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CHAPITRE : 06
I.
CHAP 06 : MICROPROCESSEUR
MICROPROCESSEUR
Historique:
Jusqu’au début des années 1970, les différents composants électroniques formant un processeur ne
pouvaient tenir sur un seul circuit intégré. On devait donc les placer sur plusieurs circuits intégrés. En 1971, la
société américaine Intel réussit, pour la première fois, à placer tous les transistors qui constituent un processeur
sur un seul circuit intégré donnant ainsi naissance au microprocesseur,c'était un processeur d'une architecture de
4 bits fonctionnant aux alentours de 108 KHz
Cette miniaturisation a permis :
1. D'augmenter les vitesses de fonctionnement des
processeurs, grâce à la réduction des distances entre les
composants.
2. De réduire les coûts, grâce au remplacement de plusieurs
circuits par un seul.
3. D'augmenter la fiabilité : en supprimant les connexions
entre les composants du processeur, on supprime l'un des
principaux vecteurs de panne.
4. De créer des ordinateurs bien plus petits : les microordinateurs .
5. De réduire la consommation énergétique.
II.
Définition:
Le microprocesseur est le cœur du micro-ordinateur. C'est lui qui exécute
les programmes. De ses capacités et de sa vitesse dépendent en grande partie les
performances du PC. Dans un ordinateur, le microprocesseur n'est pas visible car
il est enfermé dans un boîtier de céramique ou de résine. Ce boîtier est scellé et
ne peut être ouvert sans détruire le microprocesseur.
Le microprocesseur proprement dit est constitué d'une pastille de silicium
sur laquelle sont gravés, par un procédé photochimique, de minuscules circuits. Ces
circuits sont composés de l'équivalent de millions de transistors. La taille d'un
microprocesseur de PC est d'environ 1 cm x 1,5 cm.
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III.
CHAP 06 : MICROPROCESSEUR
Familles de microprocesseurs
Dans le monde des PC, les principaux fabricants sont : INTEL, IBM, CYRIX, AMD,
NEXGEN(désormais racheté par AMD), CENTAUR et TEXAS INSTRUMENT. Sur les autres systèmes,il y
a aussi : MOTOROLA (principalement Macintosh), ARM, ATT, DEC, HP, MIPS etSUN. Dans le domaine
des compatibles, Intel a été et reste le pionnier.
La famille la plus connue par le grand public est la famille x86, développée principalement par les
entreprises Intel (fabricant du Pentium), AMD (fabricant de l'Athlon), VIA et Transmeta. Les deux
premières entreprises dominent le marché et elles fabriquent la plus grande part des microprocesseurs pour
micro-ordinateurscompatibles PC. Intel fournit également les microprocesseurs pour les micro-ordinateurs
Macintosh depuis 2006.
IV.
Caractéristiques des micro-processeurs
Un microprocesseur est défini par :
1. Des caractéristiques physiques :
 nombre de fils de communication (Buse de données)
 capacité de mémoire cache interne
2. Des caractéristiques électriques :
 sa tension de fonctionnement (2, 3, 4, 5.. Volts)
 sa puissance consommée
 sa vitesse de fonctionnement exprimée en hertz.
3. Des caractéristiques logiques :
 son architecture RISC (Reduced Instruction Set Calculator) : avec une fréquence assez
élevée ou son architecture CISC (Complete Instruction Set Calculator) : avec un jeu
d'instruction le plus complet possible
 son jeu d'instructions : le MIPS (million d'instructions par seconde)
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1. Caractéristiques des microprocesseurs fabriqués par Intel :
Le tableau suivant décrit les principales caractéristiques des microprocesseurs fabriqués par Intel
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Date : l’année de commercialisation du microprocesseur.
Nom : le nom du microprocesseur.
Nombre de transistors : le nombre de transistors contenus dans le microprocesseur.
Finesse de gravure (µm) : le diamètre (en micromètres) du plus petit fil reliant deux composantes du
microprocesseur. En comparaison, l'épaisseur d'un cheveu humain est de 100 microns.
 Fréquence de l’horloge : la fréquence de l’horloge de la carte mère qui cadence le microprocesseur.
MHz = million(s) de cycles par seconde. GHz = milliard(s) de cycles par seconde.
 Largeur des données : le premier nombre indique le nombre de bits sur lequel une opération est faite.
Le second nombre indique le nombre de bits transférés à la fois entre la mémoire et le microprocesseur.
