Les microprocesseurs, histoire et évolution

Les microprocesseurs, histoire et évolution
Le concept de microprocesseur date de 1969.
Mais il faut attendre 1971 pour que Intel commercialise le 4004 destiné à l’origine à un usage
spécialisé de contrôleur graphique.
Intel 4004
Il s’est avéré insuffisant pour cette tâche et est devenu le premier processeur d’usage général.
Il est le précurseur des familles 8080 et Z80 (Zilog) et plus tard de la fameuse lignée des x86.
Intel 8080
On appelle « microprocesseur », un processeur dont tous les composants sont réunis en un
seul circuit intégré. Les premiers véritables succès de ce concept naîtront en 1974 avec le
8080 (µP de 8 bits) d’Intel. Il partagera le marché naissant des micro-ordinateurs avec Zilog et
son Z80 qui équipera bon nombre de machines (les plus anciens se rappelleront de la famille
ZX de Sinclair, des TRS80 et autres Amstrad). Motorola développera la famille 6800 (Altaïr,
Goupil …) qui sera copiée par Mos Technology (Commodore, Atari mais aussi le premier
véritable ordinateur Apple : le Apple II).
On retiendra que Intel aura été (et est toujours) le leader incontesté sur le marché des
microprocesseurs pour le standard PC malgré tous les challengers dont les noms sont encore
dans nos mémoires : Cirix, Texas Instruments, IBM …
Un seul concurrence Intel de nos jours : AMD. Advanced Micro Devices, compagnie
également américaine a été fondée en 1969. Son positionnement bas-moyen de gamme dans
la fourniture de composants pour PC (architecture x86) lui permet de rester dans la course
avec le géant Intel.
Principaux critères de choix d’un microprocesseur :
Son architecture : un PC utilise une architecture x86 basée sur un jeu d’instructions CISC
(Complex Instruction Set Computer). Nous verrons par la suite les évolutions par rapport au
jeu d’instructions RISC (Reduced Instruction Set Computer). D’autres jeux existent pour des
processeurs spécialisés.
Sa fréquence d’horloge : longtemps le critère principal de puissance, la fréquence de
l’horloge rythme le nombre des calculs effectués. Elle a évolué de quelques MHz à 3-4 GHz.
Nombre de cœurs (core) : le critère de choix actuel. Le microprocesseur s’est fragmenté en
petites unités qui traitent les informations indépendamment. Avantages : la puissance est
décuplée sans toucher à la fréquence dont le principal inconvénient est la surchauffe et donc la
surconsommation. Ce concept a dynamisé le développement des terminaux portables.
Adressage mémoire :
Les premiers microprocesseurs (x86) avaient un bus de données externe (registre) de 8 bits.
Ils ont vite évolué jusqu’au 64 bits actuel (2003) en passant par 16 (1978) et 32 (1985).
Attention à la confusion : x86 est une architecture basée sur la série historique d’Intel 80x86.
x64 n’est pas une architecture mais la contraction de x86-64.
L’évolution vers un système 64 bits complet (architecture + système d’exploitation) est
incontournable. Les ordinateurs vendus aujourd’hui sont livrés avec une mémoire de 4 à 8 Go
pour les configurations les plus courantes.
Même si le processeur est capable d’adresser 4 Go de RAM, Windows XP, Vista, Seven et 8
en version 32 bits, ne sont pas capables de gérer plus de 3,2 Go (Windows Starter est limité à
2 Go). Veillez donc à acheter une version 64 bits afin de bien gérer l’existant et l’éventuelle
augmentation de mémoire. Le passage de 32 à 64 implique automatiquement une
réinstallation lourde (formatage). Pour information, Windows 7 en version 64 bits gère 8 Go
en version basique, 16 en version premium et 192 pour les versions professionnelles.
Evolution des microprocesseurs :
On l’a vu, l’évolution a été marquée au début par une augmentation de la fréquence
d’exécution des opérations au détriment de la consommation. Pour une unité centrale de
bureau, cela se traduit par une augmentation de la taille des radiateurs et des ventilateurs et …
de la température de la pièce !
