Le processeur - Portfolio

octobre 14 Le processeur IMBERT Juliette
TRINH Dara
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Le processeur
Sommaire
Introduction ............................................................................................................................................................. 2
I. Historique des processeurs et microprocesseurs ............................................................................................. 3
1. L’ancêtre du processeur : l’ENIAC ............................................................................................................ 3
2. Historique des microprocesseurs................................................................................................................ 4
3. Le cas particuliers des processeurs dédiés aux serveurs et aux systèmes embarqués ................................ 6
a. Les processeurs pour serveurs ............................................................................................................... 6
b. Les processeurs pour systèmes embarqués ............................................................................................ 6
II. Caractéristiques d’un microprocesseur ........................................................................................................... 7
1. Caractéristiques générales .......................................................................................................................... 7
a. Marque du processeur ............................................................................................................................ 7
b. Consommation et autonomie ................................................................................................................. 7
c. Dégagement thermique .......................................................................................................................... 7
2. Fréquence et puissance de calcul ............................................................................................................... 8
a. Fréquence .............................................................................................................................................. 8
b. Multi-cores ............................................................................................................................................ 8

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c. Hyper-threading ..................................................................................................................................... 9
3. Les différentes parties d'un processeur ...................................................................................................... 9
a. Les unités de calcul................................................................................................................................ 9
b. La mémoire cache ................................................................................................................................ 10
c. Le contrôleur mémoire intégré ............................................................................................................ 11
III. Interfaces, connecteurs et communication avec les autres composants ........................................................ 11
1. « Le socket » ou connecteur du processeur .............................................................................................. 11
2. Bus système ............................................................................................................................................. 12
3. Situation dans le système informatique .................................................................................................... 13
IV. Fonctionnement ............................................................................................................................................ 13
1. Unités fonctionnelles ............................................................................................................................... 13
a. Unité de commande ............................................................................................................................. 13
b. Unité d’exécution ................................................................................................................................ 14
c. Unité de gestion des bus ...................................................................................................................... 14
2. Registres ................................................................................................................................................... 14
3. Principe de fonctionnement ..................................................................................................................... 15
4. Pipelines d’instructions et architecture superscalaire ............................................................................... 16
V. Prix des processeurs ..................................................................................................................................... 17
Conclusion ............................................................................................................................................................ 17
Introduction
Le processeur est un composant informatique dont le rôle est d’exécuter les
instructions machines des programmes. On l’appelle aussi CPU (Central Processing Unit ou
Unité centrale de traitement). C’est un des éléments centraux d’un système informatique, avec
la carte mère et la mémoire vive : tous les ordinateurs en sont équipés.
On peut donc se demander quelle est l’histoire de ce composant devenu si important, de
quoi il se compose, quels sont ses caractéristiques et son mode de fonctionnement.

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I. Historique des processeurs et microprocesseurs
1. L’ancêtre du processeur : l’ENIAC
L’histoire des processeurs débute en 1946 avec le premier ordinateur : l’ENIAC.
Cet ordinateur était installé dans un complexe de plusieurs salles tellement sa taille était
imposante. Les différents composants étaient répartis dans des armoires et, chaque jour, des
techniciens changeaient les tubes électroniques grillés.
Les caractéristiques de l’ENIAC étaient les suivantes :
Il était divisé en 30 unités autonomes (dont 20 accumulateurs / additionneurs, 10
digits, 1 multiplicateur et 1 "Master Programmer" capable de gérer les boucles).
"Programmer" l'ENIAC consistait en fait à câbler toutes ces unités entre elles pour obtenir le
résultat voulu.
Le « processeur » de l’ENIAC était constitué de 18 000 tubes électroniques, 70 000
résistances, 10 000 condensateurs 7500 relais et commutateurs constituant le corps
électronique.

