils seront bien moins gourmands en énergie. On comprend l'intérêt de la miniaturisation et son gage de performances technologiques renouvelées et son profit croissant. Pour ce qui est de la taille, la barre des 100 nanomètres a été franchie en 2002, et déjà à cette époque le monde de l'électronique se heurte inévitablement aux lois physiques essentielles. Ainsi depuis une dizaine d'années, les chercheurs doivent rivaliser d'ingé- niosité pour ajuster impératifs industriels et contraintes inhérentes à l'échelle nanométrique. Si l'on considère d'après les études récentes sur le nanomètre, la limite acceptable sera atteinte entre 3 ou 2 nanomètres et devrait nous conduire jusqu'en 2030. Les transistors se rapprochant à grand pas de l'échelle de l'atome, c'est une toute nouvelle électronique qui est actuellement en gestation dans les laboratoires car à un moment donné il sera impossible de franchir les barrières imposées par les physiques fondamentales. Depuis 2002, les chercheurs travaillent sans relâches pour découvrir un remplacement au silicium qui va rapidement être en fin de vie et laisser la place à de nouveaux composants dont certains sont déjà des vedettes comme le graphène Le graphène Le graphène est un cristal bidimensionnel de carbone dont l'empilement constitue le graphite. Il fut isolé en 2004 par André Geim et Konstantin Novoselov du département de physique de l'université de Manchester prix Nobel de physique en 2010. Il peut être produit de deux manières : par extraction mécanique du graphique dont la technique a été mise au point en 2004. Le principe consiste à arracher une très fine couche de graphite du cristal à l'aide d'un ruban adhésif, puis de renouveler l'opération une dizaine de fois sur les échantillons ainsi produits afin que ces derniers soient les plus fins possibles. Ils sont ensuite déposés sur une plaque de dioxyde de silicium où une identification optique permettra de sélectionner les échantillons constitués d'une unique couche. Ou par chauffage. Il s'agit de produire du graphène à partir de carbure de silicium. Un échantillon de ce dernier est chauffé sous vide à 1 300 °C afin que les atomes de silicium des couches externes s'en évaporent. Après un temps bien déterminé, les atomes de carbone restants se réorganisent en fines couches de graphène. Il reste le seul matériau connu actuellement et aussi bon conducteur que le cuivre. La mobilité des électrons du graphène est près de 50 à 500 fois plus élevée que dans le silicium. On comprend mieux l'intérêt de ce matériau par les spécialistes de la micro-électronique pour concevoir de minuscules composants affichant des performances démentielles. Un tout premier transistor au graphène a vu le jour en 2007. Ce transistor atteint la petitesse d'une épaisseur d'un atome et de 10 atomes de long. Alors croisons les doigts, si l'électronique à base de graphène parvient à passer de la phase prototype à l'intégration de milliards de transistors sur une même puce, la théorie est crédible. Page 3 sur 7 Les processeurs En attendant le graphène, détail sur les caractéristiques des processeurs Pour finir la partie évolution Des chercheurs du centre électro-optiques de l’université de Pennsylvanie ont affirmé avoir perfectionné une méthode de fabrication permettant d’obtenir des wafers (galette de silicium très pure utilisée pour la fabrication de circuits intégrés comme les processeurs) de 100 mm constitués uniquement de feuilles de graphène. Selon ces scientifiques, une telle puce pourrait être 100 à 1 000 fois plus rapide que son alter ego en silicium, en raison du fait que les électrons traversent plus rapidement le premier matériau. Pour arriver à leurs fins, ils ont développé une technique de fabrication appelée « sublimation de silicium », qui retire thermiquement une grille de silicium qui va servir de motif pour le graphène, ne laissant derrière que le carbone pur sur lequel les chercheurs fabriquent des transistors à effet de champ. Le centre de défense naval de Philadelphie travaille en étroite collaboration avec les universitaires pour la création de puces utilisant cette technologie et des prototypes sont déjà sortis d’usines. Les chercheurs espèrent arriver