Pour une salle de serveurs, la mise en place d’une climatisation est devenue indispensable. Le
surcoût d’investissement, de consommation et de maintenance (attention aux pannes de
climatiseur !) a poussé la recherche vers d’autres solutions pour augmenter la puissance de
calcul. L’informatique portable et ultraportable (tablettes et smartphones) a poussé donc le
développement de composants consommant peu et ne nécessitant pas ou peu de ventilation.
Justement, ce sont les serveurs qui ont bénéficié de cette nouvelle technologie en premier. En
2001, IBM a fabriqué son Power4 (double cœur) suivi de Sun, HP et Intel en 2005 avec
AMD.
C’est en 2005 également, que les premiers x86 multi-core permettront de baisser sensiblement
la consommation passant de plus de 100 W à moins de la moitié.
A partir de 2008, la construction des multi-cœurs avec l’architecture RISC va encore abaisser
la consommation pour atteindre moins de 10 W rendant possible la construction de système
sans ventilation.
Architecture ARM :
La société ARM (Advanced RISC Machines, société anglaise fondée en 1990) développe des
processeurs avec une architecture RISC dont les instructions simples permettent une
exécution rapide peu consommatrice d’énergie. Elle a pris le quasi monopole du marché des
processeurs d’appareils mobiles (tablettes et smartphones).
Particularité ARM, cette entreprise vend des licences de production à des fondeurs
(Quadcomm, Nvidia, Samsung …) qui pour l’instant fournissent l’essentiel de leurs
composants aux fabricants de tablettes et de smartphones. Toutefois, elle ne cache pas son
intérêt pour l’informatique portable et le PC en général en projetant de concurrencer Intel sur
son propre terrain.
Intel, largement débordé sur le marché du mobile, tente de répondre avec sa ligne Atom et son
projet de processeur basse consommation : Cloverfield. Il serait compatible x86 et équipera la
future Surface de Microsoft (à ne pas confondre avec la Surface équipée de processeur ARM
et de Windows 8 RT).
Microprocesseurs ARM :
Nvidia :
Tegra 2 (dual core) Cortex A9
Tegra 3 (quad core + 1 core basse consommation) Cortex A9 : le composant du moment,
équipe HTC et LG en smartphone et Asus Transformer, Google Nexus 7’’, Acer Iconia et
Toshiba Excite en tablettes.
Tegra 4 (quad core) ARM Cortex A15
Samsung :
Exynos 3 (single core) Cortex A8
Exynos 4 Quad Cortex A9 : Produit actuel, équipe les Galaxy S3 et Note 2 mais aussi
certains Lenovo en smartphone et les Galaxy Tab et Google Nexus 10’’ pour les tablettes.
Exynos 5 octa Cortex A15 : le 8 cœurs (4 cœurs Cortex A15 et 4 cœurs Cortex A7)
Qualcomm :
Snapdragon S4 (quad core) Cortex A7 : Sony Xperia, LG, HTC pour les smartphones et
Dell XPS, Galaxy Tab, ZTE pour les tablettes.
Snapdragon 800, 600, 400, 200 : nouvelle gamme
Intel :
Initialement développée pour les netbooks, la gamme Atom est déclinée en plusieurs familles
dont une pour les terminaux mobiles.
Clover Trail, la nouvelle gamme de Atom devrait pouvoir concurrencer les puces ARM tout
en ayant une architecture x86 compatible, donc, avec un Windows standard.
Intel annonce un dual core aussi économe qu’un ARM, sera-t-il aussi performant ?
Le marché des microprocesseurs suit celui des terminaux. Le bouleversement dû à l’arrivée
des ultraportables et des mobiles vient de redistribuer les cartes des parts de marché. Intel et
AMD, dans une moindre mesure, gardent pour l’instant le quasi-monopole sur les processeurs
de stations Windows. ARM et ses constructeurs se partagent celui des produits terminaux
portables grand public.