 MIPS : le nombre de millions d’instructions effectuées par le microprocesseur en une seconde.
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V.
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La mémoire cache :
La mémoire cache (également appelée antémémoire ou mémoire tampon) est une mémoire rapide
permettant de réduire les délais d'attente des informations stockées en mémoire vive. En effet, la mémoire
centralede l'ordinateur possède une vitesse bien moins importante que le processeur. Il existe néanmoins des
mémoires beaucoup plus rapides (SRAM), mais dont le coût est très élevé. La solution consiste donc à inclure
ce type de mémoire rapide à proximité du processeur et d'y stocker temporairement les principales données
devant être traitées par le processeur. Les ordinateurs récents possèdent plusieurs niveaux de mémoire cache :
(Unité de virgule flottante)
 Mémoire cache de premier niveau (appelée L1 Cache, pour Level 1 Cache) est directement intégrée
dans le processeur. Elle se subdivise en 2 parties :
 La première est le cache d'instructions, qui contient les instructions issues de la mémoire vive
décodées lors de passage dans les pipelines.
 La seconde est le cache de données, qui contient des données issues de la mémoire vive et les
données récemment utilisées lors des opérations du processeur.
Les caches du premier niveau sont très rapides d'accès. Leur délai d'accès tend à s'approcher de celui
des registres internes aux processeurs.
 Mémoire cache de second niveau (appelée L2 Cache, pour Level 2 Cache) est située au niveau du
boîtier contenant le processeur (dans la puce). Le cache de second niveau vient s'intercaler entre le
processeur avec son cache interne et la mémoire vive. Il est plus rapide d'accès que cette dernière mais
moins rapide que le cache de premier niveau.
 Mémoire cache de troisième niveau (appelée L3 Cache, pour Level 3 Cache) est située au niveau de
la carte mère.
Tous ces niveaux de cache permettent de réduire les temps de latence (attente) des différentes mémoires
lors du traitement et du transfert des informations. Pendant que le processeur travaille, le contrôleur de
cache de premier niveau peut s'interfacer avec celui de second niveau pour faire des transferts
d'informations sans bloquer le processeur. De même, le cache de second niveau est interfacé avec celui de la
mémoire vive (cache de troisième niveau), pour permettre des transferts sans bloquer le fonctionnement
normal du processeur.
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VI.
CHAP 06 : MICROPROCESSEUR
Les Microprocesseurs Intel :
Tableau chronologique des microarchitecturesx86 d'Intel
1. Intel Pentium 4 :
Le Pentium 4, produit par Intel, est un microprocesseurx86 de
septième génération inaugurant l'architecture NetBurst, il est conçu
dans les années 2000 , Il succède à la génération P6 inaugurée par le
Pentium Pro.
L'architecture NetBurst est progressivement abandonnée à
partir de 2006 pour des raisons de consommation électrique et de
dissipation thermique trop importante ; d'ailleurs, son utilisation dans
les ordinateurs portables déclenchait trop souvent le ventilateur (c'est
pourquoi Intel a conçu le Pentium M). La forte dissipation thermique
est ce qui a empêché Intel d'atteindre la fréquence prévue à l'origine
pour le Pentium 4 (entre 7 et 10 GHz).
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Exemple de Pentium 4
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2. Pentium Dual-Core :
Un processeur double cœur (dual core en anglais) est un processeur32bitséquipé de deux cœurs(ou
unités de calcul) qui travaillent en parallèle.
En effet, la puissance d'un processeur semble aujourd'hui limitée à une
certaine fréquence, qu'il est difficile de dépasser sans hausse
substantielle du coût de fabrication (en grand public, on trouve des
processeurs standard de l'ordre de 3,2 GHz). Après avoir atteint ce
seuil critique dans l'évolution naturelle de la puissance des processeurs
essentiellement basée sur la course aux gigahertz, AMD et Intel
travaillent maintenant sur des processeurs plus sophistiqués. Ainsi, la
puissance d'un processeur double cœur est de l'ordre du double du
processeur de référence.
La différence majeure entre les processeurs à double cœur et les ordinateurs utilisant plusieurs
processeurs est qu'un processeur double cœur n'est en fait qu'un seul processeur, qui lui, finalement,
contient deux cœurs avec un système de mise en commun, alors qu'un ordinateur biprocesseur a deux
processeurs distincts.
Exemple de Pentium Dual-Core
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3. Intel Core 2 Duo/ Core 2 Quad :
Pareille que le duel core , la différence et que c’est un processeur64bits équipé de deux cœurs.
