INSFP SBA / LABO : MEMI

INSFP SBA / LABO : MEMI CHAP 06 : MICROPROCESSEUR
Mr: HALAILI.M
Page 1
I. 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
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.
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 micro-
ordinateurs .
5. De réduire la consommation énergétique.
MICROPROCESSEUR
CHAPITRE : 06
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I. 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
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.
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 micro-
ordinateurs .
5. De réduire la consommation énergétique.
MICROPROCESSEUR
CHAPITRE : 06
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I. 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
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.
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 micro-
ordinateurs .
5. De réduire la consommation énergétique.
MICROPROCESSEUR
CHAPITRE : 06

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III. 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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III. 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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III. 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
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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1. Caractéristiques des microprocesseurs fabriqués par Intel :
Le tableau suivant décrit les principales caractéristiques des microprocesseurs fabriqués par Intel
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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1. Caractéristiques des microprocesseurs fabriqués par Intel :
Le tableau suivant décrit les principales caractéristiques des microprocesseurs fabriqués par Intel
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. 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 :
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.
(Unité de virgule flottante)
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V. 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 :
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.
(Unité de virgule flottante)
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V. 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 :
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.
(Unité de virgule flottante)

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VI. 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 7et 10 GHz).
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VI. 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 7et 10 GHz).
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VI. 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 7et 10 GHz).