à porter leurs techniques sur des wafers de 200 mm, qui sont largement utilisés dans les usines actuelles. Un tel succès permettrait au graphène de remplacer le silicium et donner des puces atteignant le THz (bande de fréquence Térahertz). Cependant, plus on réduit la taille du composant et plus le bruit augmente. Une équipe de chercheurs du Watson Research Center d'IBM (NY) a trouvé un moyen d'améliorer significativement les performances des transistors au graphène, en disposant deux feuillets l'un au dessus de l'autre au lieu d'un seul. Le facteur de bruit est divisé par un facteur 10. Caractéristiques des processeurs Comme vous avez pu le constater, un certain nombre de concepts plus ou moins complexes reviennent couramment dans les débats sur les processeurs. Nous allons vous expliquer les trois paramètres principaux qui contribuent à identifier un processeur. Les deux éléments primordiaux permettant son identification sont sa largeur de bande et sa fréquence. La fréquence est une notion relativement simple à appréhender et nous en avons dèjà parlé dans nos précédents bulletins d’informations. Elle se mesure en mégahertz (MHz) ou en gigahertz (GHz) et correspond au nombre de millions ou de billions de cycles par seconde que le processeur est capable d’effectuer. Bien entendu plus cette valeur est élevée, plus le processeur sera rapide. La largeur de bande d’un processeur est un concept déjà plus complexe, car le processeur possède en fait trois variables exprimés sous la forme d’une largeur, à savoir le bus d’entrées/sorties de données - Le bus d’adresses - Les registres internes. Pour comprendre la largeur du bus d’entrée et sorties de données, il faut savoir que dans un ordinateur, les données sont envoyées sous forme d’informations numériques, langage binaire. Dans un même laps de temps, l’ordinateur génère une tension de 3,5 Volt ou 5 Volt pour signaler un bit de donnée 1, et une tension de 0 Volt pour communiquer un bit de données 0. Plus le nombre de fils est important, plus le nombre d’octets (1 octet = 8 bits) transférés en intervalle de temps donné est grand. Tous les processeurs modernes, depuis le Pentium jusqu’au dernier Core 2 Duo, et même Core i7, disposent d’un bus de données d’une largeur de 64 bits, soit 8 octets (8 octets x 8 bits = 64 bits). Ils peuvent ainsi transporter 64 bits de données en même temps vers ou depuis le chipset de la carte mère ou la mémoire système. Page 4 sur 7 Les processeurs Caractéristiques des processeurs la suite Pour bien comprendre la manière dont les informations circulent, nous allons prendre l’exemple de l’autoroute. Si une autoroute ne comprend qu’une seule voie dans chaque sens, on peut en déduire qu’une seule voiture pourra se déplacer à la fois dans un sens. Pour augmenter le trafic, il est possible d’ajouter une seconde voie ce qui permettra d’avoir deux fois plus de véhicules qui pourront circuler dans le même laps de temps. Le processeur 8 bits peut être comparé à une autoroute à une voie unique, puisque seul un octet peut circuler sachant que un octet équivaut à 8 bits. Afin d’augmenter encore le trafic, on peut décider de construire une autoroute à quatre voies dans chaque sens. Cet exemple est le modèle type d’une architecture correspondant à un bus de données 32 bits, capable de transférer 4 octets d’informations simultanément. Si l’on pousse un peu plus loin notre exemple on obtiendra un bus de données de 64 bits que l’on peut comparer à une autoroute à huit voies dans chaque sens. On nomme ces données extrêmement importante que l’on vient d’expliquer, la largeur du bus de données d’un processeur. Importante, car c’est cette valeur qui conditionne aussi la taille d’un banc de mémoire vive (support de barrettes présentes sur une carte mère. Bus d’adresses Le bus d’adresses est l’ensemble des fils qui transportent les informations d’adressage utilisées pour descrire la zone de mémoire dans laquelle les données sont envoyées ou depuis laquelle les données proviennent. Tout comme pour le bus de données, chaque fil transporte un seul bit d’information. Ce bit est toujours un chiffre unique de l’adresse. Plus il y a de fils (chiffres) utilisés pour calculer ces adresses, plus