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Sa vitesse d’horloge était de 100 kHz : il était capable de réaliser 5000 opérations
arithmétiques à la seconde et était 1 000 fois plus rapide que le Harvard Mark I.
Sa capacité de mémoire était seulement de 20 mots de 10 unités chacun et il ne pouvait
traiter que des programmes d’instructions ne dépassant pas 300 mots. Il possédait 16 kbits soit
2ko de RAM. Il possédait également 1kbits soit 1024 bits soit 128 octets de ROM.
L’ENIAC pesait 30 tonnes, mesurait un volume de 85 m3, et présentait une consommation
de 140kW.
Le microprocesseur est donc à l’origine un calculateur qui permet d’effectuer plusieurs
opérations.
Ces premiers ordinateurs occupaient plusieurs pièces Les gros ordinateurs qui suivirent,
comme les machines d’I.B.M, qui ont longtemps été leader du marché, sont à l’échelle d’une
grande pièce. Ils nécessitaient une climatisation et un soubassement spécifique en béton afin
d’éviter les vibrations.
Par la suite, afin d’optimiser la capacité et la puissance de calcul des ordinateurs, les
ingénieurs ont cherché à miniaturiser le processeur ce qui a donné naissance au
microprocesseur.
2. Historique des microprocesseurs
Depuis 1946 avec l’ENIAC, les processeurs ont énormément évolué. Les évolutions ont
été très diverses : le nombre de transistors est allé croissant, la gravure s’est affinée, la
fréquence de l’horloge a augmenté, la largeur des données a été décuplée et le MIPS est
devenu bien plus élevé. Toutes ces évolutions se sont faites progressivement, les unes en
relation avec les autres.
Le tableau de la page suivante résume les évolutions majeures des microprocesseurs entre
1971 et 2009.

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1971 4004 2300,00 108 kHz 4 bits/4 bits bus
1974 8080 6000,00 6,00 2 MHz@ 8 bits/8 bits bus 0,64
1979 8088 29000,00 3,00 5 MHz
16 bits/8 bits
bus
0,33
1982 80236 134000,00 1,50
6 à 16 MHz (20
MHz chez AMD)
16 bits/16 bits
bus
1
1985 80386 275000,00 1,50 16 à 40 MHz 32 bits/32 bits 5
1989 80438 1200000,00 1,00 16 à 100 MHz
32 bits/32 bits
bus
20
1993 Pentium 3100000,00 0,8 à 0,28 60 à 233 MHz
32 bits/64 bits
bus
100
1997 Pentium II 7500000,00 0,35 à 0,25 233 à 450 MHz
32 bits/64 bits
bus
300
1999 Pentium III 9500000,00 0,25 à 0,13 450 à 1400 MHz
32 bits/64 bits
bus
510
2000 Pentium 4 42000000,00 0,18 à 0,065 1,3 à 3,8 GHz
32 bits/64 bits
bus
1700
2004
Pentium 4D
« Prescott »
125000000,00 0,09 à 0,065 2,66 à 3,6 GHz
32 bits/64 bits
bus
9000
2006 Core 2TM Duo 291000000,00 0,07 2,4 GHz (E6600)
64 bits/64 bits
bus
22000
2007 Core 2tm Quad 2*291 000 000 0,07 3 GHz (Q6850)
64 bits/64 bits
bus
2*22000
2008
Core 2 tm Duo
(Penryn)
410000000,00 0,05
3,33 GHz
(E8600)
64 bits/64 bits
bus
24200
2008
Intel Core i7
(Nehalem)
7 31 000 000
0,045 (2008)
0,032 (2009)
2,66 GHz (Core
i7 920)
3,33 GHz (Core
i7 Ext.Ed.975)
64 bits/64 bits
bus
?
2009
Intel Core i5/i7
(Lynnfield)
7 74 000 000 0,045 (2009)
2,66 GHz (Core
i5 750) 2,93
GHz (Core i7
870)
64 bits/64 bits
bus
?
MIPS
2008
Core 2tm Quad
(Penryn)
2*410 000 000
0,05
3,2 GHz
(QX9770)
64 bits/64 bits
bus
2*24200
Date
Nom
Nombre de transistors
Finesse de
gravure (µm)
Fréquence de
l’horloge
Largeur des
données