Remarque : On n'additionne pas les fréquences des cores ,ca n'a aucun sens, un Core 2 Duo a 2 GHz
signifie que les 2 cores sont a 2GHz, ce n'est pas équivalent a un core a 4Ghz.
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Exemple d’Intel Core 2 Duo
Exemple d’Intel Core 2 Quad
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4. Intel Core i :
La gamme Core i3 d'Intel, apparue en 2010, constitue l'entrée de gamme des processeurs basés sur
la microarchitectureWestmere. Ils se connectent sur le socketLGA1156.
Les gammes suivantes (dans l'ordre croissant) sont Core i5 et Core i7.
Duo - série E4x00
Production
2010
Fréquence du 1,20GHz à3,33GHz
Processeur
Sockets
LGA 1156
Exemple
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VII.
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Connecteurs de Microprocesseur(Sockets) :
Un socket (de l'anglais ; on trouve également parfois l'appellation « réceptacle de processeur ») est un
connecteur utilisé pour interfacer un processeur avec une carte mère.
La plupart des sockets et des processeurs actuels sont construits autour de l’architecture Pin
GridArray(PGA), dans laquelle les broches en dessous du processeur sont insérées dans le socket, d’habitude
avec la ZeroInsertion Force (ZIF) pour faciliter l’installation.
Support pour Microprocesseur
à Pin
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Support pour Microprocesseur
LGA
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1. Sockets Intel
Socket 1- 486
Socket 2 - 486
Socket 3 - 486
Socket 486 - 486
Socket 4 - Premiers Pentium (60-66 MHz)
Socket 5 - Pentium, IDT Winchip C6, Winchip 2
Socket 463 - (aussi connu sous Socket NexGen) - NexGenNx586
Socket 6 - Intel 80486
Socket 7 - Pentium
Socket 8 - Pentium Pro
Socket 370 - Celeron, Pentium III, CyrixIII
Socket 423 - Pentium 4
Socket 478 - Intel Celeron, Pentium 4
Socket 479 - Mobile Pentium
Socket 479m - (Socket M) - Intel Core 2 Duo Merom (plate-forme Napa Refresh), Intel
XeonSossaman, Intel Core Duo (Yonah), Mobile Pentium Dual-coreYonah, Intel Core Solo
(Yonah)
Socket P - Core 2 Quad Penryn, Core 2 ExtremePenryn, Core 2 ExtremeMerom, Core 2 Duo
Penryn, Core 2 Duo Merom (plate-forme Santa Rosa), Core 2 Solo, Mobile Pentium DualcoreMerom, Mobile CeleronCorePenryn (T1700, T1600)
Socket 603 - Xeon
Socket 604 - Xeon
Socket 771 - Xeon
Socket LGA775 - Utilisé notamment par les Core 2 Duo et Core 2 Quad
Socket LGA1156 - Utilisé notamment par les Celeron, Core i3, Core i5, Core i7, Pentium et
Xeon.
Socket LGA1366 - Utilisé notamment par les Core i7 (series 9xx), Xeon (series 35xx, 36xx,
55xx, 56xx) et Celeron P105.
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2. Slots
Les processeurs basés sur un slot ont la forme d’une carte et sont fixés dans un slot qui semble
similaire aux slots d’extension
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Slot 1 : Celeron, Pentium II, Pentium III
Slot 2 : Pentium II Xeon, Pentium III Xeon
Slot A : l’Athlon de première génération
Slot B : DECAlpha
3. Sockets AMD
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Socket 7 - AMD K6
Super Socket 7 - Faster Bus Speed - AMD K6-2, K6-III, Rise mP6
Socket 462 (aussi connu sous Socket A) - Derniers Athlon, Duron et Athlon XP, Sempron et
Athlon mobiles
Socket 563 - Mobile Athlon XP
Socket S1 - Sempron Mobile et Turion 64 X2
Socket 754 - AMD Athlon 64, Turion 64 et Sempron (Paris, Palermo)
Socket 939 - AMD Athlon 64, Athlon 64 X2 (dual core)
Socket 940 - AMD Athlon 64, Opteron
Socket AM2 - AMD Athlon 64 (3000+ - 4000+), Athlon 64 FX, Athlon 64 X2 (3200+ - 5000+),
Opteron (modèles 144 à 185), Athlon 64, Athlon 64 X2, Sempron (2800+ - 3600+)
Socket AM3 - AMD Phenom II, Opteron
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