le nombre de zones d’adresses est important. La taille ou largeur du bus d’adresses indique la quantité de RAM maximale que le processeur peut adresser. Pour faire une comparaison, le bus d’entrée/sortie de données est représenté par l’autoroute et que sa taille correspond au nombre de voies. Le bus d’adresses correspond au numéro de maison ou plus simplement à l’adresse dans une rue. Par exemple, si vous habitez une rue où il n’y a que des adresses à deux chiffres, il ne peut y avoir que cent adresses distinctes dans votre rue que l’on écrira 10 puissances 2. Si l’on ajoute un chiffre, le nombre d’adresses passera à mille, soit 10 puissance 3. La taille du bus de données est une indication de la capacité de déplacement d’informations du processeur ; La taille du bus d’adresses indique la quantité de mémoire qui peut être gérée par la puce. Il faut retenir que la taille des bus peut fournir de précieuses informations concernant la puissance relative d’un processeur. Registres internes (bus de données internes) La taille des registres internes est sensiblement égale à celle du bus de données interne. C’est quoi un registre ? Une cellule de stockage située à l’intérieur du processeur. A titre d’exemple, le processeur peut additionner des nombres dans deux registres différents, puis stocker le résultat dans un troisième registre. Il faut retenir que la taille d’un registre détermine la quantité de données que le processeur peut traiter. Mais le plus important, c’est que cette taille décrira également les types de logiciels ou de commandes et d’instructions que le processeur peut exécuter. Presque tous les processeurs modernes utilisent des registres internes de 32 bits, ils peuvent par conséquent faire fonctionner les systèmes d’exploitation identiques et les mêmes logiciels 32 bits. Certains processeurs comme par exemple le Core 2 Duo est compatible pour faires fonctionner les logiciels et systèmes d’exploitations soit en 32 bits ou 64 bits car il intègre en son cœur les deux variantes de registres internes. Page 5 sur 7 Les processeurs Comment choisir son processeur ? Le processeur est l'élément le plus connu d'un ordinateur et c'est aussi le plus important, c'est le coeur ou plutôt le cerveau de la machine. A tel point que certains se contentent du modèle de processeur pour qualifier un ordinateur complet. C'est une erreur car le processeur n'est pas le seul composant important d'un PC. La carte graphique, par exemple, est encore plus importante pour les joueurs. définit généralement le marché en 3 grandes catégories : processeurs mobiles, processeurs de bureau et processeurs pour serveurs. Actuellement, il existe deux grands fondeurs produisant des processeurs pour PC, INTEL et AMD qui se partagent quasiment entièrement le marché avec environ 80% pour Intel et 20% pour AMD. Ces chiffres sont ceux du marché global (OEM, entreprises...) mais dans le segment qui nous intéresse, celui des particuliers qui achètent un processeur au détail, les parts de marché sont d'environ 70/30. Il existe d'autres fondeurs comme IBM, Texas Instrument ou VIA mais leurs produits sont surtout réservés à certaines niches du marché (consoles, téléphones etc...). On définit généralement une famille de processeurs en désignant le socket spécifique pour un processeur. Le socket est l'élément de la carte mère qui permet d'accueillir le processeur (les picots du processeur se logent dans les trous du socket). Les différents sockets sont toujours totalement incompatibles entre eux. Lorsque l'on doit choisir un modèle de processeur il faut donc identifier si la carte mère accepte des processeurs AMD ou Intel et quel type de socket (et vérifier que le chipset de la carte mère supporte ces modèles de processeurs). Les processeurs sont ensuite déclinés par famille, chacune étant composée de plusieurs modèles assez similaires mais avec des fréquences de fonctionnement différentes et des quantités différentes de mémoire cache L2). En résumé, on peut Bref vous avez le choix entre Intel et AMD pour le processeur de votre PC mais ce n'est pas pour autant que le choix est simple car les gammes et le nombre de références sont très importants chez les deux fabricants. On Dans ce bulletin, nous nous intéresserons uniquement à la deuxième catégorie, sauf dans le cas où des processeurs mobiles ou serveurs pourraient être utilisés sur des cartes mères de PC. Socket et familles de processeurs classer les familles de processeurs de cette façon : Les processeurs d’entrée de gamme comprennent les Celeron/Pentium chez Intel et Sempron/Athlon chez AMD. Il s'agit de processeurs peu chers mais disposant souvent d'un bon rapport qualité prix. Ces processeurs sont adaptés pour la bureautique ou du surf mais un peu moins pour les joueurs. Les processeurs de milieu de gamme comprennent les Core i3 en entrée du milieu de gamme et les Core i5 dans le "haut du milieu de gamme" chez Intel. FX 4x00 et 6x00 chez AMD. C'est la famille de processeurs la plus vendue au détail. Puis, viennent enfin les processeurs haut de gamme qui servent plutôt de vitrine technologique. Les fondeurs cherchent souvent à disposer d'un processeur très haut de gamme et très puissant pour promouvoir leur image de marque, ces processeurs dépassent parfois les 1000 euros l'unité. Il s'agit des processeurs Core i7 chez Intel, AMD n'est plus présent sur ce segment du marché. Souvent ces processeurs très haut de gamme sont à peine plus performants que le milieu de gamme (rarement plus de 20% de performances supplémentaires) pour un prix de vente doublé voir triplé ! Page 6 sur 7 Les processeurs Comment choisir son processeur ? La suite Pendant très longtemps les processeurs ont été caractérisés par un seul chiffre : leur fréquence de fonctionnement ou fréquence d’horloge. Tout cela est fini ! Cette façon de comparer les processeurs n'est plus du tout adaptée aujourd'hui. L'architecture des processeurs est désormais très importante pour leurs performances, plus précisément l'émergence d'un concurrent sérieux (AMD) à Intel a changé la donne. Il y a quelques années, AMD a choisi la voie de l'optimisation de ces processeurs. Par contre, Intel a choisi la voie inverse en continuant à augmenter les fréquences de fonctionnement. Un échec pour Intel ! Au final, les athlon 64 d'AMD fonctionnant à 2 Ghz étaient plus performants dans les jeux que les Pentium 4 fonctionnant à 3 Ghz. C'est également un des nouveaux paramètres dont il faut tenir compte aujourd'hui : certains processeurs sont plus adaptés à certains usages que d'autres. Intel a d'ailleurs opérer un virage à 180° à la mi-2006 en abandonnant l'architecture Net-burst des Pentium 4 pour aller vers une architecture plus proche de celle d'AMD. De plus, Intel et AMD produisent désormais des processeurs que l'on appelle dual core (et quad core et même hexa/octo core) qui sont en gros constitués de deux (quatre ou six/huit) processeurs accolés. L'objectif étant de doubler la puissance potentielle sans avoir à augmenter les fréquences. Par contre les coûts de production doublent également car la quantité de matière nécessaire est plus importante. Surtout, peu d'applications non professionnelles peuvent tirer réellement partie de ces processeurs pour le moment : comme souvent le hardware est en avance sur le software. Bref, tout cela est assez compliqué et la seule méthode valable pour comparer des processeurs est de lire des tests sur des revues spécialisées ou de prendre des informations sur les forums présents sur le net. Ainsi vous pourrez déterminer rapidement et simplement quels sont les processeurs les plus adaptés à vos usages et à votre budget. N’hésitez pas à nous demander plus d’informations sur ce sujet. L'achat d'une configuration complète ou la remise à jour d'un PC doit toujours respecter une règle importante souvent oubliée à savoir l'homogénéité de la machine. En effet un processeur trop puissant avec une carte graphique médiocre n'a pas de sens pour un joueur, l'inverse est également vrai. De même un processeur ultra puissant monté dans un boîtier bas de gamme et associé à un écran 17 pouces pour faire de la bureautique est une très mauvaise idée. Il faut donc toujours avoir à l'esprit cette idée d'équilibre entre les composants. Malheureusement, les grands constructeurs abusent du marketing et ne respectent que rarement ces règles pourtant élémentaires. Ils proposent souvent des processeurs puissants (car c'est le seul élément que connait le consommateur lambda) associés à des cartes mères et des alimentations de basse qualité. Evitez ce type d'offres qui peuvent sembler alléchantes pour les néophytes... un PC ne se résume pas à un processeur. Les processeurs Page 7 sur 7 Pour conclure ce 20ème bulletin. FGH Informatique Gilles HUVET 9. Boulevard Paixhans 57000 Metz Téléphone : 09 81 69 27 22 Mobile : 06 50 57 19 68 Adresse électronique : [email protected] Pour conclure, parlons désormais euro. Haut de gamme (150€ - 250€) Entrée de gamme 70 € Avec ce budget, pour ceux qui recherchent de bonnes performances dans les jeux et pour tout type d'applications (bureautique, vidéo), les processeurs Core i5 et i7 sur socket 1155 sont ceux qui ont le meilleur rapport performances/prix, de la plateforme. Pour un PC dédié à la bureautique ou au surf, l’Intel celeron G530 sur socket LGA 1155 est un choix intelligent pour un prix très agressif. Le Pentium G620 est légèrement plus performant mais aussi plus cher, c'est également un très bon choix. Le concurrent direct chez AMD est l’Athlon II X2 250 qui est intéressant car c'est l'un des processeurs dual core le moins cher du marché. Il est même possible d'acheter un processeur disposant de trois cores dans ce budget de 70 euros avec l'excellent Athlon II X3 qui sera parfait pour les applications sachant utiliser ces trois cores (montage vidéo, infographique, photoshop, calcul, quelques rares jeux vidéo). Milieu de gamme (70€ - 150€) Nous sommes sur le web Retrouvez-nous, à l'adresse : www.fghinformatique.fr Dans le milieu de gamme à environ 100€, l'Intel Core i3 2100 sur socket LGA 1155 est un bon choix pour tous les usages. Il se place presque exactement au niveau du Phenom II X4 955 d'AMD en terme de performances (malgré 2 cores de moins). Dans ce segment de prix chez AMD, le processeur AMD Phenom II X4 965 qui dispose de quatre cœurs ce qui est un plus dans de nombreuses applications mais rarement dans les jeux. Le rapport performances/prix de ce processeur est bon et en fait un choix adapté pour les configurations de joueurs dans le milieu de gamme. On peut également citer le nouveau processeur AMD FX-4100 Socket AM3+ de nouvelle génération assez intéressant pour un prix de 110 €. Pour une config 100% jeu, le processeur Intel i3 2100 est plus performant que les solutions AMD dans les jeux. Rendez-vous le mois prochain pour un nouveau bulletin d’informations Les modèles intéressants sont aussi les Core i5 3570K et Core i7 3770 qui ont un excellent rapport performances prix. Le processeur 3570K est donné le plus intéressant du marché pour les joueurs disposant d'un bon budget et souhaitant monter une machine très performante. Les produits concurrents d'AMD ont un rapport performances prix moins bon que les Core i5. Sauf pour ceux qui ont besoin d'un processeur pas trop cher mais disposant de six cores (pour certains usages comme l'encodage vidéo ou l'infographie), AMD propose les processeurs hexacore le moins cher du marché, le FX-6100 et FX-6200 sur Socket AM3+ (ce dernier est plus intéressant) de la gamme Bulldozer. Pour les joueurs, la gamme de processeurs Intel Core i5 est plus performante dans les jeux malgré deux cores en moins. Très haut de gamme (250€ et plus) Dans le très haut de gamme, on ne s'occupe plus vraiment des prix qui s'envolent allégrement. De façon habituelle les processeurs les plus puissants sont toujours vendus à des prix très élevés sans réelle justification si ce n'est d'être le "top du top". Le Core i7 3770K Socket 1150 est abordable et dispose d'un excellent rapport performances/prix, il s'agit d’un processeur haut de gamme le plus intéressant pour les joueurs. Nous espérons que vous y verrez plus clair après l’exposé sur ce sujet. Les processeurs Intel Core i7 sont les plus performants du marché mais sont chers, notam-ment au niveau de la plateforme (carte mère X58). Ces processeurs sont adapté pour certains usages comme l'infogra-phie, le calcul, l'encodage, la compression de don-nées, le gain est parfois très substantiel en raison du passage à 6 cores. Mais dans les jeux un Core i73960X est à peine 3% plus performant que le Core i7-2600K alors que ce